Wie lässt sich das Porositätsproblem der extrudierten Silber-Graphit-Lötschicht verbessern?

Das Problem der Porosität in der Lötschicht während des Produktionsprozesses führt jedoch häufig zu einer Verringerung der Lötrate und beeinträchtigt die Produktleistung. Die Forscher von Fudar Alloy haben gezielte Verbesserungsstrategien vorgeschlagen, indem sie die Ursachen der Porositätsbildung untersucht haben.

Was ist extrudiertes Silbergraphit-Kontaktmaterial?

Extrudierte Silbergraphit-Kontaktmaterialien werden mithilfe einer vertikalen faserverstärkten Struktur in Kombination mit Pulvermischung, isostatischem Pressen, Sintern und Extrusionsverfahren hergestellt. Da Graphit für Beständigkeit gegen Schmelzschweißen sorgt und Silber für hervorragende elektrische Leitfähigkeit, wird dieses Material zur Herstellung statischer Kontakte verwendet, um den Anforderungen des Schaltens von Hochstrom gerecht zu werden.

Um eine effizientere Lötleistung zu erreichen, werden die Kontakte rückseitig mit einer Lötschicht beschichtet. Aufgrund der Porosität, die durch den Entkohlungsprozess während der Bearbeitung entsteht, bilden sich beim Schweißen aufgrund der Gasausdehnung jedoch häufig Poren in der Lötschicht, was die Festigkeit der Schweißnaht beeinträchtigt.

Ursachen für Porosität in der Lötschicht

Untersuchungen zeigen, dass die Porosität hauptsächlich durch die folgenden zwei Prozesse bedingt ist:
1. Entkohlungsprozess: Bei hohen Temperaturen entweicht zu Kohlendioxid oxidierter Graphit, wobei dichte und kleine Poren entstehen. Nach der Entkohlung stimmen die Poren der Silberschicht mit der Verteilung der ursprünglichen Graphitpartikel überein, was direkt zum Problem der Porosität in der Lötschicht führt.

2. Lötprozess: Nachdem das Lötmittel geschmolzen ist, dehnt sich das Gas in der entkohlten Silberschicht aus und entweicht, und ein Teil des Gases wird von der Lötschicht eingefangen, die schließlich abkühlt und erstarrt, wobei Poren entstehen.

Innovative Lösungen zur Verbesserung von Porositätsproblemen

Um das Problem der Porosität der Lötschicht zu lösen, wurden in der Studie die folgenden Verbesserungsstrategien vorgeschlagen:

Hinzufügen des Sinterprozesses nach der Entkohlung.

Mechanismus: Der Sinterprozess kann die Poren weiter verkleinern und die während des Lötprozesses freigesetzte Gasmenge reduzieren.

Validierungsergebnisse: Bei einer Sintertemperatur von 600 bis 700 °C wird die Größe der Poren in der entkohlten Silberschicht deutlich reduziert und die Anzahl der Poren in der Lötschicht verringert.

Passen Sie den Entkohlungsprozess an.

Strategie: Erhöhen Sie die Entkohlungsdicke oder passen Sie die Entkohlungsrate und -temperatur an.

Validierte Ergebnisse: Obwohl die Erhöhung der Dicke der entkohlten Schicht das Porositätsproblem in der Lötschicht nicht wesentlich verbesserte, trug die Optimierung der Entkohlungsrate und -temperatur zur Reduzierung der Porositätsdichte bei.

Experimentelle Ergebnisse und Analyse

1. Wirkung der Sintertemperatur

600–700 °C: Die Größe der Poren der entkohlten Silberschicht wird deutlich reduziert, die Poren der Lötschicht werden kleiner und die Porengröße ist klein.

700–800 °C und mehr: Die Größe der entkohlten Silberschicht vergrößert sich, die Anzahl der Poren verringert sich, aber nicht signifikant, was die Formgenauigkeit des Materials beeinträchtigt.

Größenänderung der Entkohlung nach dem Sintern

Planen	Sintertemperatur/℃	Größe nach der Entkohlung	Größe nach dem Sintern	Ergebnisse
1	600 bis 700	9,95 x 9,95	9,95 x 9,95	OK
2	700 bis 800	9,95 x 9,95	9,99 x 10,01	von
3	800 bis 900	9,95 x 9,95	10,05 x 10,07	von

Einfluss der Entkohlungsdicke

Ob durch Dickenerhöhung oder Optimierung der Entkohlungsrate, die Porositätszahl der Lotschicht verbessert sich nur bedingt und muss im Zusammenspiel mit dem nachfolgenden Sinterprozess weiter optimiert werden.

Praktische Anwendungswirkung

Das optimierte extrudierte Silbergraphit- Kontaktmaterial weist eine höhere Lötrate und Zuverlässigkeit beim Löten auf. Die Lösung zur Steuerung der Sintertemperatur bei 600–700 °C hat die Porosität der Lötschicht erfolgreich reduziert und die Scherfestigkeit und Produktlebensdauer nach dem Löten verbessert.

Fazit und Ausblick

Durch das Hinzufügen des Sinterprozesses nach der Entkohlung und die Optimierung der Temperaturregelung wurden bei den extrudierten Silbergraphit-Kontaktmaterialien erhebliche Fortschritte bei der Lösung des Problems der Lötschichtporosität erzielt. Zukünftige Forschungen können die synergistische Optimierung des Entkohlungsprozesses und der Sinterparameter weiter erforschen, um mehr technische Unterstützung für die Entwicklung hochleistungsfähiger elektrischer Kontaktmaterialien zu bieten. Für weitere Informationen zu den extrudierten Silbergraphit-Kontaktmaterialien können Sie sich gerne an uns wenden.