金属管壳封装的吸气剂是如何工作的？

admin

金属管壳封装中吸气剂的工作机制主要依赖其化学吸附特性与激活工艺，具体流程及原理如下：
一、吸气剂分类与材料选择

• ‌蒸散型吸气剂‌
  
  • 通过加热蒸发金属材料（如钡、钙）形成新鲜吸附层，主动捕获氧气、氮气等活性气体分子‌。
  • 典型应用场景包括真空管、阴极射线管，但蒸发过程可能导致金属原子迁移，影响电真空器件稳定性‌。
    
• ‌非蒸散型吸气剂（NEG）‌
  
  • 采用钛、锆等金属合金，加热激活后表面暴露活性位点，通过化学吸附结合气体分子，无需蒸发材料‌。
  • 具有长期稳定性和高吸附容量，适用于超高真空系统（如MEMS器件、空间探测器）‌。
    

---

二、工作流程与核心作用

• ‌激活阶段‌
  
  • 在封装过程中，吸气剂通过高温激活（通常与焊接工序同步），使其表面形成活性化学结构‌。
  • 非蒸散型吸气剂的激活温度需精确控制，以平衡活性位点生成与材料热稳定性‌。
    
• ‌气体吸附阶段‌
  
  • 封装完成后，吸气剂持续吸附管壳内残余的氧气、氢气、水蒸气等气体分子，维持真空环境‌。
  • 蒸散型吸气剂在真空封离后通过蒸发金属层快速降低气体分压，而非蒸散型则依赖表面化学反应长期维持真空度‌。
    
• ‌性能维持‌
  
  • 吸气剂通过化学吸附形成稳定化合物（如氧化物、氮化物），防止气体重新释放，保障器件寿命及电性能稳定性‌。
    

---

三、金属封装中的集成工艺

• 在金属管壳封装中，吸气剂通常以柱状或片状形式与TEC（热电制冷器）、锗窗等组件同步焊接‌。
• 封装排气阶段需结合吸气剂激活，通过多轮真空抽气与吸气剂吸附协同作用，最终达到10⁻⁴–10⁻⁶ Pa级超高真空状态‌。
  

通过上述机制，金属管壳封装的吸气剂在军事红外探测器、高真空MEMS器件等场景中实现了对封装环境的精准控制，兼顾可靠性与长寿命需求‌。