AlN陶瓷活性封接技术的研究概况

AlN陶瓷具有优异的热、电、力学等综合性能,在许多高技术领域具有广泛的应用前景。但由于AlN陶瓷的一些固有特性限制,通常需要与其他材料封接后才能使用。AlN陶瓷与其他材料封接的方法很多,在诸多的封接方法中,活性金属法以其适用面广、连接强度高、工艺简单、高效可靠等优点引人注目。该文主要介绍近年来AlN陶瓷活性封接技术的研究状况,包括在活性钎料、反应润湿、界面反应、连接强度及与其他材料封接等方面的研究状况,指出有待进一步研究的问题。

Ag-CuO钎料空气反应钎焊AlN陶瓷接头组织及性能

采用Ag-Cu O钎料实现了Al N陶瓷与自身的空气反应钎焊。研究了Cu O含量、钎焊温度和预氧化温度对界面组织及力学性能的影响规律,分析了连接机理。当钎料成分为Ag-6 mol%Cu O,在1000℃/5 min的钎焊参数下,Al N/Ag-Cu O/Al N接头可获得最高的抗剪切强度为13.9 MPa。采用SEM、EDS及XRD对其接头界面显微组织、断口形貌及成分进行了分析。典型接头界面组织结构为Al N/Cu Al2O4/Cu O/Al N+Ag+Cu O/Cu O/Cu Al2O4/Al N。然而,在该条件下无法获得无缺陷的接头。为了降低残余热应力获得无缺陷的接头,对Al N陶瓷采用预氧化处理,在Al N陶瓷表面形成一层Al2O3层。当预氧化参数为1 000℃/5 h时,Al N陶瓷表面的Al2O3层厚度约为10μm。采用成分为Ag-6 mol%Cu O的钎料,在1 000℃/5min的钎焊参数下,对预氧化后的Al N陶瓷进行连接,获得了无缺陷的接头,接头典型界面显微组织为Al N/Al2O3/Cu Al2O4/Cu O/Ag+Al2O3/Cu O/Cu Al2O4/Al2O3/Al N。接头的抗剪切强度最高为22.6 MPa,与未氧化的Al N陶瓷接头相比提升了62.6%。接头进行抗剪切测试时,断面主要出现在Al N陶瓷母材。