SiC陶瓷超声辅助低温钎焊工艺及机理研究

发布时间：2018-05-09 21:49

  本文选题：SiC陶瓷 + 超声辅助钎焊　； 参考：《哈尔滨工业大学》2017年硕士论文

【摘要】：碳化硅(SiC)陶瓷,由于其具有热膨胀系数小,抗氧化性强,热导率大,耐磨性能好,热稳定性好等优良特性,是制作封装基板的重要材料。SiC陶瓷共价键性非常强,难以被液态金属润湿。本文采用超声波辅助钎焊的方式,使用Sn-3.5Ag-4Ti和Sn-3.5Ag-4Al活性钎料实现了SiC陶瓷在大气环境下的低温钎焊,深入研究了两种活性钎料在连接SiC陶瓷时,超声钎焊工艺、界面微观组织结构和界面结合机制的特点,在此基础上对超声波快速钎焊工艺进行了探索。使用Sn-Ag-Ti在250℃时超声钎焊SiC陶瓷,接头的剪切强度随超声波作用时间的延长呈上升趋势,超声6s时接头强度达到最大,约为49MPa左右。不同超声时间下,SiC/Sn-Ag-Ti界面未发现明显的差异。SiC/Sn-Ag-Ti界面平直,没有发现裂纹、孔洞或者杂质等缺陷的存在,接头连接良好。在超声波的作用下,Ti向界面扩散并产生富集现象,Ti与非晶SiO2发生反应生成TiO和单质Si。初始阶段界面反应由不充分,Ti与非晶SiO2反应生成不连续的非晶TiO,延长超声时间非晶SiO2与Ti充分反应生成连续的TiO。使用Sn-Ag-Al在250℃时超声钎焊SiC陶瓷,接头的剪切强度随超声波作用时间的延长呈上升趋势,超声20s时接头强度值达到最大,约为50MPa左右。不同超声时间,SiC/Sn-Ag-Al界面未发现明显的差异。SiC/Sn-Ag-Al界面平直,没有发现裂纹、孔洞或者杂质等缺陷的存在,接头连接良好。在超声波的作用下,Al向固-液界面扩散并产生富集现象,Al与非晶SiO2发生反应生成非晶Al2O3和单质Si。超声时间延长,界面反应由不充分到充分,非晶SiO2上层首先与Al反应,延长超声时间非晶SiO2与Al完全反应。SiC陶瓷接头的强度与界面反应的进行程度有关,且Ti元素的活性大于Al元素。随着涂覆时间延长,SiC陶瓷表面生成的TiO增多,接头强度呈上升趋势。涂覆时间50s,超声钎焊0.1s时接头强度达到母材强度,约为50MPa左右。
[Abstract]:Because of its small thermal expansion coefficient, strong oxidation resistance, high thermal conductivity, good wear resistance and good thermal stability, sic ceramic is an important material for making packaging substrate. It is difficult to be wetted by liquid metal. In this paper, ultrasonic assisted brazing is used to realize the low temperature brazing of SiC ceramics in atmospheric environment by using Sn-3.5Ag-4Ti and Sn-3.5Ag-4Al active solders. The ultrasonic brazing process of the two active solders joining SiC ceramics is studied in depth. On the basis of the characteristics of interface microstructure and interface bonding mechanism, ultrasonic rapid brazing process was explored. The shear strength of SiC ceramics brazed with Sn-Ag-Ti at 250 鈩，

本文编号：1867545