SiC陶瓷超声辅助活性软钎焊界面结合机理及工艺研究

发布时间：2024-03-30 09:57

　　SiC陶瓷作为性能优异的结构材料被广泛应用在航空航天领域,同时由于其具有低热膨胀系数和高热导率的良好特性,其与Cu的复合结构在电子封装领域中也有广泛的应用。常规陶瓷活性钎焊方法需要高温高真空的条件且存在接头残余应力大的问题。电子领域应用的陶瓷材料封装有着低温连接的技术需求,由于陶瓷材料低温条件下难润湿,传统低温封装只能采用间接钎焊的方法。本文着重克服接头热应力大和连接体系低温润湿结合困难的难题,采用超声辅助活性软钎焊方法实现了SiC陶瓷自身及与Cu的高可靠直接钎焊,阐明了钎焊接头界面反应结合机理,揭示了超声加速界面反应的主控因素,通过调控工艺参数实现了对接头界面结构的优化和力学性能的提升。采用含活性Al的Zn基钎料对SiC陶瓷进行钎焊,研究了超声作用对接头组织和性能的影响,确定了接头典型界面组织并提出了接头增强机理。采用Zn5Al钎料SiC陶瓷时,当超声时间较短时,接头剪切强度仅为102MPa,剪切断口出现在结合层脆性的片层状共晶组织中,延长超声时间,结合层中层片状共晶组织完全转变为细小的非片状共晶,且结合层晶粒被显著细化,使接头的剪切强度提高至138MPa,与采用Zn5Al3Cu钎料...

【文章页数】：147 页

【学位级别】：博士

【部分图文】：

图1-1真空环境下AgCuTi钎料/SiC陶瓷的界面反应层[9]

图1-1真空环境下AgCuTi钎料/SiC陶瓷的界面反应层[9]Fig.1-1InterfacialreactionlayerofAgCuTi/SiCjoints[9]ostructureofreactionlayeranddiffraction....

图1-222Ti-78Si共晶钎料微观组织

高的残余应力值会直接导致界面出现裂纹，引起接头强度降低。采用AgCuTi钎料钎焊SiC陶瓷可以获得较高的接头强度，因此Ag-Cu-钎料是较为常用的钎焊SiC陶瓷用钎料[47]，但是由于钎料熔点较低，所以温服役时接头中的钎料层容易发生软化，因此此类接头无法适用于接头需....

图1-3Ni-51Cr/SiC界面组织及相分析

图1-3Ni-51Cr/SiC界面组织及相分析[53]1-3MicrostructureandXRDpatternsofNi-51Cr/SiCinterfaceat1593Kfor10mMmicrographintheinterfacear....

图1-4Ti2AlC相接头微观组织

图1-4Ti2AlC相接头微观组织[59]Fig.1-4ThemicrostructuresofTi2AlCjoints[59](a)1023K;(b)1073K;(c)1123K;(d)1173K蓝宝石而言，Al是一种很强的活性元素。为获得较强的....

本文编号：3942182