电场辅助玻璃—金属/硅连接机理及界面行为研究
发布时间：2022-01-14 09:52
本文利用电场叠加原理设计了凹型电极,并对硅-玻璃管进行了连接。重点研究了玻璃管长度对键合电流及强度的影响。以铝箔为中间层,利用阳极键合与扩散连接复合法连接了玻璃-镁,分析了其连接机理以及接头界面,研究了中间层铝箔厚度对玻璃-镁连接强度的影响。同样地,以铝箔为中间层,利用阳极键合与共晶反应钎焊复合法成功地连接了玻璃-锌,分析了其连接机理及组织成分,研究了温度对接头界面组织及连接强度的影响。以铝箔及钎料为中间层,在大气环境下利用阳极键合与钎焊复合法连接了玻璃-黄铜,重点分析了接头界面结构及连接强度。本文得出以下结论:硅-玻璃管键合电流随着玻璃管长度的增加而减小,并且使用凹型电极时的硅-玻璃管键合电流大于同条件下使用平行电极时的电流,其键合强度同样大于使用平行电极时的键合强度,且其界面结构良好。玻璃-铝-镁接头界面良好、无孔洞和裂纹。当中间层铝箔厚度为30-100μm时,玻璃-铝-镁的连接强度先增加后减小,中间层铝箔厚度为50μm时连接强度最大。拉伸断裂发生在玻璃基体内,断口形态呈河流花样,属于脆性断裂。玻璃-铝-锌接头界面良好,玻璃-铝界面组织随温度的变化影响很小,铝-锌界面组织随着温度升...
【文章来源】：太原理工大学山西省 211工程院校
【文章页数】：73 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
可伐合金与玻璃的微观界面
的键合条件下，15s 时即可使得键合率达到 99.89%，平均键合强度达 15MPa 的高质量键合界面，并且该电极可以加快气泡从键合界面处逸出。图1-2 (a)新设计的阳极键合示意图[18]; (b)螺旋形点的连接电极图[18]Fig.1-2 (a) Anodic bonding schematic with new design[18];(b) Photos of the bonding electrode ofspiral-shaped point[18](6) 气氛和键合时间阳极键合在空气进行时，由于在空气中热传导较好，可以较快的实现材料之间的加热，因此可较快实现键合。但是空气中键合的质量比在真空中阳极键合的质量要差，因为真空环境中可以将键合材料间被俘获的空气、水从界面吸出，减少界面键合阻碍，增加界面键合效率。尽管界面层的阳极键合在瞬间完成，但是键合过程是一个物理化学过程，键合结合物的生成与生长也需要一定的时间，因此阳极键合质量可随着键合时间的延长而提高[19-20]。(7) 热膨胀系数选择热膨胀系数（CTE）相匹配的材料是实现良好键合的关键所在，阳极键合主要用于玻璃-半导体/金属的连接，而玻璃与金属材料间有约为一个数量级的 CTE 差异。在玻璃-半导体/金属连接过程中极易因为加热、冷却在接头界面上产生较大的应力
3 连接温度 950℃,保温时间 5 min 时界面 SEM 形e of SiO2ceramic /AgCuTi /30Cr3 joint brazed at 9料-钛接头微观界面[24]; (b)及玻璃-钎料-不锈钢nterface of glass-solder-titanium[24];(b) Micro interfsteel joint[24](a)Stainless steelGlass10μm
【参考文献】：
期刊论文
[1]BiSbCuSnEr无铅高温软钎料力学性能和显微组织研究[J]. 温荣,贾利. 河北农机. 2016(05)
[2]玻璃与金属连接技术研究进展[J]. 李卓然,徐晓龙. 失效分析与预防. 2013(02)
[3]3003铝合金中温钎焊接头力学性能与显微组织[J]. 张满,薛松柏,戴玮,娄银斌,王水庆. 焊接学报. 2011(03)
[4]Al元素含量对Zn-Al钎料性能影响[J]. 张满,薛松柏,戴玮,娄银斌,王水庆. 焊接学报. 2010(09)
[5]硅硼玻璃在可伐合金表面的润湿规律[J]. 罗大为,沈卓身. 材料工程. 2009(11)
[6]可伐合金与玻璃封接工艺的优化[J]. 罗大为,沈卓身. 北京科技大学学报. 2009(01)
[7]Mg/Al异种材料扩散焊界面组织结构及力学性能[J]. 刘鹏,李亚江,王娟. 焊接学报. 2007(06)
[8]无压力辅助硅/玻璃激光局部键合[J]. 马子文,汤自荣,廖广兰,史铁林,聂磊. 半导体学报. 2007(02)
[9]固体电解质(玻璃)与硅的阳极连接机理及界面分析[J]. 胡利方,秦会峰,宋永刚,孟庆森. 材料导报. 2006(S1)
[10]半固态技术在材料连接和复合材料制备中的应用[J]. 刘洪伟,郭成,程羽. 焊接. 2006(01)
博士论文
[1]Mg/Al活性异种金属焊接界面微观结构及元素扩散的研究[D]. 刘鹏.山东大学 2006
硕士论文
[1]SiO2陶瓷与30Cr3高强钢及TC4钛合金钎焊机理及工艺研究[D]. 刘洪斌.哈尔滨工业大学 2007
[2]高铝锌基合金相图、相变与性能研究[D]. 司家勇.广西大学 2005
本文编号：3588293
【文章来源】：太原理工大学山西省 211工程院校
【文章页数】：73 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
可伐合金与玻璃的微观界面
的键合条件下，15s 时即可使得键合率达到 99.89%，平均键合强度达 15MPa 的高质量键合界面，并且该电极可以加快气泡从键合界面处逸出。图1-2 (a)新设计的阳极键合示意图[18]; (b)螺旋形点的连接电极图[18]Fig.1-2 (a) Anodic bonding schematic with new design[18];(b) Photos of the bonding electrode ofspiral-shaped point[18](6) 气氛和键合时间阳极键合在空气进行时，由于在空气中热传导较好，可以较快的实现材料之间的加热，因此可较快实现键合。但是空气中键合的质量比在真空中阳极键合的质量要差，因为真空环境中可以将键合材料间被俘获的空气、水从界面吸出，减少界面键合阻碍，增加界面键合效率。尽管界面层的阳极键合在瞬间完成，但是键合过程是一个物理化学过程，键合结合物的生成与生长也需要一定的时间，因此阳极键合质量可随着键合时间的延长而提高[19-20]。(7) 热膨胀系数选择热膨胀系数（CTE）相匹配的材料是实现良好键合的关键所在，阳极键合主要用于玻璃-半导体/金属的连接，而玻璃与金属材料间有约为一个数量级的 CTE 差异。在玻璃-半导体/金属连接过程中极易因为加热、冷却在接头界面上产生较大的应力
3 连接温度 950℃,保温时间 5 min 时界面 SEM 形e of SiO2ceramic /AgCuTi /30Cr3 joint brazed at 9料-钛接头微观界面[24]; (b)及玻璃-钎料-不锈钢nterface of glass-solder-titanium[24];(b) Micro interfsteel joint[24](a)Stainless steelGlass10μm
【参考文献】：
期刊论文
[1]BiSbCuSnEr无铅高温软钎料力学性能和显微组织研究[J]. 温荣,贾利. 河北农机. 2016(05)
[2]玻璃与金属连接技术研究进展[J]. 李卓然,徐晓龙. 失效分析与预防. 2013(02)
[3]3003铝合金中温钎焊接头力学性能与显微组织[J]. 张满,薛松柏,戴玮,娄银斌,王水庆. 焊接学报. 2011(03)
[4]Al元素含量对Zn-Al钎料性能影响[J]. 张满,薛松柏,戴玮,娄银斌,王水庆. 焊接学报. 2010(09)
[5]硅硼玻璃在可伐合金表面的润湿规律[J]. 罗大为,沈卓身. 材料工程. 2009(11)
[6]可伐合金与玻璃封接工艺的优化[J]. 罗大为,沈卓身. 北京科技大学学报. 2009(01)
[7]Mg/Al异种材料扩散焊界面组织结构及力学性能[J]. 刘鹏,李亚江,王娟. 焊接学报. 2007(06)
[8]无压力辅助硅/玻璃激光局部键合[J]. 马子文,汤自荣,廖广兰,史铁林,聂磊. 半导体学报. 2007(02)
[9]固体电解质(玻璃)与硅的阳极连接机理及界面分析[J]. 胡利方,秦会峰,宋永刚,孟庆森. 材料导报. 2006(S1)
[10]半固态技术在材料连接和复合材料制备中的应用[J]. 刘洪伟,郭成,程羽. 焊接. 2006(01)
博士论文
[1]Mg/Al活性异种金属焊接界面微观结构及元素扩散的研究[D]. 刘鹏.山东大学 2006
硕士论文
[1]SiO2陶瓷与30Cr3高强钢及TC4钛合金钎焊机理及工艺研究[D]. 刘洪斌.哈尔滨工业大学 2007
[2]高铝锌基合金相图、相变与性能研究[D]. 司家勇.广西大学 2005
本文编号：3588293
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