Ag-Cu-Ti活性焊膏的制备与性能研究

发布时间：2020-12-23 01:23

　　Ag-Cu-Ti焊膏由于涂覆方便,用量便于精确控制,广泛应用于高电压、大功率IGBT（Insulated Gate Bipolar Transistor,绝缘栅双极性晶体管）等功率器件的制造中,但是由于Ag-Cu-Ti三元合金粉末制备难度大,国内一直无法实现量产,而进口Ag-Cu-Ti焊膏价格昂贵,限制了IGBT等功率器件的发展。本论文采用粒径为48¹50μm的Ag68.8-Cu26.7-Ti4.5三元合金粉末研制Ag-Cu-Ti活性焊膏,并深入地探究了粘结剂中各成分对焊膏外观、物理稳定性,粘度,以及触变性的影响,进而确定了Ag-Cu-Ti焊膏的最佳配方;接着测试了焊膏的物理性能以及Ag-Cu-Ti焊膏在AlN和无氧铜表面的铺展性能,并与国外某成熟商用焊膏进行对比。最后,分析了不同钎焊工艺条件下自制Ag-Cu-Ti焊膏钎焊氮化铝陶瓷/无氧铜接头的力学性能,确定了自制Ag-Cu-Ti焊膏钎焊氮化铝陶瓷与无氧铜的最佳钎焊工艺参数。研究发现,按照88 wt.%的Ag-Cu-Ti钎料粉末与12 wt.%的粘结剂配制Ag-Cu-Ti焊膏时,粘结剂的最佳配方为61 wt.%溶... 

【文章来源】：南京航空航天大学江苏省 211工程院校

【文章页数】：71 页

【学位级别】：硕士

【部分图文】：

液态钎料在母材表面的物理润湿过程示意图

南京航空航天大学硕士学位论文润湿示意图如图 1.4 所示，σ′sl是界面反应所生成的新生相σ′ss是陶瓷与新生相单位面积的界面能，θ′是反应润湿角。 是由两部分组成的：化学反应所导致的界面处自由能变化的变化 ΔG2。其中 ΔG2=σ′sl+σ′ss-σsl=Δσ，因此 ΔG=ΔG1+界面能 σsl（新）=σsl+ΔG=σsl+ΔG1+Δσ，带入 Young’s 方程：( Δ Δ )Δ Δcos cossg slsg sl 11lg lg lgσ σ σ σ G σG σθ θσ σ σlg σ （新）看出，界面处化学反应导致的自由能变化 ΔG1和新界面结润湿角。在等温等压下，ΔG1小于零，因此有活性元素参值，减小反应润湿角 θ′，提高润湿性。Δσ 对反应润湿角的的共价键性质强于陶瓷母材，则 Δσ 小于零，反应润湿角离子性较强，则 Δσ 大于零，反应润湿角增大，润湿性降

一般的金属钎料很难在陶瓷表面润湿。例如，银、铜或者银铜陶瓷，而在 Ag-Cu 合金中加入 3 wt.%的 Ti 则可以润湿 Si3N4陶瓷[47]。图 共晶钎料上方放置 2.9 wt.%Ti 的钎料在 Al2O3上的润湿角和铺展面积， Al2O3陶瓷上的润湿过程可以分为 3 个阶段：i 向 Ag-Cu 钎料中的溶解和扩散。该阶段主要是 Ti 的溶解并从钎料表面钎料表现出 Ag-Cu 钎料的性质，在陶瓷表面不润湿，表现为润湿角和铺。湿角快速减小阶段。从图中可以看出，在该阶段润湿角急剧减小，铺展i 原子已经从钎料顶部扩散到陶瓷表面，并和陶瓷材料发生了反应，实现湿角缓慢减小阶段。在该阶段中润湿角减小缓慢，最后几乎稳定在 10慢增加，最后随保温时间的延长几乎保存不变。这主要是因为在润湿角掉了大部分 Ti 元素，Ti 和 Al2O3陶瓷的反应变慢，界面反应达到平衡状研究者还发现当 Ti 含量减少到 0.7 wt.%时，润湿角增加到 60-65°，这是活性降低。因此，Ag-Cu-Ti 钎料中 Ti 的含量最好控制在一定范围内。

【参考文献】：
期刊论文
[1]AgCuTi活性钎料的研究进展[J]. 刘国化,魏明霞,高勤琴,赵君,王剑平,谢明.  贵金属. 2020(S1)
[2]高温钎料焊膏研究进展[J]. 戎万,操齐高,郑晶,孟晗琪,姜婷,郑博瀚.  贵金属. 2020(S1)



本文编号：2932803