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溅射Al对AlN的润湿与钎焊

赵博文 尚海龙 陈凡 石恺成 李荣斌 李戈扬

溅射Al对AlN的润湿与钎焊

赵博文, 尚海龙, 陈凡, 石恺成, 李荣斌, 李戈扬
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  • 由于润湿性不佳, 难以实现金属钎料对陶瓷的无过渡层直接钎焊, 本文在研究了溅射Al薄膜对AlN的润湿作用的基础上, 通过磁控溅射的方法在AlN表面沉积Al基薄膜作为钎料, 在真空条件下对AlN陶瓷进行了直接钎焊. 采用高景深光学显微镜、扫描电子显微镜和X射线能量分散谱表征了钎焊接头和剪切断口的组织及形貌. 结果表明, 高能量溅射Al粒子对AlN的撞击可以形成只有850 ℃以上高温才可获得的Al-N化学键, 实现Al对AlN的润湿, 使Al基薄膜钎料能够在较低的温度( 510 ℃)对AlN直接钎焊. 此方法获得的Al/AlN接头的剪切强度达到104 MPa, 含3.8 at.% Cu的Al合金钎料接头强度可进一步提高到165 MPa, 它们的剪切断裂都产生于钎缝金属之中; 增加钎料中的Cu含量至9.1 at.%后, Cu在钎缝与陶瓷界面的偏聚使接头的剪切强度降低为95 MPa. Al-20 at.% Ge合金可以将钎焊温度降低至510 ℃, 但Ge在钎缝与陶瓷界面的偏聚使接头在48 MPa发生断裂.
      通信作者: 李戈扬, gyli@sjtu.edu.cn
    • 基金项目: 国家自然科学基金(批准号: 51371118, 51401120)资助的课题.
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出版历程
  • 收稿日期:  2015-11-03
  • 修回日期:  2016-01-28
  • 刊出日期:  2016-04-05

溅射Al对AlN的润湿与钎焊

  • 1. 上海交通大学, 金属基复合材料国家重点实验室, 上海 200240;
  • 2. 上海电机学院, 上海 201306
  • 通信作者: 李戈扬, gyli@sjtu.edu.cn
    基金项目: 

    国家自然科学基金(批准号: 51371118, 51401120)资助的课题.

摘要: 由于润湿性不佳, 难以实现金属钎料对陶瓷的无过渡层直接钎焊, 本文在研究了溅射Al薄膜对AlN的润湿作用的基础上, 通过磁控溅射的方法在AlN表面沉积Al基薄膜作为钎料, 在真空条件下对AlN陶瓷进行了直接钎焊. 采用高景深光学显微镜、扫描电子显微镜和X射线能量分散谱表征了钎焊接头和剪切断口的组织及形貌. 结果表明, 高能量溅射Al粒子对AlN的撞击可以形成只有850 ℃以上高温才可获得的Al-N化学键, 实现Al对AlN的润湿, 使Al基薄膜钎料能够在较低的温度( 510 ℃)对AlN直接钎焊. 此方法获得的Al/AlN接头的剪切强度达到104 MPa, 含3.8 at.% Cu的Al合金钎料接头强度可进一步提高到165 MPa, 它们的剪切断裂都产生于钎缝金属之中; 增加钎料中的Cu含量至9.1 at.%后, Cu在钎缝与陶瓷界面的偏聚使接头的剪切强度降低为95 MPa. Al-20 at.% Ge合金可以将钎焊温度降低至510 ℃, 但Ge在钎缝与陶瓷界面的偏聚使接头在48 MPa发生断裂.

English Abstract

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