氧化铝陶瓷具有较好的物理和化学性能,如电阻率大、高温耐热性强、抗腐蚀性能好等,被大量使用在电子及微电子行业。连接氧化铝使用最多的方法是烧结处理和活性钎料钎焊,而这两种方法一般都使用在高温、真空的气氛中,这阻碍了氧化铝在线生产一些电子部件的应用。因此,需要在低温、空气的条件下对氧化铝进行焊接。然而,在低温、大气环境下钎焊氧化铝,液态钎料很难在陶瓷表面润湿。为了解决这个问题,较好的措施是在氧化铝表面涂覆一层金属,采用的传统方法有物理相沉积法、化学相沉积法等,但这些方法的过程都比较复杂。相对于这些方法,超声涂覆是一种简单快捷的方法。同时,超声波辅助钎焊氧化铝陶瓷也能得到较好的接头。本文先采用超声波辅助工艺在氧化铝表面涂覆一层纯Sn后,分别以纯Sn、泡沫Ni增强Sn焊料片和泡沫Ni增强Sn-9Zn焊料片作为钎料对涂覆金属后的氧化铝进行超声辅助钎焊。整个实验分2个部分:1)在不同的超声时间下对氧化铝进行涂覆,再以纯Sn为钎料连接两个涂覆后的氧化铝得到接头,对镀层、接头的微观组织和接头的剪切强度进行测试,以研究超声时间对涂覆层的影响;2)以泡沫Ni增强Sn焊料片和泡沫Ni增强Sn-9Zn焊料片作为钎料,采用超声辅助钎焊工艺对涂覆80s的氧化铝进行连接,对接头的微观组织、成分和相组成进行了测试和分析,以此研究超声焊接时间对氧化铝接头演变、冶金反应和断裂方式的影响。氧化铝表面进行超声涂覆时,随着超声时间从5s增加到80s,氧化铝颗粒逐渐从陶瓷表面剥落,进入到纯Sn镀层中,氧化铝与镀层界面呈凹凸不平的界面;当超声时间超过40s后,氧化铝与Sn镀层的连接强度超过了纯Sn的固有强度。超声焊接过程中,随着焊接时间从4s增加到12s,接头内部的缺陷逐渐减少,泡沫Ni逐渐呈条状均匀地分布在接头中;同时,超声作用和热效应促进了元素间的冶金反应,使金属间化合物层增厚。但采用不同的钎料得到的结果有差异,当钎料为泡沫Ni增强Sn复合钎料时,接头中的缺陷减少速率较快,焊缝中生成的金属间化合物为Ni₃Sn₄,这种化合物增长速率较快。随着焊接时间的增加,接头的剪切强度先增后减;在焊接时间为8s时,接头剪切强度达35⁴0MPa,接头在钎料中发生断裂。当钎料为泡沫Ni增强Sn-9Zn复合钎料时,Zn先与Ni发生反应生成Ni₅Zn₂₁,阻碍了Ni₃Sn₄的生成,使金属间化合物层的增长减慢。随着焊接时间的增加,接头剪切强度逐渐增加;当焊接时间为12s时,接头的剪切强度达51⁵7MPa,接头破环发生在氧化铝表面。