AlN陶瓷和Cu箔的新型连接方法及其机理研究

来源 :南京航空航天大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:luffyzero88
下载到本地 , 更方便阅读
声明 : 本文档内容版权归属内容提供方 , 如果您对本文有版权争议 , 可与客服联系进行内容授权或下架
论文部分内容阅读
AlN陶瓷覆Cu基板凭借其热导率高,绝缘性好,介电常数低,耐高温,抗腐蚀以及与芯片相近的热膨胀系数等优点,成为大功率电子器件封装基板的首要选择。目前AlN陶瓷和Cu难以连接,制备成本高。本文旨在开发出一种成本低廉、工艺简单和连接可靠的方法,以实现AlN陶瓷和Cu的连接。该方法借用陶瓷和金属传统连接思路,独创性的采用厚膜金属化法,在AlN陶瓷表面制备一层网状多孔Cu层,然后以Ag箔为中间层材料,将预金属化处理的AlN陶瓷和Cu在真空下瞬时液相扩散连接,获得连接良好的AlN/Cu接头。系统研究了连接工艺对接头强度的影响、接头形成机理和后续强化方案。研究结果表明:(1)AlN陶瓷基板表面丝网印刷一层厚度约为100μm的CuO电子浆料。1080烧结30 min,400还原处理2 h,在AlN陶瓷基板表面可制备一层孔隙分布均匀的网状多孔Cu层。然后以Ag箔为中间层,在850,保温20 min的连接工艺下,真空下瞬时液相扩散连接预金属化处理的AlN陶瓷和Cu,得到连接良好的AlN/Cu接头,剪切强度达55.9 MPa。接头典型组织结构为Cu/Ag(s,s)+Cu(s,s)/Cu Al O2+Al2O3+Cu(s,s)/AlN。(2)网状多孔Cu层中分布均匀的孔隙结构,有利于焊缝组织分布均匀,形成网状焊缝,降低接头残余应力;烧结后界面反应层中形成的八面体状的Cu Al2O4,还原后转变为Cu Al O2但形貌维持不变,连接时Cu Al O2易被Cu润湿,并分解产生Cu原子与焊缝中Ag原子结合,增加界面结合力。此外形貌呈八面体状的Cu Al O2起到锚的作用。(3)新方法连接预金属化AlN陶瓷和Cu的连接机理为,首先利用厚膜金属化法在AlN陶瓷表面制备一层网状多孔Cu层,然后通过Ag与Cu之间扩散生成低熔点合金液相填充焊缝层,形成有利于缓解残余热应力的网状焊缝。同时借助界面反应层中缓释出的Cu原子,与焊缝中的Ag原子固溶,使得界面反应层之间结合牢固,最后成功键合AlN陶瓷和Cu。(4)在CuO电子浆料中加入0.4 mol%的Al2O3,制备网状多孔Cu时,有助于降低多孔Cu中大孔数量,略微降低界面反应层厚度。连接时焊缝厚度增加,此外Al2O3存在会阻碍Cu(s,s)晶粒长大,细化焊缝组织,提高焊缝塑性变形能力,降低接头中残余应力,接头剪切强度提高到67.9 MPa,相比于未添加Al2O3时,剪切强度提高21.4%。
其他文献
管廊工程属于封闭的建筑物,本身空气不流通,且其中的有机物在微生物作用下会产生有毒有害的气体,因此通风系统在管廊工程中的地位十分重要,只有加强并优化通风系统设置,才能让工程发挥突出的作用。文章围绕南京某管廊工程中的通风系统设置进行分析,梳理了各工况下通风系统控制及运行模式,对于设备的选型、地面风亭的设置、节能环保及施工进行了阐述。
期刊
本文研究的应变能杆是由两片“?”型薄壳通过胶接其边缘组成的管状构件,属于一种超长的薄壁管状空间伸展臂结构,在航天领域具有广泛的应用前景。目前,应变能杆胶接过程存在胶接面错位、韧性小、胶接面强度低、构件因尺寸大不宜高温胶接等问题。本文针对上述问题对应变能杆的压扁与卷曲收拢过程展开研究,通过有限元模拟分析压扁过程中薄壳胶接面横向偏移对胶层的影响;结合理论与有限元模型研究卷轴半径、胶层厚度等参数对卷曲性
学位
土壤沙化是我国最严重的环境问题之一,土壤沙化不仅破坏了原生植被,降低了生物多样性,加剧了土壤侵蚀,还造成了生态功能障碍和生态退化,严重威胁着人类的生存和发展。随着沙化土壤改良治理研究的发展,土壤改良剂已成为当前沙化土壤改良治理研究的热点。本文针对青海省沙化土壤和磷石膏堆积污染问题,采用风化煤腐殖酸和磷石膏为主要原料,以瓜尔胶为造粒添加剂,选择挤压造粒法制备腐殖酸基磷石膏土壤改良剂(HA-PG 土壤
学位
钛具有低密度、高比强度和良好的生物相容性等优点,在人工关节、齿根等植入物领域极具吸引力。然而,钛耐磨性较差、本身不具备抗菌性以及耐蚀性能需要得到进一步提升。因此本课题采用多弧离子镀技术在纯钛基体表面制备ZrN涂层,主要提高纯钛基体耐磨性和耐腐蚀性;并采用离子注入技术在ZrN涂层表面注入Ag,起到抗菌作用;从而形成ZrN/Ag复合涂层,并探究了其对耐磨损性能、耐腐蚀性能和抗菌性能的影响。采用多弧离子
学位
健康老龄化背景下,慢行出行是提升老年人身心健康、生活品质的重要方式,而建成环境是影响老年人慢行出行的重要因素。本文以2013年南京市老年人出行实测数据为基础,利用潜在类别聚类方法对老年群体进行异质性分析,分类建立随机森林模型研究建成环境指标对不同老年群体慢行出行时间的重要度影响及两者之间的非线性关联。研究结果表明:以性别、是否退休、学历、家庭收入以及学龄前儿童这5个类别变量作为外显变量,可将老年群
期刊
C/C复合材料具有质量轻、比模量高、良好的热物理性能等特征,在航空航天领域有极其重要的应用地位,然而其在在高温有氧环境中的抗氧化能力不足限制其进一步发展。目前常见的方法是制备抗氧化涂层,例如ZrB2-SiC陶瓷涂层,但其在氧化后,与基体的结合处不可避免地出现了热裂纹,其抗氧化性能受到限制。为进一步提高ZrB2-SiC涂层的抗高温氧化性能,本课题在ZrB2-SiC涂层与基体之间引入SiC过渡层。首先
学位
本文利用原位碳热还原制备了Ti(C,N)基金属陶瓷,通过XRD、SEM、TEM、EDS等测试手段系统研究了化学成分对金属陶瓷的显微组织、室温力学性能、高温性能的影响规律,揭示了其内在联系。首先研究了Mo、Ti N、WC添加量对金属陶瓷的显微组织及力学性能的影响。结果表明:原位碳热还原制备的Ti(C,N)基金属陶瓷组织主要由“白芯/灰壳”颗粒、“黑芯/灰壳”颗粒组成。“白芯/灰壳”颗粒的芯部是富Mo
学位
我国抽水蓄能电站建设已进入高速发展的新阶段。面对我国西部地区抽水蓄能电站大规模开发建设形势和要求,全面梳理了抽水蓄能电站水库工程设计的系统理念,总结提炼了基本设计方法,包括水库选址、地质勘查、水库布置、防洪防沙设计、库容设计、防渗设计、坝型选择、补水工程、施工组织设计等方面。总结提炼的设计方法和施工经验对优化西部抽水蓄能站点资源开发利用、提高项目前期勘测设计质量、推动工程建设进度具有重要的借鉴意义
期刊
【目的】研究饲用凝结芽孢杆菌(Bacillus coagulans)对高温养殖肉鸡生长性能及肠道健康的影响。【方法】将320只28日龄AA肉公鸡分为阳性对照组[即常温组,normal temperature,NT,(22±1)℃]、阴性对照组[即高温组,high temperature,HT,(34±1)℃]和3个试验组。NT和HT组饲喂基础日粮;3个试验组在HT组基础日粮中分别添加0.2×10~
期刊
为研究具有轴承共腔结构的涡轴发动机在发生转、静子碰摩时转子-机匣系统动力学特征及机匣振动响应特征,建立了简化的转子-机匣碰摩动力学模型,并通过Runge-Kutta法进行求解。仿真结果表明:当发生转、静子碰摩时,机匣响应频谱中出现转子高倍频及其组合频率成分,高倍频成分幅值随碰摩程度加重而增大。对该型发动机进行台架试车实验,验证了该模型和结论的有效性。并利用不具有该结构的某第二代涡轴发动机试车的碰摩
期刊