氧化铝基陶瓷Mo-Mn法金属化机理分析及实验研究

本文从玻璃相扩散迁移、Mo的化学态和添加Mn的作用几个方面对氧化铝基陶瓷高温Mo-Mn法金属化机理进行了分析和总结,给出了高纯氧化铝陶瓷（包括99氧化铝陶瓷、透明氧化铝陶瓷）一些实验研究结果。通过对实验结果的分析和讨论,指出了高纯氧化铝陶瓷金属化配方设计、工艺参数控制等方面应把握的技术要点。实验研究结果对工程中高纯氧化铝陶瓷的金属化和封接工作具有一定的指导作用。     

提高复合电镀陶瓷与金属钎焊接头强度的方法

为进一步提高复合电镀Ni-Ti陶瓷与金属钎焊接头的强度,提出了一种两步法的新方法。这一方法辉光扩散在先,钎焊在后。研究表明,采用这一方法,镀膜陶瓷钎焊接头的强度达到232-256MPa。强度显著提高的原因在于辉光扩散使得Ni—Ti镀层中的Ti原子在陶瓷界面形成了明显的富集。     

高压断路器用陶瓷电容器引线焊接新方法

研究了ＳＦ６型高压断路器用陶瓷电容器的电极与引线之间的焊接技术，采用６２Ｓｎ／３６Ｐｂ／２Ａｇ锡豪及相应的工艺措施，解决了以前用锡箔片焊接存在的工艺难控制，易堆锡，银溶问题以及用环氧树脂银导电胶粘接存在的导电胶老化问题，获得了工艺简单且使焊接强度明显提高的焊接方法。     

陶瓷与金属的活性封接

对陶瓷与金属Ti-Ag-Cu活性法出现的Ti-Ag-Cu活性合金焊料在不同金属表面的流散性进行了分析，解释了用Ti-Ag-Cu活性合金焊料焊接陶瓷和金属时不能达到真空气密的原因；同时，在实验基础上对溅射镀膜金属化焊接工艺进行了分析。     

氮化铝陶瓷Ti-Ag-Cu活性法焊接界面的微观结构

对氮化铝陶瓷Ti-Ag-Cu活性法焊接界面的微观结构进行了研究,对比了涂TiH2后用Ag-Cu焊接和直接用Ti-Ag-Cu合金箔焊接两种方法的焊接界面的微观结构。     

高纯氧化铝陶瓷表面形貌对Mo-Mn法金属化封接强度的影响

本文通过不同烧结温度制备出两种显微结构的高纯Al2O3陶瓷,采用四种不同的加工方式,制备出不同表面状态的高纯Al2O3陶瓷样品.利用轮廓仪测量样品表面粗糙度,并利用扫描电镜对其表面显微形貌进行分析.然后,将各种不同表面形貌的高纯Al2O3陶瓷进行高温Mo-Mn法金属化,并用Ag焊料进行封接.最后,测试出不同表面形貌的高纯Al2O3陶瓷金属化封接强度,进而研究高纯氧化铝陶瓷表面形貌对其Mo-Mn金属化封接强度的影响.结果发现,表面未加工高纯Al2O3陶瓷金属化封接强度高、一致性最好.     

新型的陶瓷薄膜制备工艺—Sol—Gel法

近年来在陶瓷制备领域中出现了一种引人注目的工艺溶胶-凝胶法，由于这种工艺诸多的优越性，越来越多地应用于制备陶瓷薄膜方面，本文介绍了溶胶-凝胶法制备陶瓷薄膜的工艺过程，并对其研究现状及进一步发展趋势作了简要的评述。     

Si3N4陶瓷与钢的真空钎焊研究

本文研究了Cu—Sn—Ti,Cu—In—Ti,Cu—Cr,Cu—Ge—Ti铜基活性钎料钎焊Si_3N_4陶瓷与钢。结果表明,四种铜基无银钎料均可实现Si_3N_4陶瓷与钢的连接,Cu—Sn—Ti,Cu—In—Ti的钎焊接头的剪切强度较高,它们合适的钎焊工艺参数分别为1373K×600s,1323K×600s。钎焊接头的X射线衍射分析,波谱分析表明活性钎料连接陶瓷与金属的机制是钎料中活性元素(Ti、Cu)向陶瓷界面扩散并与之发生化学反应而实现接合。     

抛光工艺参数对高纯氧化铝陶瓷基材抛光效果的影响

高纯氧化铝陶瓷基材广泛应用于精密电阻、微波集成电路等高端领域。为了获得具有超高平整度、纳米级表面质量的高纯氧化铝陶瓷基材，采用机械抛光(精研)与化学机械抛光(CMP)(精抛)相结合的工艺路线，系统研究了精研过程中的压力、转速、磨料的粒径、抛光液流速及CMP过程中的抛光压力、转速等工艺参数对抛光效果的影响。结果表明，精研压力为588 N,上、下研磨盘转速分别为45和50 r/min,多晶金刚石研磨液的粒径为1μm,磨料添加速率为1.5 mL/min,精研时长达到2.5 h时，陶瓷基材即可达到抛光工序的表面质量要求。抛光压力为588 N,上、下研磨盘转速分别为20和25 r/min,硅溶胶抛光液粒径为80 nm,抛光2 h时，高纯氧化铝陶瓷基材的表面粗糙度可达到纳米级别。     

陶瓷滤波器及无铅焊接

国际上三大主要组织制定出自己的无铅标准这一国际背景,陶瓷滤波器作为一种必需的元件必须实现无铅化生产,着重介绍了陶瓷滤波器无铅焊接工艺:原材料(引线,陶瓷基片)的无铅化及焊接辅料(助焊剂,焊锡)无铅化;按工艺顺序详细介绍了浸焊锡、浸助焊剂、基片插入、正面焊接和反面焊接,并针对每一个工序的要求提出了可行的解决方案.最后分析了无铅化生产对国内陶瓷滤波器的影响.     

95%Al2O3陶瓷Mo-Mn金属化层烧结机理研究

通过对95%Al2O3陶瓷Mo-Mn金属化层烧结前后显微结构的分析,对不同Mo含量金属化配方的块状烧结体及高纯高致密Al2O3陶瓷表面金属化层显微结构的研究,探讨了95%Al2O3陶瓷Mo-Mn金属化层的烧结过程,揭示了Mo骨架结构中Mo颗粒间气孔形成的机理.     

氧化铝陶瓷的Mo-Mn-Ti-Si-Al系统膏剂金属化工艺研究

用Mo-Mn-Ti-Si-Al系统膏剂金属化两种氧化铝陶瓷材料。封接强度实验结果表明,Mo-Mn-Ti-Si-Al系统膏剂不适宜高纯Al2O3陶瓷的金属化封接,而比较适宜95%Al2O3陶瓷的金属化封接。用该膏剂金属化95%Al2O3陶瓷,其焊接强度最高值可达150MPa以上。通过显微结构分析发现,高纯Al2O3陶瓷的金属化机理与95%Al2O3陶瓷金属化的机理不同,前者中玻璃相仅仅通过高温熔解-沉析与表面的Al2O3晶粒反应,后者金属化层内玻璃相与陶瓷内玻璃相相互迁移渗透。     

纳米氧化铝涂料及其高温止焊和防护性能的研究

为解决高温钎焊时钎料流散和陶瓷表面被蒸发物污染的问题,本文制备了纳米氧化铝基涂料,并对涂层烧结前后的性能以及涂层在止焊及高温防护方面的应用进行了研究。结果表明,制备纳米氧化铝基涂料,主体材料宜选用α晶型的纳米氧化铝粉;本文研制的纳米氧化铝基涂料可在多种金属及陶瓷材料表面形成结合相对牢固和致密的防护涂层;涂层有效止焊及防护温度达到1140℃;涂层具有良好的易去除性,对所涂敷器件无不利影响。     

高纯、细晶Al2O3陶瓷的Mo-Mn金属化机理研究

通过对高纯、细晶Al2O3陶瓷金属化层、金属化层被酸腐蚀后的陶瓷表面显微结构及金属化层中元素在金属化层与陶瓷中的分布情况分析,探讨了高纯、细晶Al2O3陶瓷的Mo-Mn金属化机理。研究发现高纯、细晶Al2O3陶瓷的金属化机理与95%Al2O3陶瓷存在很大不同,高纯、细晶Al2O3陶瓷金属化时,Al2O3相通过溶解-沉淀传质过程,细小颗粒和固体颗粒表面凸起部分溶解,并在金属化层中的较大Al2O3颗粒表面析出。在Al2O3颗粒生长和形状改变的同时,金属化层形成致密结构,完成了烧结,实现了金属化层与高纯、细晶Al2O3陶瓷的紧密结合。     

功率HIC基板及其工艺布局设计研究

基板选用和工艺布局是功率混合集成电路两项重要技术内容。根据基板材料不同，功率基板及其布线工艺主要分为陶瓷基板和金属基板两大类。常规陶瓷基板以96％Al2O3陶瓷为代表，高导热陶瓷基板以BeO、AIN陶瓷为代表。陶瓷功率基板大部分采用厚膜布线工艺，另一种布线方式是DBC布线。绝缘金属基板的种类很多，最常使用的是铝基板，另...     

红外探测器用陶瓷/可伐合金钎焊技术研究

当前制冷型红外探测器所使用的金属材料、陶瓷材料的工作温度为80 K左右,其钎焊焊缝要求与常规钎焊焊缝存在很大的差异。本文对当前陶瓷/金属材料的钎焊方法进行了整理,使用AgCuTi钎料进行了钎焊工艺实验,实现了可伐合金/陶瓷(蓝宝石)材料直接钎焊(无金属化)。实验后进行了焊缝气孔率检测、抗温度冲击实验(333～77 K)。实验结果显示该种焊接方法满足制冷型焦平面探测器对可伐合金/陶瓷(蓝宝石)材料钎焊的要求,该工艺方法制备的焊接件可在超低温环境中长期服役。     

高纯高导热BeO陶瓷材料烧结工艺研究

选用两种高纯氧化铍(BeO)瓷料(一种为原生料,另一种为瓷件料),以不同的烧结工艺制备高纯BeO陶瓷。通过品红实验和扫描电镜(SEM)观察发现:采用原生料制备的陶瓷素坯在天燃气方式加热的钟罩炉中难以致密化,陶瓷容易吸红。这主要是由于高纯BeO的原生料的烧结是以蒸发-凝聚传质方式为主,扩散传质方式为辅,在一定的温度和压力下,有BeO(蒸汽) CH4易产生BeOH CH3或CH3OH Be。采用瓷件料制备的陶瓷素坯在天燃气热钟罩炉中能致密化,陶瓷不易吸红。这主要是由于高纯BeO的瓷件料的烧结是以扩散传质方式为主,以蒸发-凝聚传质方式为辅,烧结后期离子沿粒界作快速迁移,靠界面扩散使瓷体致密化。     

选择性激光烧结/冷等静压复合制造高密度Al2O3异形陶瓷件的研究

为了获得高密度复杂形状氧化铝陶瓷件,提出采用覆膜和混合相结合的方式制备出含有机粘接剂w(PVA)=1.5%和w(ER06)=8.0%的Al2O3复合粉体,对复合粉体进行选择性激光烧结(selective laser sintering,SLS)/冷等静压(cold isostatic pressing,CIP)成形、再经脱脂、高温烧结获得最终陶瓷零部件的制造方法。研究了激光烧结的4个工艺参数,得出在激光功率为21 W、扫描速度为1 600 mm/s、扫描间距为100μm、单层层厚为150μm时,获得的SLS陶瓷坯体密度和强度较好,较高强度的SLS坯体有利于后续其它工艺的进行。研究了具有随形包套的SLS陶瓷件的CIP工艺,得出随着压力的增大,陶瓷坯体的孔隙得到更大程度的消除,粉体颗粒重排压实,密度和强度显著提高,而当CIP压力大于200 MPa时,致密化速率减小。基于环氧树脂粘接剂的热重(TG)曲线分析,对SLS/CIP试样进行合理的脱脂、高温烧结处理,所得Al2O3陶瓷件相对密度大于92.26%。为制造高性能复杂形状的陶瓷件提供了一种新的方法,并拓展了SLS技术的应用范围。     

凝胶注模成型氧化铝陶瓷反射体的制备

以微米级氧化铝为原料,采用AM-MBAM凝胶体系,制备出了流动性良好、高固相体积比的浆料,然后采用凝胶注模成型工艺制备出了中空氧化铝陶瓷反射体。研究了分散剂、引发剂、单体浓度及固相含量等关键因素对凝胶注模成型氧化铝陶瓷反射体的影响。结果表明:当分散剂、引发剂、单体的质量分数分别为0.4%,0.08%,7%时,浆料的固相体积分数为55%,黏度达到710 mPa.s,并可制备出表观形貌好,结构致密的氧化铝陶瓷反射体。     

95%Al2O3陶瓷的MoO3体系低温金属化机理研究

本文采用由MoO₃加活化剂组成的配方对氧化铝陶瓷进行低温金属化,通过对氧化铝陶瓷、金属化层的显微结构及元素的分布情况来探索氧化铝陶瓷的低温金属化机理。研究发现金属化层中大部分MoO₃还原成活性较好的Mo颗粒,Mo颗粒间相互烧结连通为主体金属海绵骨架,同时少量的Mo氧化物与MnO、Al₂O₃、SiO 2、CaO等形成玻璃熔体,MnO、Al₂O₃、SiO 2、CaO之间也会形成MnO-Al₂O₃-SiO₂-CaO系玻璃熔体,从而获得致密、Mo金属与玻璃熔体相互缠绕、包裹的金属化层。金属化层中的两种玻璃熔体先后渗透、扩散进入氧化铝陶瓷晶界从而实现陶瓷与金属化层之间的连接。金属化层中还原的Mo金属与Ni层之间形成Mo-Ni合金,从而实现Ni层与金属化层之间的结合。