玻璃与铝在不同层数结构下的阳极键合界面应力特征分析

采用共阳极接法对不同层数的玻璃与铝实现阳极键合,通过XRD分析结果显示,键合界面过渡层主要是3Al2O3·2SiO2,并运用MARC有限元软件对不同层数的键合结构进行模拟,通过对键合后产生的残余应力进行比较分析,结果表明:由于多层结构的对称性,最大残余应力发生在中心处的过渡层,研究结果为MEMS器件在多层封装结构设计中提供理论依据。     

硅-玻璃-硅阳极键合机理及力学性能

采用两步法阳极键合技术成功实现了硅-玻璃-硅的连接. 两次键合过程中,电流特征有明显差异,第一次键合电流先迅速增大到峰值电流,然后迅速衰减至一较小值. 受先形成Na⁺离子耗尽层的影响,第二次键合电流从峰值电流衰减的过程中,出现二次增大然后衰减的现象. 利用扫描电镜对键合界面进行观察,结果表明玻璃两侧界面均键合良好,玻璃表面可观察到大量析出物. 利用万能材料试验机对键合强度进行测试,结果表明,界面强度随着键合电压的升高而增大. 断裂主要发生在玻璃基体内部靠近第二次键合界面一侧.     

DM308过渡层对可伐合金与Pyrex玻璃结合机制的影响

通过观察Pyrex玻璃与DM308玻璃化的可伐合金热处理不同时间后玻璃表面和截面形貌,以及对三者界面元素的分析,研究了DM308玻璃过渡层对Pyrex玻璃与可伐合金不匹配结合机制的影响。结果表明在Pyrex玻璃和可伐合金之间引入DM308玻璃,可以解决Pyrex玻璃和可伐合金不匹配结合的问题。热处理时间对玻璃是否开裂影响很大,随着热处理的进行,与可伐合金接触的DM308玻璃的热膨胀系数逐渐减小,必然引起可伐合金与玻璃的热膨胀系数差异增大,从而导致玻璃开裂,因而需要控制热处理时间小于30 min。     

可切削微晶玻璃的热处理与微观结构

论述了微晶玻璃常用的热处理晶化方法及机理,并以可切削微晶玻璃为例,对其常用两段晶化法与改进的一段晶化法工艺及微观结构和性能进行了讨论。     

热超声倒装键合环状界面的形成

采用压力约束模式夹持倒装芯片,实现了热超声倒装键合,观察到环状的键合界面微观形貌,脊状撕裂棱以及表皮层碎片.采用有限元方法计算了键合界面应力、应力场的大小和分布在热超声倒装键合过程中的变化,从应力的角度揭示了环状界面的形成机理.研究结果表明,应力分布显示接触面边沿较其它位置更有利于去除表皮层、更有利于原子扩散形成键合强度,是形成环状界面的重要原因;振动的加载过程改变了应力和应力场的分布,使得应力分布进一步集中在振动位移决定的键合界面边沿位置,促进了环状界面的形成.     

玻璃与可阀合金的电场辅助阳极连接

在施加电压为500V、连接温度为613K的条件下,进行了玻璃与可阀合金的电场辅助阳极连接、用扫描电镜和电子探针对连接界面进行了观察和分析,测定了接头的剪切强度。结果表明,玻璃与可阀之间的紧密接触面积随连接时间的延长从初始接触区域开始逐步扩大。玻璃中的Na,K离子在电场作用下不断从阳极向阴极迁移,在靠近阳极表面处形成它们的耗尽层,耗尽层宽度亦随连接时间延长而增大。只要玻璃与可阀之间达到近100％的紧密接触和连接,连接接头即可达到稳定的强度,平均为8－12MPa,对上述试验结果从理论上进行了分析和讨论。     

Al-glass-Al阳极键合界面及力学性能的分析

利用两步法阳极键合技术成功实现了Al-glass-Al的连接,利用扫描电镜（SEM）观察Al-glass界面形貌,利用辉光放电发射光谱仪（GD-OES）分析界面元素（K,Na,O,Al）分布规律,利用原子力显微镜（AFM）分析键合前后玻璃的表面形貌,采用万能材料试验机测试了不同工艺参数下试样的力学性能.结果表明,第二次键合界面电流值明显高于第一次键合界面电流值;Al-glass-Al界面结合良好,玻璃两侧界面无明显差异;Al³⁺有向Na⁺耗尽层中扩散的趋势,先形成的耗尽层中Na⁺浓度明显高于后形成的耗尽层;键合过程中,Na⁺在玻璃表面析出,玻璃表面Ra升高,玻璃表面质量下降是造成玻璃试样沿第二次键合面Al （2）-glass界面断裂的主要原因.     

玻璃与Kovar合金电场辅助阳极连接时紧密接触面积扩大过程的动力学

在施加电压为500V,连接温度为513－713K的条件下,系统地研究了玻璃与Kovar合金电场辅助阳极连接时两者间紧密接触面积扩大过程的动力学,结果表明,玻璃与Kovar合金之间紧密接触面积的扩大过程受玻璃的弹性变形或粘性流动控制（取决于连接温度）低于临界温度（约为663K）时,紧密接触面积扩大过程的激活能约为67KJ/mol（弹性变形控制）,与玻璃电传导的激活能相近,高于该临界温度时,相应的激活能为195kJ/mol（粘性流动控制）,提出了阳极连接时玻璃与金属紧密接触面积扩大过程的动力学模型。     

键合界面金属间化合物对可靠性影响的研究现状

在微电子封装过程中,键合丝被广泛应用,而键合可靠性对于产品的应用性能有着极大的影响,受到人们的广泛关注。键合丝与常用的铝焊盘之间是异质材料,在应用和服役的过程中会在界面上产生金属间化合物(IMC),对器件可靠性产生影响,同时,键合强度也与键合丝和焊盘之间的界面反应联系密切,因此了解键合丝与铝焊盘之间金属间化合物的形成与演变对键合可靠性的影响是有必要的。本文综述了Au/Al、Ag/Al和Cu/Al三种键合界面上金属间化合物的形成与演变的研究现状,并根据目前的应用状况,展望了未来的应用发展前景。     

电子束毛化对硼硅玻璃在可伐合金表面润湿性的影响

增加实际紧密接触面积能提高玻璃在金属表面的润湿性,文中提出了一种将可伐合金表面进行电子束毛化的方法来提高表面粗糙度. 采用座滴法研究了硼硅玻璃在毛化后可伐合金表面的润湿性. 结果表明,电子束毛化可以增大可伐合金表面的有效接触面积,促进熔融玻璃的润湿铺展,润湿角随着加热温度的升高和保温时间的延长而逐渐减小. 硼硅玻璃和氧化层之间的主要反应产物为Fe₂SiO₄,金属表面的高能束毛化和预氧化处理有效促进了玻璃-金属的机械-化学结合,有利于提高玻璃与金属的连接强度.     

Comparison in interfacial phenomena in electric-field assisted anodic bonding of Kovar-glass and Kovar/Al film-glass

0　ＩｎｔｒｏｄｕｃｔｉｏｎＡｎｏｄｉｃｂｏｎｄｉｎｇｉｓａｐｒｏｍｉｓｉｎｇｔｅｃｈｎｉｑｕｅｆｏｒｇｌａｓｓ ｔｏ ｍｅｔａｌｓｅａｌｉｎｇａｔｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅｓｓｉｇｎｉｆｉｃａｎｔｌｙｌｏｗｅｒｔｈａｎｔｈｏｓｅｕｓｅｄｉｎｔｈｅｃｏｎｖｅｎｔｉｏｎａｌｔｈｅｒｍａｌｓｅａｌｉｎｇ[1 ,2 ] .Ａｎｏｄｉｃｂｏｎｄｉｎｇｈａｓａｖａｒｉｅｔｙｏｆａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎｓｉｎｃｌｕｄｉｎｇｍｉｃｒｏｓｅｎｓｏｒｓ,ｐｈｏｔｏｖｏｌｔａｉｃｓａｓｗｅｌｌａｓｍｉｃｒｏｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃｄｅｖ…     

硼硅玻璃与可伐合金的激光熔接工艺

对硼硅玻璃与可伐合金的激光直接熔接工艺进行了研究,得到了最佳工艺参数。通过对可伐合金表面进行光纤激光毛化处理,提高了玻璃-金属接头的可靠性。通过扫描电镜、能谱分析等方法对接头界面微观组织及断口形貌进行了观察与分析,对接头的压剪强度进行了测试。结果表明,在激光扫描速度一定时,激光功率越大,反应产物成分越接近Fe₂SiO₄;在激光功率为650W,扫描速度为15mm/s时,接头压剪强度达到最大值5.8MPa;在此激光工艺参数下,经过激光毛化后的可伐合金与玻璃的接头强度最高可达12。9MPa,比未毛化的接头强度提高了122.4%。     

陶瓷结合剂与金刚石高温下的界面结合机理研究

本文研究了陶瓷结合剂与金刚石的界面反应、界面结构和结合状况.通过对改性Li2O-Al2O3-SiO2微晶玻璃和B2O3-PbO-ZnO-SiO2低熔玻璃镀钛、不镀钛金刚石试样的电镜分析、XRD分析以及两种结合结合剂与镀钛、不镀钛金刚石试样的抗折强度测定,研究了结合剂(Li2O-Al2O3-SiO2微晶玻璃和B2O3-PbO-ZnO-SiO2玻璃)与金刚石(镀钛和不镀钛)的结合机理和结合状况.发现:改性Li2O-Al2O3-SiO2玻璃经过合适的热处理工艺能在金刚石试样中出现以Li2Al2Si3O10为主晶相的微晶体,试条的抗折强度是B2O3-PbO-ZnO-SiO2低熔玻璃金刚石试样的2.5倍以上;镀钛金刚石与微晶玻璃结合剂之间产生化学结合,抗折强度比不镀钛金刚石试条提高20%以上;而对B2O3-PbO-ZnO-SiO2玻璃结合剂而言,金刚石表面镀钛对试条的抗折强度的提高无明显作用.     

工艺参数对可伐合金/DM308钼组玻璃激光焊接接头结合性能的影响

采用YLS-6000型光纤激光器对可伐合金4J29与钼组玻璃DM308进行激光焊接,研究了工艺参数对接头强度和界面结构的影响,分析了界面元素扩散行为. 结果表明,激光功率为700～800 W,焊接速度为4.5 mm/s,离焦量为0时,接头抗剪强度达到最大值,为10.97 MPa;4J29/DM308激光焊接头界面结合良好,存在反应层,分界线清晰可见. 玻璃侧有大量气孔产生,界面某些部位存在少量气孔,导致产生微裂纹;在高温条件下,元素扩散越均匀,界面反应生成Fe2SiO4越多,接头强度越高.     

钛合金与GCr15扩散连接界面组织特征与性能

钛合金/轴承钢异种结构连接困难是制约钛合金广泛应用的瓶颈.采用电子拉伸显微硬度测试、SEM扫描、能谱、X射线衍射等分析手段,分析研究了Ti-6Al-4V/Cu/GCr15真空扩散焊接头的力学性能、组织结构特征、连接界面的原子扩散机制、反应相生成及其分布范围.结果表明,在焊接压力4.9MPa,焊接时间1.8ks条件下,接头的抗拉强度随焊接温度升高而增大,1273K达到最大为206MPa.延长焊接时间会导致金属间化合物厚度增大,对接头性能不利.接合界面间生成的α-Ti(Cu)固溶体,有固溶强化效果,对提高接头性能有利.而生成的金属间化合物Ti2Cu,Ti2Cu3,(Ti3Cu4)FeTi中的TixCuy对接头性能影响较大,导致接头强度下降.铜作为钛合金与GCr15的中间过渡层不宜过厚.     

Zr基非晶合金与铜的扩散连接研究

利用Gleeble 3500热模拟试验机在添加和未添加扩散连接中间层条件下对Zr41.25Ti13.75Cu12.5Ni10Be22.5块体非晶合金与纯铜的扩散连接性进行了研究。实验结果表明,在两种条件下均获得了无裂纹和空洞的良好的连接界面。通过扫描能谱分析和电子探针分析在连接界面处观察到明显的元素扩散,但元素扩散距离较窄。非晶合金中晶化相的出现促进了界面处元素的扩散。     

Al-Mg-Si合金的原子成键与性能的关系

应用基于价键理论和能带理论建立的固体与分子经验电子理论(EET)和改进的界面TFD理论,将合金宏观性能的研究追溯到原子成键的电子结构层次,并对Al-Mg-Si合金的序列析出相内部原子间的价电子成键及其与基体界面间形成的界面键络特征研究进行总结,比较各析出相的键强、结合能以及析出相与基体的界面能。结果表明:β″相对合金的强化作用最显著,pre-β″相的次之;结合能与最强键键能的变化也能反映熔点的变化,pre-β″相、β″相与U1相的熔点比基体和其他GP区的熔点高;各析出相的键强演变规律与实验强化曲线的变化规律相符。     

ZrO_2陶瓷与Kovar合金钎焊接头的组织与性能

在钎焊温度825~960℃,保温时间1~60 min的条件下,采用自行设计制备的Ag-Cu-TiH2活性粉末钎料实现了ZrO2陶瓷和4J33 Kovar合金的钎焊.利用扫描电镜、能谱分析及X射线衍射分析的方法对接头的界面组织进行了分析.结果表明,接头典型界面结构为Kovar/Ag（s.s）＋Cu（s.s）＋TiFe2/...