[發明專利]一種鋁碳化硅管殼用絕緣子焊料及其制備方法

有效

• 申請號: 201910138328.2
• 申請日: 2019-02-25
• 公開（公告）號: CN109693056B
• 公開（公告）日: 2021-05-25
• 發明（設計）人: 劉昌濤;陳燕
• 申請（專利權）人: 西安明科微電子材料有限公司
• 主分類號: B23K35/36
• 分類號: B23K35/36;B23K35/40
• 代理公司: 西安通大專利代理有限責任公司 61200
• 代理人: 高博

本發明公開了一種鋁碳化硅管殼用絕緣子焊料及其制備方法，將硅酸鈉、鍺片、五氧化二磷、三氧化二硼、氧化鉬、氯化亞銅、氯化銀、氧化鉍、氟鋁酸鉀、無水碳酸鈉及添加劑干燥后混合均勻得到M1，將M1放入石英坩堝中熔融，然后取出并將其倒入低溫乙醇溶液當中，然后收集渣料，在乙醇溶液中球磨，過濾、清洗、烘干后得到粉料M2；然后對粉料M2進行造粒，干壓成型得到空心圓柱狀素坯M4，將素坯M4進行燒結，冷卻后得到絕緣子焊料成品。本發明制備的焊料在常溫下本身絕緣性能好，而且可以焊接金屬和鋁碳化硅，滿足鋁碳化硅管殼絕緣子直接燒結。

技術領域

本發明屬于低溫焊料技術領域，具體涉及一種鋁碳化硅管殼用絕緣子焊料及其制備方法。

背景技術

碳化硅增強鋁基復合材料導熱性能好，膨脹系數小，強度高，密度低，在電子封裝領域應用廣泛，尤其是高體積分數鋁碳化硅材質的管殼，提高了元器件的可靠性和穩定性，解決了電路的熱失效問題，是航空航天惡劣環境下的首選材料。但是鋁碳化硅本身也存在很大的缺點，耐溫性差。傳統意義上的絕緣子均為玻璃或陶瓷類，其燒結溫度普遍在800～1200℃，這根本無法適用于鋁碳化硅材質，因為鋁碳化硅超過520℃以上性能將會發生改變，產生一系列未知影響。

為了改變鋁碳化硅絕緣子難焊接性，業內普遍采用兩步燒結的辦法進行，即先將絕緣子與可伐環在高溫下燒結，然后通過低溫釬焊工藝將鋁碳化硅和可伐環焊接。這種工藝復雜，成本高，最主要的是釬焊普遍焊接溫度低于300℃，這使得管殼后續芯片及元器件焊接溫度梯度受限，鋁碳化硅管殼應用受到限制。

發明內容

本發明所要解決的技術問題在于針對上述現有技術中的不足，提供一種鋁碳化硅管殼用絕緣子焊料及其制備方法，滿足鋁碳化硅管殼絕緣子直接燒結。

本發明采用以下技術方案：

一種鋁碳化硅管殼用絕緣子焊料的制備方法，將硅酸鈉、鍺片、五氧化二磷、三氧化二硼、氧化鉬、氯化亞銅、氯化銀、氧化鉍、氟鋁酸鉀、無水碳酸鈉及添加劑干燥后混合均勻得到M1，將M1放入石英坩堝中熔融，然后取出并將其倒入低溫乙醇溶液當中，然后收集渣料，在乙醇溶液中球磨，過濾、清洗、烘干后得到粉料M2；然后對粉料M2進行造粒，干壓成型得到空心圓柱狀素坯M4，將素坯M4進行燒結，冷卻后得到絕緣子焊料成品。

具體的，添加劑包括氧化鈉、氧化鋁和三氧化鎢，按質量百分數計，將1～5％的硅酸鈉、1～5％的鍺片、20～60％的五氧化二磷、20～40％的三氧化二硼、3～10％的氧化鉬、1～10％的氯化亞銅、1～5％的氯化銀、1～10％的氧化鉍、1～5％的氟鋁酸鉀、1～5％的無水碳酸鈉、0.1～3％的氧化鈉、0.1～1％的氧化鋁和0.1～0.5％的三氧化鎢干燥后混合均勻。

具體的，熔融溫度為1100～1600℃，保溫0.5～5h。

具體的，乙醇溶液的溫度為-10～-30℃，將熔融漿料倒入乙醇溶液中的時間不超過10s。

具體的，破碎后采用氧化鋯球在乙醇溶液中球磨24～72h，然后經過濾、清洗和烘干處理。

具體的，配制包括羥甲基丙基纖維素鈉，聚乙烯醇，十六烷基三甲基溴化銨和磷酸三丁酯的混合溶液M3，對粉料M2進行造粒，混合溶液M3的濃度為5～15％。

進一步的，羥甲基丙基纖維素鈉：聚乙烯醇：十六烷基三甲基溴化銨：磷酸三丁酯的質量比為3:7:1:1。

具體的，干壓成型得到空心圓柱狀素坯M4，成型壓力為2～15Mpa。

具體的，對M4進行低溫燒結，燒結溫度為200～500℃。

本發明的另一個技術方案是，一種鋁碳化硅管殼用絕緣子焊料，焊料的焊接溫度為430～500℃，焊接后氣密性小于10^-10Pa·m³/s。

與現有技術相比，本發明至少具有以下有益效果：