[實用新型]一種氮化硅陶瓷上金屬圍壩的共晶焊接結構

有效

• 申請號: 202021071118.0
• 申請日: 2020-06-11
• 公開（公告）號: CN212451222U
• 公開（公告）日: 2021-02-02
• 發明（設計）人: 周孔禮
• 申請（專利權）人: 山西華微紫外半導體科技有限公司;周孔禮
• 主分類號: C04B37/02
• 分類號: C04B37/02;C04B41/88
• 代理公司: 深圳市華盛智薈知識產權代理事務所(普通合伙) 44604
• 代理人: 胡國英

本實用新型公開了一種氮化硅陶瓷上金屬圍壩的共晶焊接結構，包括氮化硅陶瓷基板,所述氮化硅陶瓷基板上設置有金屬線路涂層，沿著所述金屬線路涂層設置有用于焊接的合金金屬層,所述合金金屬層的形狀與所述金屬線路涂層的形狀適配，所述合金金屬層上設置有圍壩，所述圍壩的下端面形狀與所述合金金屬層的形狀適配。本實用新型構思新穎、設計合理，且便于使用，本實用新型根據氮化硅陶瓷基板需要通過共晶焊接圍壩，提供了一種氮化硅陶瓷基板和圍壩之間的設置結構，用于氮化硅陶瓷基板上共晶焊接圍壩，效果良好。

技術領域

本實用新型涉及玻璃板焊接技術領域，特別涉及一種氮化硅陶瓷上金屬圍壩的共晶焊接結構。

背景技術

Si₃N₄具有三種晶體結構，分別是α相、β相和γ相(其中α與β相是最常見形態)，均為六方結構，其粉料與基片呈灰白色，Si₃N₄陶瓷基片彈性模量為320GPa，抗彎強度為920MPa，熱膨脹系數僅為3.2×10 6/℃，介電常數為9.4，具有硬度大、強度高、熱膨脹系數小、耐腐蝕性高等優勢。由于Si₃N₄陶瓷晶體結構復雜，對聲子散射較大，因此早期研究認為其熱導率低，如Si₃N₄軸承球、結構件等產品熱導率只有15W/(m·K)-30W/(m·K)。 1995年，Haggerty等人通過經典固體傳輸理論計算表明，Si₃N₄材料熱導率低的主要原因與晶格內缺陷、雜質等有關，并預測其理論值最高可達320W/(m·K)。之后，在提高Si₃N₄材料熱導率方面出現了大量的研究，通過工藝優化，氮化硅陶瓷熱導率不斷提高，目前已突破177W/(m·K)。

Si₃N₄陶瓷傳熱機制同樣為聲子傳熱。晶格中的雜質往往伴隨著空位、位錯等結構缺陷，降低了聲子平均自由程，導致熱導率降低，因此制備高純粉體是制備高熱導率Si₃N₄陶瓷的關鍵。目前，市場上商用Si₃N₄粉料制備方法主要有兩種，分別為硅粉直接氮化法及硅亞胺熱解法。前者工藝較成熟，生產成本低，因此國內外大多數企業使用該法來生產Si₃N₄粉料。但該方法所生產的 Si₃N₄粉料含有Fe、Ca、Al等雜質，雖然可以通過酸洗去除，但大大增加了生產成本。后者可制備出具有較高燒結活性的Si₃N₄粉料，不含金屬雜質元素，粒徑分布在0.2μm-1μm，且產量巨大，但技術難度較高。

Si₃N₄陶瓷燒結助劑一般為金屬氧化物、稀土氧化物或二者的混合物。Zhou 等人采用Y₂O₃-MgO燒結助劑制備出氮化硅熱導率高達177W/(m·K)，這是目前為止報道的Si₃N₄陶瓷最高熱導率。但是，氧化物燒結助劑會在Si₃N₄晶體中引入氧原子，導致熱導率降低。采用非氧化物燒結助劑可減少氧含量，對于凈化Si₃N₄晶格、減少晶界玻璃相、提高熱導率及高溫力學性能具有重要意義。梁振華等人分別以MgSiN₂和MgSiN₂與Y₂O₃混合物作為燒結助劑，在相同條件下制備Si₃N₄陶瓷，前者熱導率為90W/(m·K)，而后者僅為70W/(m·K)。 Hayashi等人以Yb₂O₃-MgSiN₂和Yb₂O₃-MgO作為燒結助劑，在相同條件下制備 Si3N4陶瓷，結果發現前者熱導率更高。