[發(fā)明專利]一種氮化鋁陶瓷的Au基復(fù)合釬料及其制備與釬焊方法

在審

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 202211457458.0
• 申請(qǐng)日: 2022-11-21
• 公開（公告）號(hào): CN115890058A
• 公開（公告）日: 2023-04-04
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 陳文彬
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 湖南圣瓷科技有限公司
• 主分類號(hào): B23K35/30
• 分類號(hào): B23K35/30;B23K1/008;B23K1/20
• 代理公司: 合肥市澤信專利代理事務(wù)所(普通合伙) 34144
• 代理人: 潘飛

本發(fā)明屬于陶瓷技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種氮化鋁陶瓷的Au基復(fù)合釬料，該Au基復(fù)合釬料的制備方法，以及氮化鋁陶瓷的空氣反應(yīng)釬焊方法。該復(fù)合釬料的配方包括主體金屬和氧化物協(xié)配劑。主體金屬采用Au；氧化物協(xié)配劑采用TiOsubgt;2/subgt;以及選自Bsubgt;2/subgt;Osubgt;3/subgt;、Vsubgt;2/subgt;Osubgt;5/subgt;、MoOsubgt;3/subgt;和Bisubgt;2/subgt;Osubgt;3/subgt;的另一種氧化物。在復(fù)合釬料中，按照物質(zhì)的量計(jì)，TiOsubgt;2/subgt;的摩爾百分含量為0.5％～1％；氧化物協(xié)配劑的總摩爾百分含量為4％～20％。復(fù)合釬料的產(chǎn)品形態(tài)包括釬料片以及釬料漿料；釬料漿料可以通過(guò)絲網(wǎng)印刷的方式涂布在待焊件上，該復(fù)合焊料對(duì)氮化鋁陶瓷的焊接效果極佳，并在不同厚度焊層條件下均可產(chǎn)生良好的焊接效果。本發(fā)明可以解決現(xiàn)有焊料對(duì)氮化鋁陶瓷空氣反應(yīng)釬焊時(shí)的焊接質(zhì)量不佳，焊料對(duì)焊接工藝要求嚴(yán)格等問(wèn)題。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于陶瓷技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種氮化鋁陶瓷的Au基復(fù)合釬料，該Au基復(fù)合釬料的制備方法，以及氮化鋁陶瓷的空氣反應(yīng)釬焊方法。

背景技術(shù)

氮化鋁陶瓷(Aluminum?Nitride?Ceramic)是以氮化鋁(AIN)為主晶相的陶瓷。氮化鋁陶瓷基片具有熱導(dǎo)率高，膨脹系數(shù)低，強(qiáng)度高，耐高溫，耐化學(xué)腐蝕，電阻率高，介電損耗小等優(yōu)點(diǎn)，是理想的大規(guī)模集成電路散熱基板和封裝材料；在高頻壓電元件、光通信器件等電子工業(yè)領(lǐng)域被廣泛應(yīng)用。

在部分應(yīng)用場(chǎng)景中需要對(duì)陶瓷基材進(jìn)行焊接，陶瓷焊接技術(shù)包括釬焊、擴(kuò)散焊、瞬間液相連接等。其中，釬焊方法方便靈活，生產(chǎn)效率高，對(duì)氧化物和非氧化物陶瓷均適用。陶瓷釬焊技術(shù)有包括金屬化釬焊、活性金屬釬焊、空氣反應(yīng)釬焊、以及超聲波、激光、微波等輔助釬焊等。與空氣反應(yīng)釬焊相比，其他釬焊技術(shù)工藝較復(fù)雜，對(duì)設(shè)備要求較高。如活性金屬釬焊需要在高真空或氣體保護(hù)氣氛下進(jìn)行，金屬化釬焊通常需要高溫金屬化和真空釬焊(或氣氛保護(hù)釬焊)兩大步驟，而空氣反應(yīng)釬焊只要在普通的馬弗爐中加熱即可。特別是，由于空氣反應(yīng)釬料由抗氧化的貴金屬和氧化物復(fù)合而成，因此制備的釬焊接頭應(yīng)用于富氧、高溫環(huán)境中，接頭強(qiáng)度也較高。

基于上述優(yōu)勢(shì)，空氣反應(yīng)釬焊是陶瓷焊接過(guò)程中最常用的焊接工藝。針對(duì)不同類型和用途陶瓷，通常需要選擇不同的釬焊料。例如，針對(duì)氧化鋯、氧化鋁和鈣鈦礦系列陶瓷，采用的空氣反應(yīng)釬焊主要為Ag-CuO、Ag-V₂O₅、Ag-Nb₂O₅、Ag-Pd-CuO、Pt-Nb₂O₅等體系。如美國(guó)專利US1033434《“Weil?KS,et?al.Oxidation?ceramic?to?metal?braze?seals?forapplications?in?high?temperature?electrochemical?devices?and?method?ofmaking,”》公開的技術(shù)方案中，采用Ag-CuO、Ag-V₂O₅和Pt-Nb₂O₅釬料對(duì)氧化鋁陶瓷進(jìn)行空氣反應(yīng)釬焊。文獻(xiàn)“Luo?Y,et?al.Reactive?air?brazing?of?Al₂O₃?ceramic?with?Ag-CuO-Ptcomposite?fillers:microstructure?and?joint?properties.Journal?of?the?EuropeanCeramic?Society,2021,41:1407–1414”公開的技術(shù)方案中，采用Ag-CuO-Pt釬料對(duì)氧化鋁陶瓷進(jìn)行空氣反應(yīng)釬焊。中國(guó)發(fā)明專利授權(quán)公告號(hào)CN110253100B《一種YSZ陶瓷與不銹鋼空氣反應(yīng)釬焊連接方法》公開的技術(shù)方案中，采用Nb粉氧化形成Nb₂O₅粉，再與Ag粉混合、壓片制備Ag-Nb₂O₅釬料片，再設(shè)置在YSZ陶瓷和不銹鋼之間進(jìn)行空氣反應(yīng)釬焊。