AlN陶瓷/Cu异质材料低温过渡液相扩散连接

为了实现AlN陶瓷与Cu的低温连接、高温服役的目标,满足高温功率器件的服役需求,设计了一种连接方法,在350?℃的大气环境下采用超声辅助熔焊的方式在AlN陶瓷表面熔覆了Sn-Al-Cu活性钎料层,之后将熔覆活性钎料的AlN陶瓷与Cu在保温温度300?℃下进行过渡液相(transient?liquid?phase,?TLP)扩散连接;利用扫描电子显微镜、能谱仪以及透射电子显微镜对显微组织及相结构进行分析;采用万能材料试验机对试样进行力学性能测试.?结果表明,熔覆时间180?s时的活性钎料与AlN陶瓷实现了良好的结合,在AlN陶瓷/活性钎料界面处观察到一层由超声作用下吸附在AlN陶瓷表面的Al被氧化,并在较大的过冷度下形成厚度约为20?nm的非晶Al2O3层;保温时间60?min时焊缝中的Sn全部转变为Cu3Sn与Cu6Sn5;保温时间为240?min时形成焊缝全部由Cu3Sn构成的接头.?AlN陶瓷/Cu接头抗剪强度随保温时间的延长而下降,全部由Cu3Sn构成的接头的抗剪强度约为31?MPa,断裂发生在Cu3Sn/AlN陶瓷界面处,形成了全金属间化合物的AlN陶瓷/Cu接头.