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      靜壓擴散焊的方式
      發布時間:2022-12-17

      根據擴散焊的應用,與氧化物或氮化物形成焊接膜可能是有利的。

      例如,由于在原子擴散焊接過程中形成的焊接膜是大約幾埃的薄膜,因此可以獲得幾乎透明的焊接界面,即使由金屬形成也幾乎沒有導電性。然而,在具有金屬性能的接合膜中,光仍然在焊接界面處被吸收,其少量約為1%至2%,并且保留少量的導電性。因此,會保留如此少量的殘余光。在某些情況下,使用金屬焊接膜的原子擴散焊接不能用作高亮度設備和電子設備的粘合方法,即使它們是吸收性或導電性的。

      在這種情況下,如果可以與具有絕緣性能和透明度的氧化物鍵合膜(例如Al2O3(藍寶石))而不是金屬焊接膜(例如Al))焊接,則通常使用原子擴散焊接方法??梢詫⑦B接目標擴展到無法連接的目標。

      此外,在粘合功率器件的散熱絕緣材料時,也存在需要粘合薄膜絕緣性能和導熱性的情況。

      在這種情況下,作為Al氧化物的Al2O3在絕緣方面符合要求,但其導熱系數低至Al的1/6左右(見下表1),在導熱性方面。無法滿足需求。

      另一方面,Al的氮化物AlN(氮化鋁)的導熱系數約為Al2O3(藍寶石)的四倍,并且導熱系數接近Al,因此它可以為功率器件散熱。在需要絕緣性和導熱性的應用中,例如在連接絕緣材料時,與氮化物鍵合膜(如AlN)進行原子擴散焊接可能是有利的。..

      此外,許多氧化物和氮化物具有高硬度和優異的耐磨性和耐熱性,并且使用氧化物和氮化物形成的粘合膜進行原子擴散焊接。如果這是可能的,這些特性可以賦予焊接膜,這將有助于原子擴散焊接方法的新應用的發展。

      在上述中,在待焊接基材的每個粘合表面上形成無機焊接劑層,并且通過離子束照射等蝕刻和疊加無機粘合劑層的表面。描述了一種用于粘接的表面活化粘接方法,并且作為該無機焊接層的材料,氧化物如氧化硅(SiO2)和氧化鋁(Al2O3)、氮化硅(SiNx)和氮化鋁(還提到采用氮化物如AlN)和氮化鈦(TiN)。

      但是,它通過用離子束等照射形成的無機焊接劑層的表面來激活。由于通過化學處理進行焊接的表面活化焊接方法與焊接方法明顯不同,因此由氧化物和氮化物制成的無機粘合層通過的表面活化焊接方法相互粘合。與本領域技術人員的上述認識相反,不能預測通過原子擴散焊接方法的焊接可以使用氧化物或氮化物的焊接膜進行。

      此外,由于上述焊接方法的不同,通過靜壓擴散焊接的優點是可以減少處理工時,因為不需要活化處理。

      如上所述,鑒于使用氧化物或氮化物形成的焊接膜通過原子擴散焊接方法進行焊接的優點,本文的發明人首先與氧化物形成焊接膜。我們進行了勤奮的研究,以探索使用焊接膜的原子擴焊接合方法焊接的可能性。

      結果,與本領域技術人員的上述認識相反,即使當由氧化物形成焊接膜時,當它形成為無定形氧化膜時,也進行表面活化處理,例如表面活化焊接。已經發現,通過化學焊接的焊接可以通過疊加形成的焊接膜來產生。

      也就是說,由于氧化物在金屬和氧氣等元素之間具有較大的鍵能,因此不可能通過形成結晶焊接膜引起原子的擴散(運動),但是當這是無定形結構時。形成薄膜,其中氧氣不足或過飽和,而不是穩定的化學成分,可以說存在許多原子缺陷。很可能發生了波動,原子可以在薄膜表面上擴散(移動),并且可以產生穩定的化學鍵。

      如上所述,鑒于與本領域技術人員所認識到的相反,可以通過氧化物的焊接膜(非晶態氧化物薄膜)進行焊接,本發明的發明人進一步描述了將粘合膜與氧化物一起。我認為即使可以使用被認為不適合作為材料的氮化物鍵合膜,也可以進行原子擴散的焊接。

      特別是,氮的電負性低于氧,如下表2所示,氮與氮化物中的金屬等其他元素之間的能是氧與氧化物中其他元素之間的鍵。弱于發散能量。


      這樣,鍵解離能小于氧化物的鍵解離能,因此,即使使用原子運動比氧化物更容易發生的氮化物鍵合膜,也可以進行原子擴散鍵合。不僅有可能,而且對于鍵解離能低的氮化物,與使用氧化物鍵合膜(即使用金屬或類金屬鍵合膜時)的鍵合相比,條件更加寬松。我認為有可能在接近的條件下加入。

      根據上述預測,本發明的發明人對使用氮化物鍵合膜的原子擴散焊接方法進行了焊接實驗,這是多年來沒有嘗試過的。令人驚訝的是,多年來。與本領域技術人員已經相信了一段時間的認識到相反,已經發現原子擴散鍵可以通過在焊接界面引起原子擴散來進行。

      本文基于上述觀點和實驗基于上述觀點而做出的,并使用了未被常規采用的氮化物鍵合膜作為原子擴散焊接的焊接膜。通過提供要執行的靜壓擴散焊接方法,可以將氮化物薄膜的絕緣性,導熱性,高硬度和耐磨性等特性賦予粘合膜,這些特性可以常規應用。

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