基于热氧化表面改性的SiC陶瓷或SiC陶瓷增强铝基复合材料超声低温直接钎焊方法技术

基于热氧化表面改性的SiC陶瓷及SiC陶瓷增强铝基复合材料超声低温直接钎焊方法，本发明专利技术涉及焊接技术领域。本发明专利技术要解决电子封装领域用SiC陶瓷及SiC陶瓷增强铝基复合材料低温钎焊困难，间接钎焊法需要在钎焊前对母材表面预金属化处理后再低温钎焊，直接钎焊法钎焊温度较高、钎焊周期长的问题。方法：一、处理待焊件；二、处理钎料合金；三、超声低温钎焊。本发明专利技术方法可在低温条件下实现SiC陶瓷及SiC陶瓷增强铝基复合材料的超声低温直接钎焊。该方法适用于电子封装领域。

Ultrasonic low temperature direct brazing method of SiC ceramic and SiC ceramic reinforced aluminum matrix composite based on thermal oxidation surface modification

The invention relates to an ultrasonic low temperature direct soldering method for SiC ceramic and SiC ceramic reinforced aluminum matrix composite material based on thermal oxidation surface modification, and relates to the welding technical field. The present invention is to solve the field of electronic packaging soldering of aluminum matrix composites reinforced with hard SiC ceramics and SiC ceramics in need before brazing on the surface of the base metal pre processed and indirect soldering brazing method, brazing method, high temperature direct brazing brazing the problem of long cycle. Methods: 1. Treating the weldment to be welded; two. Treating the brazing alloy; three. Ultrasonic soldering at low temperature. The method of the invention can realize the low temperature direct soldering of SiC ceramic and SiC ceramic reinforced aluminum matrix composite at low temperature. The method is applicable to the field of electronic packaging.

【技术实现步骤摘要】
基于热氧化表面改性的SiC陶瓷及SiC陶瓷增强铝基复合材料超声低温直接钎焊方法
本专利技术涉及焊接

技术介绍
SiC陶瓷及SiC陶瓷增强铝基复合材料由于具有热膨胀系数小、比刚度大、热导率大，热稳定性好等优良特性，且热膨胀系数(CTE)与Si等半导体芯片匹配好，常作为功率器件中封装材料。与此同时，SiC单晶作为半导体界公认的具有发展潜力的第三代半导体材料，与Si相比，它在应用中具有诸多优势。目前SiC是研制高频大功率、耐高温、抗辐照微电子器件、电路等的理想材料，已成为目前国际军事高技术应用领域研发的重点和竞争焦点之一，因而对于应用于较为苛刻环境下的SiC器件的封装提出了新的要求。因此亟需开发电子封装领域用SiC陶瓷及SiC陶瓷增强铝基复合材料低温钎焊连接技术。由于陶瓷与金属钎料物理和化学性能差异较大，特别是低温钎料如Sn基钎料与陶瓷根本无法润湿，因此SiC陶瓷及SiC陶瓷增强的铝基复合材料直接低温钎焊较为困难。目前解决这一问题的主要方法是先对陶瓷或者铝基复合材料进行预金属化处理后再低温钎焊。如中国专利201510866941.8“一种用于钎焊的氧化铝陶瓷金属化方法”为改善陶瓷本文档来自技高网...

【技术保护点】
基于热氧化表面改性的SiC陶瓷及SiC陶瓷增强铝基复合材料超声低温直接钎焊方法，其特征在于该方法具体按下述步骤进行的：一、将待焊件用金刚石切割机切割成型，用金刚石磨盘进行机械打磨并抛光处理，抛光至表面光洁度小于1μm，然后放入丙酮中超声清洗5～30min，再采用无水乙醇超声清洗5～20min后烘干，放入空气烧结炉中随炉加热进行高温氧化处理，控制加热升温速率为10～25℃/min，升温至500～1200℃，保温30min～6h，然后随炉冷却至室温；其中待焊件为SiC陶瓷或SiC陶瓷增强铝基复合材料；二、采用砂纸将钎焊用钎料合金表面氧化膜打磨去除，然后放入丙酮中超声清洗5～20min，烘干备；三、...

【技术特征摘要】
1.基于热氧化表面改性的SiC陶瓷及SiC陶瓷增强铝基复合材料超声低温直接钎焊方法，其特征在于该方法具体按下述步骤进行的：一、将待焊件用金刚石切割机切割成型，用金刚石磨盘进行机械打磨并抛光处理，抛光至表面光洁度小于1μm，然后放入丙酮中超声清洗5～30min，再采用无水乙醇超声清洗5～20min后烘干，放入空气烧结炉中随炉加热进行高温氧化处理，控制加热升温速率为10～25℃/min，升温至500～1200℃，保温30min～6h，然后随炉冷却至室温；其中待焊件为SiC陶瓷或SiC陶瓷增强铝基复合材料；二、采用砂纸将钎焊用钎料合金表面氧化膜打磨去除，然后放入丙酮中超声清洗5～20min，烘干备；三、将步骤一处理的待焊件与步骤二处理的钎料合金用夹具组成钎焊件，放入加热炉中，压头置于钎焊件上加压至0.5～5MPa，控制升温速率为5～15℃/min，将钎焊件加热到210～500℃并保温5～35min，将超声头施加到下层母材上，并开启超声波振动，控制振动频率为20-100kHz，振幅为1～50μm，超声作用时间为0.1～8s，然后随炉冷却或空冷至室温，即完成所述基于热氧化表面改性的SiC陶瓷及SiC陶瓷增强铝基复合材料超声低温直接钎焊方法。2.根据权利要求1所述的基于热氧化表面改性的SiC陶瓷及SiC陶瓷增强铝基复合材料超声低温直接钎焊方法，其特征在于步骤一中待焊件为SiC陶瓷，是SiC质量百分数为90％～99.8％的多晶陶瓷或SiC质量百分数大于99.8％的高纯单晶陶瓷。3.根据权利要求1所述的基于热氧化表面改性的SiC陶瓷及SiC陶瓷增强铝基复合材料超声低温直接钎焊方法，其特征在于步骤一中待焊件为SiC陶瓷增强铝基复合材料，是SiC颗粒增强相体积分数为20％～70％的铝基复合材料。4.根据权利要求1所述的基于热氧化表面改性的SiC陶瓷...

【专利技术属性】
技术研发人员：吴炳智，郭卫兵，闫久春，
申请(专利权)人：哈尔滨工业大学，
类型：发明
国别省市：黑龙江,23