一种用于电子陶瓷表面电极的制备方法技术

本发明专利技术公开了一种用于电子陶瓷表面电极低温快速制备的方法，属于电子陶瓷与电极材料的低温快速焊接技术领域，具体技术方案为：将烧结致密的电子陶瓷材料与电极材料表面抛光，在样品上施加≥1MPa的预设压力，在400℃≤T≤1200℃的温度下，对样品施加不小于10mA/mm2的电流，并保持一0.5s≤t≤30min，电子陶瓷材料与电极材料之间通过扩散进行质量传递，进而形成材料之间的扩散连接，当电子陶瓷材料中通过一定大小的电流时，电场可以促进材料之间的扩散速率，实现电子陶瓷材料与电极材料之间的快速焊接，有效降低了焊接所需温度，提高了焊接速度。速度。速度。

【技术实现步骤摘要】
一种用于电子陶瓷表面电极的制备方法


[0001]本专利技术属于电子陶瓷与电极材料的低温焊接
，具体涉及一种用于电子陶瓷表面电极低温快速制备的方法。

技术介绍

[0002]随着5G时代的到来，以BaTiO3体系为基础的微波介质陶瓷在现代通信领域受到了前所未有的重视，常被用作谐振器、滤波器、介质基片、介质天线、介质导波回路等。与此同时，对于电子陶瓷与金属之间的焊接也提出了更高的要求。例如在电极制备过程中，需要进行陶瓷与金属电极之间的焊接，电极制备的质量直接影响着电子陶瓷的电性能、可靠性等。
[0003]目前，电子陶瓷与金属电极之间的焊接常用的方法有烧结金属粉末法、电子束焊接、热压扩散焊接，活性金属钎焊等。这些方法存在的问题主要是：(1)、焊接所需的温度高(1500℃)、时间长(2小时)，这样造成的后果是长时间的高温会导致材料自身的性能下降，并且有可能会导致界面脆裂相的产生。文献“X.G.Song，Z.B.Chen，S.P.Hu，et al.Wetting behavior and brazing of titanium
‑
coated SiC ceramics using Sn
0.3
Ag
0.7
Cu filler[J].Journal of the American Ceramic Society，2020，103(2):1
–
9.”中，采用钎焊的方法虽然降低了焊接温度，但许多电子器件需要长期工作于温度较高的腐蚀性环境中，使用钎料会影响材料性能的正常发挥。(2)、金属和陶瓷之间大多数情况下是通过界面润湿作用实现焊接的。由于金属对陶瓷的润湿性有限，因此二者之间的结合力往往较弱。这不仅影响电子陶瓷与电极之间的接触电阻，进而影响陶瓷的电性能，也影响着器件封装的气密性以及可靠性。

技术实现思路

[0004]为解决现有技术存在的技术问题，本专利技术提供了一种钛酸钡电子陶瓷表面电极低温快速制备的方法，该方法通过在一定压强下，在400
‑
1200℃的温度范围内，给样品施加一定大小的电流，实现电子陶瓷材料与电极材料之间的低温快速焊接。
[0005]为实现上述目的，本专利技术所采用的技术方案为：一种用于电子陶瓷表面电极的制备方法，采用电场辅助方法，在400℃～1200℃的温度范围内，通过施加预设压力，实现电子陶瓷材料与电极材料之间的低温焊接。
[0006]其中，电子陶瓷材料为钛酸钡、钛酸锶、锆酸铅、锆钛酸铅、锰钴镍基热敏陶瓷、铌酸钾钠等。
[0007]其中，电极材料为银、铜、铂、高熵合金、中熵合金等。
[0008]其中，焊接过程中，加热方式采用辐射加热，或采用激光加热，或采用烧结炉加热，或采用其他可实现相同功能的加热方式。
[0009]其中，焊接采用的电流以电子陶瓷需要焊接的面为准，样品单位面积上的电流不小于10mA/mm2，电极材料的焊接面不小于电子陶瓷需要焊接的面。
[0010]其中，焊接过程中，电流方向由电子陶瓷材料传导至电极材料。
[0011]其中，预设压力在1MPa以上，预设压力低于电子陶瓷材料的抗压强度，预设压力低于电极材料的抗压强度。
[0012]其中，焊接时间为0.5s～30min。
[0013]低温焊接的具体步骤如下：
[0014]步骤一、将烧结致密的电子陶瓷材料表面和电极材料表面均抛光至10μm以下；
[0015]步骤二、将步骤一中所得的电子陶瓷材料表面和电极材料表面紧贴在一起，施加大于或等于2MPa的压强；
[0016]步骤三、将步骤二中所得试样加热至400℃～1200℃；
[0017]步骤四、在被焊接的样品上施加电流，电流方向从电子陶瓷材料传导至电极材料，并保持0.5s～30min，完成电子陶瓷材料与电极材料之间的焊接。
[0018]本专利技术与现有技术相比，具体有益效果体现在：电子陶瓷材料与电极材料之间通过扩散进行质量传递，进而形成材料之间的扩散连接，当电子陶瓷材料中通过一定大小的电流时，电场可以促进材料之间的扩散速率。因此，本专利技术通过在电子陶瓷材料与电极材料中施加一定大小的电场，实现材料之间的快速焊接，有效降低了焊接所需温度，提高了焊接速度。
附图说明
[0019]图1为本专利技术的焊接实验示意图。
[0020]图2为钛酸钡陶瓷与Ni
0.4
Cr
0.3
Fe
0.3
中熵合金在800℃、电流密度30mA/mm2下经过1min焊接所得样品界面附近的扫描电镜图片。
具体实施方式
[0021]为了使本专利技术所要解决的技术问题、技术方案及有益效果更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本专利技术进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本专利技术，并不用于限定本专利技术。
[0022]实施例1
[0023]a)、如图1所示，将烧结致密的钛酸钡陶瓷和Ni
0.4
Cr
0.3
Fe
0.3
中熵合金试样表面抛光至3μm；
[0024]b)、将步骤a)所得试样表面紧贴在一起，施加5MPa的压强；
[0025]c)、将步骤b)所得试样加热到800℃；
[0026]d)、给步骤c)所得样品施加电流密度为30mA/mm2并保持1min，使试样之间进行扩散焊接。
[0027]如图2所示，钛酸钡陶瓷与Ni
0.4
Cr
0.3
Fe
0.3
中熵合金的焊接效果好。
[0028]实施例2
[0029]a)、将烧结致密的钛酸钡陶瓷和Ni
0.3
Cr
0.4
Fe
0.3
中熵合金试样表面抛光至1μm；
[0030]b)、将步骤a)所得试样表面紧贴在一起，施加10MPa的压强；
[0031]c)、将步骤b)所得试样加热到800℃；
[0032]d)、给步骤c)所得样品施加电流密度为50mA/mm2并保持0.5min，使试样之间进行扩散焊接。
[0033]实施例3
[0034]a)、将烧结致密的Pb(Zr
0.5
Ti
0.5
)O3压电陶瓷和Ni
0.4
Cr
0.3
Fe
0.3
中熵合金试样表面抛光至1μm；
[0035]b)、将步骤a)所得试样表面紧贴在一起，施加1MPa的压强；
[0036]c)、将步骤b)所得试样加热到1200℃；
[0037]d)、给步骤c)所得样品施加电流密度为50mA/mm2并保持0.5min，使试样之间进行扩散焊接。
[0038]实施例4
[0039]a)、将烧结致密的钛酸锶陶瓷和Ni
0.2
Cr
0.3
Fe
0.1
...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种用于电子陶瓷表面电极的制备方法，其特征在于，采用电场辅助方法，在400℃～1200℃的温度范围内，通过施加预设压力，实现电子陶瓷材料与电极材料之间的低温焊接。2.根据权利要求1所述的一种用于电子陶瓷表面电极的制备方法，其特征在于，所述电子陶瓷材料为钛酸钡，或为钛酸锶，或为锆酸铅，或为锆钛酸铅，或为锰钴镍基热敏陶瓷，或为铌酸钾钠；所述电极材料为银，或为铜，或为铂，或为高熵合金，或为中熵合金。3.根据权利要求2所述的一种用于电子陶瓷表面电极的制备方法，其特征在于，焊接过程中，加热方式采用辐射加热，或采用激光加热，或采用烧结炉加热。4.根据权利要求2所述的一种用于电子陶瓷表面电极的制备方法，其特征在于，焊接采用的电流以电子陶瓷需要焊接的面为准，样品单位面积上的电流不小于10mA/mm2，电极材料的焊接面不小于电子陶瓷需要焊接的面。5.根据权利要求2所述的一种用于电子陶瓷表面电极...

【专利技术属性】
技术研发人员：夏军波，任卫，
申请(专利权)人：西安邮电大学，
类型：发明
国别省市：