本发明涉及陶瓷,更具体地,涉及一种复合钎料、复合钎料焊膏及制备方法、氮化铝覆铜陶瓷及制备方法。
背景技术:
1、随着以半导体技术为核心技术的航空航天、电力电子、先进能源和先进装备制造等领域技术的发展,使得对功率器件封装材料的耐高温性能提出了更高的要求。其中,陶瓷材料由于具有优异的化学稳定性、耐腐蚀性、热导率、绝缘特性以及与半导体材料相近的热膨胀系数等优势,成为了高温功率器件封装材料的主要选择。
2、其中,氮化铝陶瓷相比氧化铝陶瓷和碳化硅陶瓷拥有更高的热导率,较低的介电常数以及热膨胀系数与硅相近,可以满足高温功率器件的封装要求。并且铜具有高导电性和优异的焊接性能,能刻蚀出多种形状的电路图形。故而,氮化铝覆铜陶瓷构成了高温功率器件封装的首选材料。
3、但氮化铝陶瓷和铜的热膨胀系数相差较大,在降温的过程中,由于二者的变形量不同,导致产生较大的残余应力,从而影响了钎焊接头的力学性能。
技术实现思路
1、本发明的目的在于克服现有技术存在的上述缺陷,提供一种能够减少钎焊接合处的残余应力,显著改善钎焊接头的物理性能及力学性能的复合钎料、复合钎料焊膏及制备方法、氮化铝覆铜陶瓷及制备方法。
2、为实现上述目的,本发明的技术方案如下:
3、一种复合钎料,包括以下质量百分比的组分:
4、60wt.%~75wt.%的银、20wt.%~30wt.%的铜、3.0wt.%~4.5wt.%的钛和0.5wt.%~5.0wt.%的氮化铝晶须;所述银、所述铜、所述钛和所述氮化铝晶须的质量比为(60~75):(20~30):(3.0~4.5):(0.5~5.0)。
5、本发明还提供了一种复合钎料焊膏,包括以下质量比的组分:
6、85wt.%~95wt.%的复合钎料和5wt.%~15wt.%的粘接剂;所述复合钎料为如上述的复合钎料;所述复合钎料和所述粘接剂的质量比为(85~95):(5~15)。
7、本发明还提供了一种复合钎料焊膏的制备方法,包括以下步骤:
8、提供以下质量份数的组分:85wt.%~95wt.%的复合钎料和5wt.%~15wt.%的粘接剂,所述复合钎料和所述粘接剂的质量比为(85~95):(5~15);将所述复合钎料与所述粘接剂混合进行搅拌,得到所述复合钎料焊膏;所述复合钎料为如上述的复合钎料。
9、本发明还提供了一种氮化铝覆铜陶瓷,包括氮化铝陶瓷基体、复合钎料焊膏和金属铜,所述复合钎料焊膏设置于所述氮化铝陶瓷基体和所述金属铜之间,所述复合钎料焊膏用于粘结所述氮化铝陶瓷基体和所述金属铜;所述复合钎料焊膏为如上述的复合钎料焊膏,或如上述的复合钎料焊膏的制备方法制得。
10、本发明还提供了一种氮化铝覆铜陶瓷的制备方法,包括以下步骤:
11、将复合钎料焊膏涂覆至氮化铝陶瓷基体表面,形成焊膏层;所述复合钎料焊膏为如上述的复合钎料焊膏,或如上述的复合钎料焊膏的制备方法制得;
12、将金属铜覆盖至所述焊膏层的表面,得到焊接试样;
13、将所述焊接试样进行真空钎焊,得到所述氮化铝覆铜陶瓷。
14、实施本发明实施例,将具有如下有益效果:
15、本发明实施例通过利用氮化铝晶须在复合钎料中的增强增韧作用,以及其在氮化铝陶瓷与金属铜之间的钉扎作用,制备高强度的氮化铝晶须增强氮化铝覆铜陶瓷,减少钎焊接合处的残余应力,显著改善了钎焊接头的物理性能及力学性能。
1.一种复合钎料,其特征在于,包括以下质量百分比的组分:
2.根据权利要求1所述的复合钎料,其特征在于,所述银的粒度为100目~600目;
3.一种复合钎料焊膏,其特征在于,包括以下质量比的组分:
4.根据权利要求3所述的复合钎料焊膏,其特征在于,所述粘接剂包括以下质量份数的组分:
5.根据权利要求4所述的复合钎料焊膏,其特征在于,所述高分子聚合物包括聚乙烯、聚丙烯、聚异丁烯中的一种或两种以上;
6.一种复合钎料焊膏的制备方法,其特征在于,包括以下步骤:
7.一种氮化铝覆铜陶瓷,其特征在于,包括氮化铝陶瓷基体、复合钎料焊膏和金属铜,所述复合钎料焊膏设置于所述氮化铝陶瓷基体和所述金属铜之间,所述复合钎料焊膏用于粘结所述氮化铝陶瓷基体和所述金属铜;
8.根据权利要求7所述的氮化铝覆铜陶瓷,其特征在于,所述复合钎料焊膏的厚度为20μm~70μm。
9.一种氮化铝覆铜陶瓷的制备方法,其特征在于,包括以下步骤:
10.根据权利要求9所述的氮化铝覆铜陶瓷的制备方法,其特征在于,所述真空钎焊包括以下步骤: