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Ag-Cu-Ti焊膏由于涂覆方便,用量便于精确控制,广泛应用于高电压、大功率IGBT(Insulated Gate Bipolar Transistor,绝缘栅双极性晶体管)等功率器件的制造中,但是由于Ag-Cu-Ti三元合金粉末制备难度大,国内一直无法实现量产,而进口Ag-Cu-Ti焊膏价格昂贵,限制了IGBT等功率器件的发展。本论文采用粒径为48~150μm的Ag68.8-Cu26.7-Ti4.5三元合金粉末研制Ag-Cu-Ti活性焊膏,并深入地探究了粘结剂中各成分对焊膏外观、物理稳定性,粘度,以及触变性的影响,进而确定了Ag-Cu-Ti焊膏的最佳配方;接着测试了焊膏的物理性能以及Ag-Cu-Ti焊膏在AlN和无氧铜表面的铺展性能,并与国外某成熟商用焊膏进行对比。最后,分析了不同钎焊工艺条件下自制Ag-Cu-Ti焊膏钎焊氮化铝陶瓷/无氧铜接头的力学性能,确定了自制Ag-Cu-Ti焊膏钎焊氮化铝陶瓷与无氧铜的最佳钎焊工艺参数。研究发现,按照88 wt.%的Ag-Cu-Ti钎料粉末与12 wt.%的粘结剂配制Ag-Cu-Ti焊膏时,粘结剂的最佳配方为61 wt.%溶剂(松油醇:二乙二醇丁醚=3:2),12 wt.%聚乙二醇600,5 wt.%硬脂酸,6 wt.%聚酰胺蜡,11 wt.%乙二酸,5 wt.%石蜡油。用沸点不同的松油醇和二乙二醇丁醚作为溶剂可以溶解粘结剂中的其他成分,同时起到分层挥发的作用;聚乙二醇600作为增稠剂可以将钎料粉末混合成具有合适粘度的膏体;硬脂酸作为分散剂可以防止钎料粉末发生团聚,提高钎料粉末的分散性;聚酰胺蜡作为触变剂可以调节焊膏的粘度及触变性能;乙二酸作为抗氧化剂可以防止焊膏在保存过程中的氧化。测试了自制焊膏的综合性能。自制焊膏外观为淡黄色膏状,性质稳定,不会出现分层、团聚等现象;粘度适中,具有良好的触变性能,恢复系数值接近1;焊膏中的粘结剂在380℃左右分解完全无残留;自制焊膏在无氧铜表面的铺展面积小于商用Ag-Cu-Ti焊膏,但是自制焊膏的铺展形貌更加规整;在AlN陶瓷表面的铺展面积明显高于商用Ag-Cu-Ti焊膏,可以实现对AlN陶瓷与无氧铜母材的良好润湿。采用自制Ag-Cu-Ti焊膏实现了AlN陶瓷/无氧铜接头的钎焊连接,得到的接头界面结构为:AlN/TiN/Ag(s,s)+Cu(s,s)/Cu。钎焊过程中,液态钎料中的活性元素Ti扩散至AlN陶瓷表面,并与之反应生成了连续的TiN反应层;钎缝区主要由Ag基固溶体和Cu基固溶体组成;而钎料/无氧铜母材侧主要是母材中的Cu原子向液态钎料中扩散形成Cu基固溶体。研究了钎焊工艺参数对钎焊接头组织及性能的影响。研究发现,当钎焊温度过低或保温时间较短时,活性元素Ti无法充分扩散,界面反应不充分,形成的界面反应层很薄而且不连续,导致接头的抗剪强度较低;当钎焊温度过高或保温时间过长时,界面处反应层过厚,恶化了接头的抗剪强度。当钎焊温度为930℃,保温时间为10 min时,钎焊接头具有最大的抗剪强度值,为75.18 MPa,略优于使用进口焊膏所得到的抗剪强度(68.84 MPa);钎焊接头断口形貌出现了细小均匀的韧窝,呈现出韧性断裂特征。