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随着通讯技术、器件及产品制造业的迅速发展,各类电子厂商对溅射靶材的需求越来越大,靶材生产企业针对通讯产品膜层的结构性能和工况条件,设计开发了不同材料和结构形式的溅射靶材。靶材主要分为单体靶材与复合靶材,单体靶材由机械加工获得,复合靶材则需将靶材与背板绑定使用。现阶段金属复合靶材多采用电弧焊工艺成型,而金属/非金属复合靶材则采用钎焊工艺实现绑定,其使用钎料为纯铟。金属铟价格昂贵,绑定的成本较高,为降低金属/非金属复合靶材的制备成本,本文设计、开发了一种低成本钎料,并对Cu/C(石墨)、Cu/Si(多晶硅)靶材进行钎焊连接的试验研究。并分析其连接机理,比较各连接参数对其连接质量的影响,并对复合靶材的结构设计进行理论分析,提出改进措施以提高靶材的利用率。
本文采用自制含Ti的锡基钎料以及其他商品化高温钎料对Cu和C(石墨)进行钎焊实验。使用1%、3%、5%Ti的自制锡基钎料及商品化Ag-Cu-In-Ti钎料在780℃、800℃、820℃的温度,保温时间为10、20、30min的条件下进行钎焊实验,自制钎料由于其价格较商品钎料低廉,且钎焊效果好。含Ti锡基钎料钎焊界面主要为Cu6Sn5和Cu3Sn的金属间化合物以及少量的TiC组织,活性元素Ti的存在,提高了Cu与C(石墨)的钎合率,钎料中的Ti在石墨侧发生冶金反应形成TiC,同时液态钎料在石墨孔隙中凝固嵌合形成机械连接,这两种连接机制并存。在800℃下,使用含Ti5%的锡基钎料在保温20min的钎焊工艺下,得到的Cu/C(石墨)钎焊接头的性能最佳,接头剪切强度最高可达29MPa。
采用自制含Ti的锡基钎料以及商品AgCuZn高温钎料对Cu和Si进行钎焊实验,用含1%、3%、5%Ti自制锡基钎料及商品钎料,在温度为550℃、600℃、650℃、760℃,保温时间为10、20、30min条件下进行钎焊实验,由于商品钎料的钎焊温度较高达760℃,Cu/Si钎焊接头在母材硅侧发生断裂,而自制锡基钎料则有较好钎焊效果。含Ti锡基钎料钎焊界面主要为Cu6Sn5、Cu3Sn及Cu3Si化合物,而Ti元素在接头成形过程中作用不明显,母材Si侧主要依靠与钎料中的Cu形成Cu3Si化合物达到连接效果。在550℃保温20min的情况下得到的铜硅钎焊接头强度都较高,最高可达28MPa。
虽然采用的自制含Ti的锡基钎料能完成Cu/C(石墨)、Cu/Si的连接,但钎焊采用的是真空钎焊,此种钎焊方法的成本较高,对操作者的要求较高,对大规模的工业生产有一定的限制。
本文采用自制含Ti的锡基钎料以及其他商品化高温钎料对Cu和C(石墨)进行钎焊实验。使用1%、3%、5%Ti的自制锡基钎料及商品化Ag-Cu-In-Ti钎料在780℃、800℃、820℃的温度,保温时间为10、20、30min的条件下进行钎焊实验,自制钎料由于其价格较商品钎料低廉,且钎焊效果好。含Ti锡基钎料钎焊界面主要为Cu6Sn5和Cu3Sn的金属间化合物以及少量的TiC组织,活性元素Ti的存在,提高了Cu与C(石墨)的钎合率,钎料中的Ti在石墨侧发生冶金反应形成TiC,同时液态钎料在石墨孔隙中凝固嵌合形成机械连接,这两种连接机制并存。在800℃下,使用含Ti5%的锡基钎料在保温20min的钎焊工艺下,得到的Cu/C(石墨)钎焊接头的性能最佳,接头剪切强度最高可达29MPa。
采用自制含Ti的锡基钎料以及商品AgCuZn高温钎料对Cu和Si进行钎焊实验,用含1%、3%、5%Ti自制锡基钎料及商品钎料,在温度为550℃、600℃、650℃、760℃,保温时间为10、20、30min条件下进行钎焊实验,由于商品钎料的钎焊温度较高达760℃,Cu/Si钎焊接头在母材硅侧发生断裂,而自制锡基钎料则有较好钎焊效果。含Ti锡基钎料钎焊界面主要为Cu6Sn5、Cu3Sn及Cu3Si化合物,而Ti元素在接头成形过程中作用不明显,母材Si侧主要依靠与钎料中的Cu形成Cu3Si化合物达到连接效果。在550℃保温20min的情况下得到的铜硅钎焊接头强度都较高,最高可达28MPa。
虽然采用的自制含Ti的锡基钎料能完成Cu/C(石墨)、Cu/Si的连接,但钎焊采用的是真空钎焊,此种钎焊方法的成本较高,对操作者的要求较高,对大规模的工业生产有一定的限制。