中國粉體網訊 氧化鋁（Al2O3）陶瓷具有高硬度、高機械強度、超耐磨性、耐高溫、電阻率大、電絕緣性能好等優(yōu)異性能，能滿足真空、高溫等特殊環(huán)境下的半導體制造復雜性能要求，在半導體制造生產線上有著不可替代的重要作用，其應用幾乎覆蓋所有半導體制造設備，是半導體生產設備的關鍵部件。但氧化鋁陶瓷同時也存在著塑性較低、韌性差、耐沖擊性差，對于尺寸較大、形狀復雜的陶瓷零件，難以加工成型的問題，所以研究陶瓷間的互連技術用以制備復雜的陶瓷結構是很有必要的。
于是，“陶瓷連接”這一關鍵技術逐漸成為現代制造業(yè)中重要的加工手段。應用陶瓷連接的技術可以將小尺寸、結構簡單的陶瓷構件組裝成為大尺寸、結構復雜的陶瓷構件，以滿足現代工程需要的結構部件。
目前陶瓷連接方法主要包含固相擴散連接、瞬時液態(tài)連接和活性釬焊技術等，其中釬焊是利用母材熔點低的金屬材料作為釬料來實現材料連接的方法，釬焊時是有釬料熔化而母材保持固態(tài)，操作工藝相對簡單、連接強度高、接頭尺寸和形狀適應性廣，成為結構陶瓷連接的首選技術。
釬焊根據焊接材料的性質可分為玻璃釬焊法和金屬釬焊法兩類。常見的金屬焊料與陶瓷材料之間較差的潤濕性限制了陶瓷材料的焊接技術的發(fā)展，而“玻璃釬焊”因為焊料形成的玻璃焊縫與氧化鋁陶瓷的化學相容性好、熱膨脹系數相近，且連接工藝簡單、環(huán)境污染小，受到了業(yè)界的廣泛關注。同時，玻璃焊料具有優(yōu)異的光學透明度、與陶瓷材料之間具有良好的化學相容性且其熱膨脹系數（CTE）可調，是連接透明陶瓷的理想材料。
在諸多焊料體系中，Bi2O3-B2O3體系的玻璃可以實現對氧化鋁陶瓷的牢固連接，但由于其焊接溫度較低，接頭使用溫度偏低；CaO-Al2O3-SiO2體系玻璃與氧化鋁陶瓷之間具有良好的化學相容性，很適合用于連接氧化鋁陶瓷；ZnO-B2O3-SiO2體系玻璃焊料中的ZnO在焊接過程中可以與氧化鋁母材發(fā)生反界面反應，生成ZnAlO4等與氧化鋁母材熱膨脹系數相匹配的產物，減小母材與焊縫間熱膨脹系數的差異，進而提高接頭強度；B2O3-SiO2體系玻璃焊料在連接氧化鋁陶瓷母材的過程中可以原位生成晶須以加固界面結合進而獲得高強度的接頭。
在氧化鋁陶瓷連接方面，玻璃焊料能夠實現小尺寸陶瓷構件的可靠連接，形成大尺寸、結構復雜的陶瓷構件，滿足不同領域的應用需求。通過選擇合適的玻璃焊料種類和優(yōu)化焊接工藝參數，可以獲得高性能的陶瓷接頭。
玻璃焊料在高強度氧化鋁陶瓷制備領域具有重要的應用價值。對此，中國粉體網將于2025年5月13日在江蘇昆山舉辦“第四屆半導體行業(yè)用陶瓷材料技術大會”，屆時，來自長春工業(yè)大學的朱巍巍教授將帶來題為《玻璃焊料在陶瓷焊接及陶瓷制備領域的應用》的報告，報告將為大家講述玻璃焊料在氧化鋁陶瓷大面積焊接、陶瓷制備、陶瓷裂紋修補等領域的應用。
報告老師簡介
朱巍巍，1987年2月出生，博士，教授，博士研究生導師，吉林省高層次人才，長春工業(yè)大學優(yōu)秀青年學者，材料科學與工程學院副院長。主要研究方向為先進陶瓷材料連接。作為負責人承擔國家自然科學基金、吉林省科技發(fā)展計劃重點研發(fā)項目、吉林省教育廳科學研究項目等各類科研項目7項，以第一作者或第一通訊作者在硅酸鹽領域權威期刊發(fā)表SCI論文30余篇，授權國家發(fā)明專利9項。獲吉林省科技進步一等獎1項，吉林省高校優(yōu)秀科研成果1項。
來源：
石宇皓等：陶瓷連接技術及其應用
唐木：基于高溫應用的氧化物焊料連接氧化鋁陶瓷的方法及機理研究
（中國粉體網編輯整理/空青）
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