يعد اللحام بالنحاس أهم عملية في عملية ركيزة نيتريد السيليكون AMB، ويعد تحضير معدن حشو اللحام بالنحاس النشط والنحاس المعدني النشط النقاط الرئيسية والصعبة في الوقت الحاضر.
Ti، Zr، Hf، V، Nb، وما إلى ذلك هي عناصر معدنية نشطة شائعة يمكنها التسلل إلى ركيزة نيتريد السيليكون وتستخدم على نطاق واسع في الختم النشط بين السيراميك والمعادن. من بينها، سبيكة Ag-Cu-Ti مع Ti كعنصر نشط هي معدن الحشو النشط الأكثر دراسة والأكثر استخدامًا على نطاق واسع. يمكن أن تبلل معظم الأسطح الخزفية عند درجة حرارة 800 ~ 950 درجة مئوية، كما أن رأس النحاس يتمتع بقوة عالية وأداء مستقر، بحيث يمكن تحقيق الختم بين السيراميك والمعادن والسيراميك والسيراميك بشكل أفضل.
يشتمل استخدام معدن الحشو النشط Ag-Cu-Ti على الأشكال الأربعة التالية، والتي تختلف باختلاف شكل عنصر Ti وتركيبة معدن الحشو:
أ. معجون مسحوق Ti المطلي مسبقًا (أو TiH، مسحوق)، ثم أضف لحام مُشكل مسبقًا (عادةً لحام سبائك Ag72Cu28)؛
ب. يتم ترسيب طبقة من فيلم Ti على سطح السيراميك باستخدام PVD (ترسيب البخار الفيزيائي) أو CVD (ترسيب البخار الكيميائي) مقدمًا، ثم تتم إضافة معدن الحشو Ag-Cu.
ج. استخدم لحام Ag-Cu-Ti؛
د. استخدم معجون اللحام Ag-Cu-Ti.
عند استخدام معدن الحشو النشط من التيتانيوم والنحاس الفضي لتحضير ركيزة نيتريد السيليكون AMB، فإن الأسباب الرئيسية للفراغات البينية هي كما يلي:
1. جودة سطح المواد الخام: الخدوش والحفر والأكسدة والتلوث العضوي على سطح السيراميك والنحاس الخالي من الأكسجين قبل اللحام سيكون لها تأثير سلبي على ترطيب اللحام وانتشاره، مما يؤدي إلى خطر الفراغات المحتملة على الواجهة النحاسية .
2. جودة طباعة اللحام: في عملية طباعة عجينة اللحام بمساحة كبيرة، من السهل أن تواجه مشكلة تسرب عجينة اللحام والطباعة غير المتساوية، وبمجرد ذوبان اللحام، سيؤدي ذلك مباشرة إلى تكوين ثقوب.
3. إلغاء تنشيط العناصر النشطة: العنصر النشط Ti في معجون اللحام AgCuTi حساس للغاية للأكسجين، وغالبًا ما تكون درجة الفراغ أفضل من 10-3Pa في عملية اللحام بدرجة حرارة عالية. إذا كانت درجة الفراغ لا تلبي متطلبات اللحام، فسيتم أكسدة Ti وإلغاء تنشيطه، ولن يتمكن اللحام من تبليل سطح السيراميك، مما سيؤدي إلى مساحة كبيرة من اللحام وتسرب اللحام وظواهر أخرى.
4. الغاز المتطاير من معجون اللحام: في عملية اللحام بالنحاس، سيتم لف الغاز المتطاير في معجون اللحام بواسطة التدفق لتكوين فقاعات، بالإضافة إلى ذلك، فإن تفاعل الأحماض العضوية وأكاسيد المعادن في التدفق سينتج أيضًا فقاعات، مع زيادة حجم تفاعل الفقاعات تدريجياً، ستترك الفقاعات المفرغة مسام كثيفة على سطح عجينة اللحام، وستبقى الفقاعات غير المفرغة أيضاً في واجهة اللحام مع عملية ذوبان وتصلب اللحام. تشكيل فراغ.
5. معلمات عملية اللحام بالنحاس: غالبًا ما يكون معدن حشو اللحام النشط Ag-Cu-Ti أعلى من 800 درجة لترطيب سطح Si3N4، إذا كانت درجة حرارة اللحام منخفضة جدًا أو كان وقت التثبيت قصيرًا جدًا، فإن التفاعل بين Ti وسطح السيراميك ليست كافية، مما يؤدي إلى عدم تمكن معدن حشو اللحام من تبليل سطح السيراميك تمامًا.
باختصار، يعد اللحام بالنحاس أمرًا بالغ الأهمية بالنسبة لركائز نيتريد السيليكون AMB، مع استخدام سبيكة Ag-Cu-Ti باعتبارها معدن الحشو النشط الأساسي نظرًا لقدرتها على تبليل السيراميك عند درجة حرارة 800~950 وتشكيل وصلات قوية. ومع ذلك، تعتبر الفراغات البينية مشكلة كبيرة ناجمة عن عوامل مثل جودة المواد الخام، وطباعة اللحام، وإلغاء تنشيط العنصر النشط، والغازات المتطايرة، ومعلمات اللحام غير المناسبة. لتحقيق مفاصل عالية الجودة، من الضروري مواجهة هذه التحديات من خلال الإعداد الدقيق والتقنيات المحسنة والظروف المحسنة والتحكم المعزز في العمليات.
