引? ? 言

氮化鋁陶瓷基板是一種電子和電力電子技術(shù)領(lǐng)域中綜合性能較理想的基板材料；氮化鋁陶瓷基板金屬化方法有如下幾種：直接覆銅法、活性金屬法和活性鑄接法。

直接覆銅法必須對氮化鋁陶瓷進行預(yù)氧化在陶瓷表面形成一層低熱導(dǎo)率的氧化鋁膜，然后將銅和氧化鋁膜鍵合，結(jié)合強度略低于銅/氧化鋁陶瓷基板。

在金屬和氮化鋁陶瓷之間放置含鈦的活性金屬釬料，在真空度低于6.0×10?3Pa時可將銅或不銹鋼等和氮化鋁陶瓷鍵合，但需要適用含銀的昂貴活性釬料和高真空的環(huán)境。
活性金屬鑄接方法將氮化鋁陶瓷和氧化鋁陶瓷等與純鋁鍵合，結(jié)果顯示鋁/陶瓷基板具有比銅/陶瓷基板更優(yōu)異的抗熱震疲勞性能和結(jié)合強度，在結(jié)合強度測試中金屬鋁在鋁/陶瓷界面被剝離前斷裂，鋁和陶瓷的剝離強度大于14N/mm，這些性能指標(biāo)均優(yōu)于銅/陶瓷基板。

02

鋁和氮化鋁陶瓷基板的結(jié)合強度

測試方法
采用新測試方法, 重新設(shè)計制造新的測試夾具和試樣，將試樣通過測試夾具安裝在力學(xué)試驗機上，將鋁從陶瓷表面拉開，測試出鋁和陶瓷之間的結(jié)合強度，試樣制造和測試過程如圖1所示。

圖2顯示破壞的金屬/陶瓷試樣的照片，最下面是測試前的完整試樣，上面兩個分別側(cè)放和橫放的試樣是測試后被拉伸破壞的試樣，鋁被從陶瓷表面剝離后最終斷裂。

測試后鋁和陶瓷表面形貌和成份分析
使用掃描電子顯微鏡對剝離測試后的陶瓷表面成像和成份掃描，結(jié)果顯示，絕大部分鋁從陶瓷表面脫離, 測試結(jié)果和鋁和氮化鋁陶瓷的實際結(jié)合強度接近。圖3所示照片為鋁被從氮化鋁陶瓷表面剝離后，鋁表面和陶瓷表面的光學(xué)顯微鏡照片，鋁表面呈現(xiàn)撕裂的形貌，在陶瓷表面有少量的鋁殘余。圖4顯示低強度試樣測試完畢后鋁的表面形貌，表面有很多顆粒狀的物質(zhì)。
鋁/氮化鋁陶瓷之間的結(jié)合強度
圖5顯示鋁和氮化鋁陶瓷基板結(jié)合強度與結(jié)合溫度之間的關(guān)系曲線。圖5的曲線顯示制造溫度對鋁/氮化鋁陶瓷結(jié)合強度影響較大，當(dāng)結(jié)合溫度低于700℃時，鋁和氮化鋁陶瓷的結(jié)合強度隨結(jié)合溫度的升高而增大，基本呈現(xiàn)線性關(guān)系，當(dāng)結(jié)合溫度超過 700℃時，鋁和氮化鋁陶瓷的結(jié)合強度曲線變平坦, 平均值約為50N/mm。

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結(jié)? ? 論

氮氣氣氛下保溫10min，當(dāng)鋁/氮化鋁陶瓷基板結(jié)合溫度低于973K時，鋁/氮化鋁陶瓷結(jié)合基板的剝離強度隨結(jié)合溫度升高而增強；當(dāng)結(jié)合溫度在948~1098K的溫度范圍內(nèi)，結(jié)合溫度對結(jié)合強度的影響較小，鋁/氮化鋁陶瓷基板的剝離強度約為49N/mm。