中國(guó)粉體網(wǎng)訊 氧化鋁（Al2O3）陶瓷具有高硬度、高機(jī)械強(qiáng)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(dǎo)體制造復(fù)雜性能要求，在半導(dǎo)體制造生產(chǎn)線上有著不可替代的重要作用，其應(yīng)用幾乎覆蓋所有半導(dǎo)體制造設(shè)備，是半導(dǎo)體生產(chǎn)設(shè)備的關(guān)鍵部件。但氧化鋁陶瓷同時(shí)也存在著塑性較低、韌性差、耐沖擊性差，對(duì)于尺寸較大、形狀復(fù)雜的陶瓷零件，難以加工成型的問(wèn)題，所以研究陶瓷間的互連技術(shù)用以制備復(fù)雜的陶瓷結(jié)構(gòu)是很有必要的。
于是，“陶瓷連接”這一關(guān)鍵技術(shù)逐漸成為現(xiàn)代制造業(yè)中重要的加工手段。應(yīng)用陶瓷連接的技術(shù)可以將小尺寸、結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單的陶瓷構(gòu)件組裝成為大尺寸、結(jié)構(gòu)復(fù)雜的陶瓷構(gòu)件，以滿足現(xiàn)代工程需要的結(jié)構(gòu)部件。
目前陶瓷連接方法主要包含固相擴(kuò)散連接、瞬時(shí)液態(tài)連接和活性釬焊技術(shù)等，其中釬焊是利用母材熔點(diǎn)低的金屬材料作為釬料來(lái)實(shí)現(xiàn)材料連接的方法，釬焊時(shí)是有釬料熔化而母材保持固態(tài)，操作工藝相對(duì)簡(jiǎn)單、連接強(qiáng)度高、接頭尺寸和形狀適應(yīng)性廣，成為結(jié)構(gòu)陶瓷連接的首選技術(shù)。
釬焊根據(jù)焊接材料的性質(zhì)可分為玻璃釬焊法和金屬釬焊法兩類。常見(jiàn)的金屬焊料與陶瓷材料之間較差的潤(rùn)濕性限制了陶瓷材料的焊接技術(shù)的發(fā)展，而“玻璃釬焊”因?yàn)楹噶闲纬傻牟ＡШ缚p與氧化鋁陶瓷的化學(xué)相容性好、熱膨脹系數(shù)相近，且連接工藝簡(jiǎn)單、環(huán)境污染小，受到了業(yè)界的廣泛關(guān)注。同時(shí)，玻璃焊料具有優(yōu)異的光學(xué)透明度、與陶瓷材料之間具有良好的化學(xué)相容性且其熱膨脹系數(shù)（CTE）可調(diào)，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(shí)現(xiàn)對(duì)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(xué)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(guò)程中可以與氧化鋁母材發(fā)生反界面反應(yīng)，生成ZnAlO4等與氧化鋁母材熱膨脹系數(shù)相匹配的產(chǎn)物，減小母材與焊縫間熱膨脹系數(shù)的差異，進(jìn)而提高接頭強(qiáng)度；B2O3-SiO2體系玻璃焊料在連接氧化鋁陶瓷母材的過(guò)程中可以原位生成晶須以加固界面結(jié)合進(jìn)而獲得高強(qiáng)度的接頭。
在氧化鋁陶瓷連接方面，玻璃焊料能夠?qū)崿F(xiàn)小尺寸陶瓷構(gòu)件的可靠連接，形成大尺寸、結(jié)構(gòu)復(fù)雜的陶瓷構(gòu)件，滿足不同領(lǐng)域的應(yīng)用需求。通過(guò)選擇合適的玻璃焊料種類和優(yōu)化焊接工藝參數(shù)，可以獲得高性能的陶瓷接頭。
玻璃焊料在高強(qiáng)度氧化鋁陶瓷制備領(lǐng)域具有重要的應(yīng)用價(jià)值。對(duì)此，中國(guó)粉體網(wǎng)將于2025年5月13日在江蘇昆山舉辦“第四屆半導(dǎo)體行業(yè)用陶瓷材料技術(shù)大會(huì)”，屆時(shí)，來(lái)自長(zhǎng)春工業(yè)大學(xué)的朱巍巍教授將帶來(lái)題為《玻璃焊料在陶瓷焊接及陶瓷制備領(lǐng)域的應(yīng)用》的報(bào)告，報(bào)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(bǔ)等領(lǐng)域的應(yīng)用。
報(bào)告老師簡(jiǎn)介
朱巍巍，1987年2月出生，博士，教授，博士研究生導(dǎo)師，吉林省高層次人才，長(zhǎng)春工業(yè)大學(xué)優(yōu)秀青年學(xué)者，材料科學(xué)與工程學(xué)院副院長(zhǎng)。主要研究方向?yàn)橄冗M(jìn)陶瓷材料連接。作為負(fù)責(zé)人承擔(dān)國(guó)家自然科學(xué)基金、吉林省科技發(fā)展計(jì)劃重點(diǎn)研發(fā)項(xiàng)目、吉林省教育廳科學(xué)研究項(xiàng)目等各類科研項(xiàng)目7項(xiàng)，以第一作者或第一通訊作者在硅酸鹽領(lǐng)域權(quán)威期刊發(fā)表SCI論文30余篇，授權(quán)國(guó)家發(fā)明專利9項(xiàng)。獲吉林省科技進(jìn)步一等獎(jiǎng)1項(xiàng)，吉林省高校優(yōu)秀科研成果1項(xiàng)。
來(lái)源：
石宇皓等：陶瓷連接技術(shù)及其應(yīng)用
唐木：基于高溫應(yīng)用的氧化物焊料連接氧化鋁陶瓷的方法及機(jī)理研究
（中國(guó)粉體網(wǎng)編輯整理/空青）
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