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)，來自長(zhǎng)春工業(yè)大學(xué)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(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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