Das Hartlöten ist der wichtigste Prozess im Prozess des AMB-Siliziumnitrid-Substrats, und die Vorbereitung des Aktivlot-Füllmetalls und das Aktivmetalllöten sind derzeit die wichtigsten und schwierigsten Punkte.
Ti, Zr, Hf, V, Nb usw. sind gängige aktive Metallelemente, die Siliziumnitridsubstratoberflächen infiltrieren können und häufig zur aktiven Abdichtung zwischen Keramik und Metallen verwendet werden. Unter diesen ist die Ag-Cu-Ti-Legierung mit Ti als aktivem Element das am besten untersuchte und am häufigsten verwendete aktive Füllmetall. Es kann die meisten Keramikoberflächen bei einer Temperatur von 800–950 °C benetzen, und der Lötkopf weist eine hohe Festigkeit und stabile Leistung auf, so dass die Versiegelung zwischen Keramik und Metallen, Keramik und Keramik besser realisiert werden kann.
Die Verwendung von aktivem Ag-Cu-Ti-Füllmetall umfasst die folgenden vier Formen, die je nach Form des Ti-Elements und der Kombination des Füllmetalls variieren:
a. Vorbeschichtete Ti-Pulver-Paste (oder TiH-Pulver) und dann vorgeformtes Lot hinzufügen (normalerweise Ag72Cu28-Legierungslot);
B. Auf der Keramikoberfläche wird zuvor eine Schicht aus Ti-Film durch PVD (Physical Vapour Deposition) oder CVD (Chemical Vapour Deposition) abgeschieden und anschließend wird Ag-Cu-Füllmetall hinzugefügt.
c. Verwenden Sie Ag-Cu-Ti-Lot;
d. Verwenden Sie Ag-Cu-Ti-Lötpaste.
Bei der Verwendung von aktivem Silber-Kupfer-Titan-Füllmetall zur Vorbereitung des AMB-Siliziumnitrid-Substrats sind die Hauptursachen für Hohlräume an der Grenzfläche folgende:
1. Oberflächenqualität der Rohmaterialien: Kratzer, Grübchen, Oxidation, organische Verschmutzung auf der Oberfläche von Keramik und sauerstofffreiem Kupfer vor dem Schweißen wirken sich negativ auf die Benetzung und Ausbreitung des Lots aus und bergen das Risiko von Hohlräumen an der gelöteten Schnittstelle .
2. Qualität des Lotdrucks: Beim großflächigen Lotpastendruck kann es leicht zu Problemen mit dem Auslaufen der Lotpaste und einem ungleichmäßigen Druck kommen, und sobald das Lot geschmolzen ist, kommt es direkt zur Bildung von Löchern.
3. Deaktivierung aktiver Elemente: Das aktive Element Ti in der AgCuTi-Lötpaste ist sehr empfindlich gegenüber Sauerstoff, und beim Hochtemperaturlöten muss der Vakuumgrad oft besser als 10-3 Pa sein. Wenn der Vakuumgrad die Schweißanforderungen nicht erfüllen kann, wird Ti oxidiert und deaktiviert, und das Lot kann die Keramikoberfläche nicht benetzen, was zu einer großen Schweißfläche, Schweißlecks und anderen Phänomenen führt.
4. Flüchtiges Gas der Lötpaste: Beim Löten wird das in der Lötpaste verflüchtigte Gas vom Flussmittel umhüllt und bildet Blasen. Darüber hinaus entstehen durch die Reaktion organischer Säuren und Metalloxide im Flussmittel ebenfalls Blasen. Da die Reaktion der Blasen allmählich größer wird, hinterlassen die entladenen Blasen dichte Poren auf der Oberfläche der Lotpaste, und die nicht entladenen Blasen bleiben beim Schmelz- und Erstarrungsprozess des Lots auch an der Lötschnittstelle. Es entsteht eine Leere.
5. Parameter des Lötprozesses: Ag-Cu-Ti-Aktivlot liegt häufig über 800 °C, um die Oberfläche von Si3N4 zu benetzen. Wenn die Löttemperatur zu niedrig oder die Haltezeit zu kurz ist, kommt es zu einer Reaktion zwischen Ti und der Keramikoberfläche ist nicht ausreichend, was dazu führt, dass das Hartlot die Keramikoberfläche nicht vollständig benetzen kann.
Zusammenfassend ist das Hartlöten für AMB-Siliziumnitrid-Substrate von entscheidender Bedeutung, wobei die Ag-Cu-Ti-Legierung das primäre aktive Füllmetall ist, da sie Keramik bei 800–950 °C benetzen und starke Verbindungen bilden kann. Allerdings sind Hohlräume an der Grenzfläche ein erhebliches Problem, das durch Faktoren wie die Qualität des Rohmaterials, den Lotdruck, die Deaktivierung aktiver Elemente, flüchtige Gase und falsche Lötparameter verursacht wird. Um qualitativ hochwertige Verbindungen zu erzielen, ist es wichtig, diese Herausforderungen durch eine verfeinerte Vorbereitung, verbesserte Techniken, optimierte Bedingungen und eine verbesserte Prozesskontrolle zu bewältigen.
