[实用新型]一种氮化硅陶瓷上金属围坝的共晶焊接结构

说明书

本实用新型公开了一种氮化硅陶瓷上金属围坝的共晶焊接结构，包括氮化硅陶瓷基板,所述氮化硅陶瓷基板上设置有金属线路涂层，沿着所述金属线路涂层设置有用于焊接的合金金属层,所述合金金属层的形状与所述金属线路涂层的形状适配，所述合金金属层上设置有围坝，所述围坝的下端面形状与所述合金金属层的形状适配。本实用新型构思新颖、设计合理，且便于使用，本实用新型根据氮化硅陶瓷基板需要通过共晶焊接围坝，提供了一种氮化硅陶瓷基板和围坝之间的设置结构，用于氮化硅陶瓷基板上共晶焊接围坝，效果良好。

技术领域

本实用新型涉及玻璃板焊接技术领域，特别涉及一种氮化硅陶瓷上金属围坝的共晶焊接结构。

背景技术

Si₃N₄具有三种晶体结构，分别是α相、β相和γ相(其中α与β相是最常见形态)，均为六方结构，其粉料与基片呈灰白色，Si₃N₄陶瓷基片弹性模量为320GPa，抗弯强度为920MPa，热膨胀系数仅为3.2×10 6/℃，介电常数为9.4，具有硬度大、强度高、热膨胀系数小、耐腐蚀性高等优势。由于Si₃N₄陶瓷晶体结构复杂，对声子散射较大，因此早期研究认为其热导率低，如Si₃N₄轴承球、结构件等产品热导率只有15W/(m·K)-30W/(m·K)。 1995年，Haggerty等人通过经典固体传输理论计算表明，Si₃N₄材料热导率低的主要原因与晶格内缺陷、杂质等有关，并预测其理论值最高可达320W/(m·K)。之后，在提高Si₃N₄材料热导率方面出现了大量的研究，通过工艺优化，氮化硅陶瓷热导率不断提高，目前已突破177W/(m·K)。

Si₃N₄陶瓷传热机制同样为声子传热。晶格中的杂质往往伴随着空位、位错等结构缺陷，降低了声子平均自由程，导致热导率降低，因此制备高纯粉体是制备高热导率Si₃N₄陶瓷的关键。目前，市场上商用Si₃N₄粉料制备方法主要有两种，分别为硅粉直接氮化法及硅亚胺热解法。前者工艺较成熟，生产成本低，因此国内外大多数企业使用该法来生产Si₃N₄粉料。但该方法所生产的 Si₃N₄粉料含有Fe、Ca、Al等杂质，虽然可以通过酸洗去除，但大大增加了生产成本。后者可制备出具有较高烧结活性的Si₃N₄粉料，不含金属杂质元素，粒径分布在0.2μm-1μm，且产量巨大，但技术难度较高。

Si₃N₄陶瓷烧结助剂一般为金属氧化物、稀土氧化物或二者的混合物。Zhou 等人采用Y₂O₃-MgO烧结助剂制备出氮化硅热导率高达177W/(m·K)，这是目前为止报道的Si₃N₄陶瓷最高热导率。但是，氧化物烧结助剂会在Si₃N₄晶体中引入氧原子，导致热导率降低。采用非氧化物烧结助剂可减少氧含量，对于净化Si₃N₄晶格、减少晶界玻璃相、提高热导率及高温力学性能具有重要意义。梁振华等人分别以MgSiN₂和MgSiN₂与Y₂O₃混合物作为烧结助剂，在相同条件下制备Si₃N₄陶瓷，前者热导率为90W/(m·K)，而后者仅为70W/(m·K)。 Hayashi等人以Yb₂O₃-MgSiN₂和Yb₂O₃-MgO作为烧结助剂，在相同条件下制备 Si3N4陶瓷，结果发现前者热导率更高。