本發明涉及焊接，具體而言，涉及一種高熱導陶瓷/金屬接頭及其制備方法。

背景技術：

1、隨著電子設備向尺寸小型化、功能一體化、結構緊湊化、高功率密度化以及穩定可靠化方向發展，電子設備核心芯片熱流密度大幅度增加，面對超高的熱流密度，核心芯片的熱控問題凸顯，其使用壽命及可靠性呈指數型下降。統計數據表明，當電子器件的溫度從80℃上升到120℃時，功率下降至少30％，當溫度超過160℃以后，每升高1℃，可靠性下降10倍。直接覆銅陶瓷基板(dbc)或直接覆鋁陶瓷基板(dba)由于具有良好的導熱性能和導電性能成為重要的電子封裝材料，尤其是在功率模塊(igbt)和集成電力電子模塊中。

2、igbt模塊在運行過程中，芯片表面產生大量的熱量需要通過基板傳輸到模塊散熱底板上，再通過底板上的導熱硅脂傳導于散熱器上，完成模塊的整體散熱流動，因此要求基板需要具備優良的導熱性能。目前，dbc或dba的制備方法中，活性釬焊法是研究最廣且最合適的連接的方法之一，這是因為活性釬焊法具有釬料可設計性強、對母材影響較小、焊接面積大以及可實現復雜焊接接頭等優勢。釬料體系采用活性元素直接焊接陶瓷材料與金屬，這種方法主要是利用活性元素與陶瓷發生界面反應形成化合物層以改善金剛石的潤濕性，焊接工藝較為簡單。然而，相關技術中，采用活性釬焊法制得的dbc或dba熱導率較低，有待進一步提高。

技術實現思路

1、本發明解決的問題是：采用活性釬焊法制得的dbc或dba熱導率較低。

2、為解決上述問題，本發明提供一種高熱導陶瓷/金屬接頭的制備方法，包括：

3、步驟s1、按從上至下的順序將待焊陶瓷、上釬料箔片、泡沫銀、下釬料箔片和金屬基材依次裝配，得到裝配件；

4、步驟s2、在預設真空度下，將所述裝配件按照預設升溫速率加熱至預設溫度，保溫預設時間，按預設降溫速率冷卻至室溫，得到陶瓷/金屬接頭。

5、可選地，所述步驟s1中，所述泡沫銀的厚度為0.1mm至1mm，孔隙率為80％至90％，孔徑為30μm至200μm。

6、可選地，所述步驟s1中，所述待焊陶瓷的材質選自藍寶石、氮化鋁、碳化鎵、金剛石和碳化硅中的一種。

7、可選地，所述步驟s1中，所述金屬基材的材質選自銅合金和鈦合金中的一種。

8、可選地，所述步驟s1中，所述上釬料箔片、所述下釬料箔片的材質分別獨立的選自ag-cu-ti合金、ag-cu-in-ti合金、ag-cu-sn-ti合金和au-cu合金中的一種。

9、可選地，所述步驟s1中，所述上釬料箔片和所述下釬料箔片的厚度均為0.05mm至0.5mm。

10、可選地，所述步驟s2中，所述預設真空度低于10-4pa。

11、可選地，所述步驟s2中，所述預設升溫速率為5℃/min至20℃/min，所述預設溫度為600℃至860℃，所述預設時間為10min至30min。

12、可選地，所述步驟s2中，所述預設降溫速率為5℃/min至10℃/min.

13、本發明還提供了一種高熱導陶瓷/金屬接頭，采用如上所述的高熱導陶瓷/金屬接頭的制備方法制成。

14、與相關技術相比，在發明提供的高熱導陶瓷/金屬接頭的制備方法中，通過在上釬料箔片和下釬料箔片之間添加泡沫銀中間層，在特定的高溫下使釬料融化后潤濕填充泡沫銀，同時實現兩側母材(待焊陶瓷與金屬基材)的焊接，焊接接頭凝固成型后，泡沫銀作為焊縫中的高導熱通道，從而提高焊縫的熱導率，以得到具有較高熱導率的陶瓷/金屬接頭(dbc或dba)。綜上，采用本發明的方法，能夠獲得具有較高熱導率的dbc或dba，而且焊接界面結合緊密，焊縫中組織分布均勻，無明顯缺陷。

技術特征：

1.一種高熱導陶瓷/金屬接頭的制備方法，其特征在于，包括：

2.根據權利要求1所述的高熱導陶瓷/金屬接頭的制備方法，其特征在于，所述步驟s1中，所述泡沫銀(3)的厚度為0.1mm至1mm，孔隙率為80％至90％，孔徑為30μm至200μm。

3.根據權利要求1所述的高熱導陶瓷/金屬接頭的制備方法，其特征在于，所述步驟s1中，所述待焊陶瓷(1)的材質選自藍寶石、氮化鋁、碳化鎵、金剛石和碳化硅中的一種。

4.根據權利要求1所述的高熱導陶瓷/金屬接頭的制備方法，其特征在于，所述步驟s1中，所述金屬基材(5)的材質選自銅合金和鈦合金中的一種。

5.根據權利要求1所述的高熱導陶瓷/金屬接頭的制備方法，其特征在于，所述步驟s1中，所述上釬料箔片(2)、所述下釬料箔片(4)的材質分別獨立的選自ag-cu-ti合金、ag-cu-in-ti合金、ag-cu-sn-ti合金和au-cu合金中的一種。

6.根據權利要求1所述的高熱導陶瓷/金屬接頭的制備方法，其特征在于，所述步驟s1中，所述上釬料箔片(2)和所述下釬料箔片(4)的厚度均為0.05mm至0.5mm。

7.根據權利要求1所述的高熱導陶瓷/金屬接頭的制備方法，其特征在于，所述步驟s2中，所述預設真空度低于10-4pa。

8.根據權利要求1所述的高熱導陶瓷/金屬接頭的制備方法，其特征在于，所述步驟s2中，所述預設升溫速率為5℃/min至20℃/min，所述預設溫度為600℃至860℃，所述預設時間為10min至30min。

9.根據權利要求1所述的高熱導陶瓷/金屬接頭的制備方法，其特征在于，所述步驟s2中，所述預設降溫速率為5℃/min至10℃/min。

10.一種高熱導陶瓷/金屬接頭，其特征在于，采用如權利要求1至9任一項所述的高熱導陶瓷/金屬接頭的制備方法制成。

技術總結
本發明提供了一種高熱導陶瓷/金屬接頭及其制備方法，涉及焊接技術領域，在發明提供的高熱導陶瓷/金屬接頭的制備方法中，通過在上釬料箔片和下釬料箔片之間添加泡沫銀中間層，在特定的高溫下使釬料融化后潤濕填充泡沫銀，同時實現兩側母材(待焊陶瓷與金屬基材)的焊接，焊接接頭凝固成型后，泡沫銀作為焊縫中的高導熱通道，從而提高焊縫的熱導率，以得到具有較高熱導率的陶瓷/金屬接頭(DBC或DBA)。綜上，采用本發明的方法，能夠獲得具有較高熱導率的DBC或DBA，而且焊接界面結合緊密，焊縫中組織分布均勻，無明顯缺陷。

技術研發人員：林鐵松,張昕飛,林盼盼
受保護的技術使用者：哈爾濱工業大學
技術研發日：
技術公布日：2025/4/28