陶瓷表面金属化Cu薄膜应力调控

陶瓷表面金属化新方法—Cu—Sn复层法
武建设
【期刊名称】《电子元件与材料》
【年(卷),期】1990(009)005
【摘要】前言陶瓷表面金属化是指在陶瓷的封接面被覆一层与瓷体结合牢固的金属层,以实现陶瓷与金属(引线)或陶瓷与陶瓷的封接要求。

目前,对装置瓷表面的金属化普遍采用Mo-Mn法和被银法。

此外,化学镀方法在某些场合也普遍采用。

【总页数】2页(P60,59)
【作者】武建设
【作者单位】无
【正文语种】中文
【中图分类】TQ174.758
【相关文献】
1.溅射Cu-Zn-Sn金属预制层后硫(硒)化法制备Cu2ZnSn(SxSe1-x)4薄膜及其光伏特性 [J], 刘仪柯;唐雅琴;蒋良兴;刘芳洋;秦勤;张坤
2.无铅焊料Sn
3.0Ag0.5Cu/Cu界面过渡层金属间化合物性能研究 [J], 杨雪霞;肖革胜;李志刚;树学峰
3.热处理对96.5Sn3.5Ag焊点中Cu-Sn合金层的影响 [J],
4.氧化铝陶瓷表面金属化新方法 [J], 宁晓山;刘洋;毕娜;李莎;王波;李国才
5.陶瓷表面金属化Cu薄膜应力调控 [J], 周灵平;陈道瑞;彭坤;朱家俊;汪明朴
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陶瓷金属化的方法机理及影响因素的研究进展化学镀是通过将金属或合金离子溶液与陶瓷材料表面进行化学反应，使金属或合金沉积在表面。

这种方法具有成本低、镀液容易净化和再生等优点，但其沉积的金属镀层摩擦系数较大，抗磨性能较差。

电镀是利用电解方法，在镀液中将金属或合金离子通过电流作用沉积在陶瓷材料表面。

与化学镀相比，电镀的金属镀层精密度更高、致密度更好，具有优良的耐磨性和耐蚀性，但电镀往往需要较高的温度和电流密度，生产过程较复杂。

热浸镀是将陶瓷材料放入预热的金属溶液中，利用热扩散和表面反应的原理，使金属或合金沉积在陶瓷表面。

这种方法简单、效率高，能够获得良好的陶瓷金属化效果，但是金属溶液的温度需要较高，容易造成材料变形。

物理气相沉积是利用化学气相沉积原理，将金属或合金薄膜沉积在陶瓷表面。

这种方法能够获得均匀致密的金属薄膜，具有很好的抗蚀性和导电性能，但其工艺复杂，设备要求较高。

陶瓷金属化的机理多种多样，主要包括物理相互作用、化学反应和扩散等。

物理相互作用主要包括金属颗粒与陶瓷材料表面的物理吸附和机械嵌入等，化学反应则是金属离子与陶瓷材料表面发生化学反应，扩散则是金属原子或离子通过热扩散进入陶瓷材料内部。

影响陶瓷金属化效果的因素主要包括金属离子浓度、温度、时间和陶瓷材料表面状态等。

金属离子浓度越高，金属沉积速度越快，但同时也容易引起局部电解腐蚀；温度对于金属离子的扩散和化学反应有重要影响，过高或过低的温度都会导致金属镀层质量不佳；时间越长，金属沉积层越厚，但是也会引起晶粒生长和断裂等问题；陶瓷材料表面状态的平整度和粗糙度对金属镀层的附着力和均匀性有重要影响。

总之，陶瓷金属化作为一种能够提高陶瓷材料表面性能的方法，具有广泛应用前景。

然而，目前仍存在一些问题需要进一步研究和解决，如镀层的结构与性能之间的关系、镀层的成本与工艺优化等，这些问题的解决将有助于提高陶瓷金属化技术的应用范围和效果。

关于陶瓷表面金属化的应用与研究现代新技术的发展离不开材料，并且对材料提出愈来愈高的要求。

随着材料科学和工艺技术的发展，现代陶瓷材料已经从传统的硅酸盐材料，发展到涉及力、热、电、声、光诸方面以及它们的组合，将陶瓷材料表面金属化，使它具有陶瓷的特性又具有金属性质的一种复合材料，对它的应用与研究也越来越引起人们重视。

通过化学镀、真空蒸镀、离子镀和阴极溅射等技术，可以使陶瓷片表面沉积上Cu、Ag、Au等具有良好导电性和可焊性的金属镀层，这种复合材料常用来生产集成电路、电容等各种电子元器件。

作为集成电路的方面，是将微型电路印刷在上面，用陶瓷做成的基片具有导热率高、抗干扰性能好等优点。

随着电子工业、计算机的飞速发展，集成电路变得越来越复杂，包括的装置和功能也是越来越多，这样就要求电路的集成化程度越来越高。

此时使用陶瓷金属化的基片能够大幅提高电路集成化，实现电子设备小型化。

电容器作为一种重要的电气件，它在电子工业和电力工业都有着很重要的用途。

其中陶瓷电容器因具有优异的性能而占有很重要的地位，目前它的产销量是很大的，而且每年还在递增。

电子仪器在工作时。

一方面向外辐射电磁波，对其他仪器产生干扰，另一面还要遭受外来电磁波的干扰。

当今电子产品的结构日益复杂，品种与数量日益增多，灵敏度日益提高，所以电磁干扰的影响也日益严重，已经引起了人们的重视。

在电磁屏蔽领域，表面金属化陶瓷同样发挥着重要的作用，在陶瓷片表面镀上一层Co-P和Co-Ni-P合金，沉积层中含磷量为0.2%-9%，其矫顽磁力在200-1000奥斯特，常作为一种磁性镀层来应用，由于其抗干扰能力强，作为最高等级的屏蔽材料，可用于高功率和非常灵敏的仪器，主要用在军工产品上面。

陶瓷金属化在工艺上有化学镀、真空镀膜法、物理蒸镀法、化学气相沉淀法及喷镀法，再就是最新的离子化镀层法，像激光活化金属化技术，其优点明显：1、结合力强，激光技术使金属层的结合强度可以达到45Mpa；2、不管被镀物体形状如何复杂都能得到均匀的一层镀层；3、成本大幅降低，效率提高；4、绿色环保无污染。

磁控溅射cu膜表面形貌演化的多尺度行为
磁控溅射Cu膜表面形貌演化的多尺度行为是目前在Cu膜的研究
领域中受到广泛关注的问题。

它们具有近于玻璃化处理的晶面重组行为，尤其是在低速率下的抗微细结构表面演化行为。

这也是由于溅射
My的表面温度远远低于晶格温度，因此晶界得不到有效重组，从而不
会产生晶粒集合这种结构变化。

实验室内，磁控溅射Cu膜表面形貌演
化的多尺度行为由计算机模拟分析表明，当磁控溅射速率下降到一定
限度时，形貌上就会出现微细结构和略大尺寸结构变化，比如因表面
形貌变化而产生的磁控溅射Cu膜表面的晶面变形、晶界重组或变形等
行为。

影响磁控溅射Cu膜表面形貌演化的多尺度行为的因素很多，首先，溅射速率以及溅射能量强度都会影响晶粒重组，从而影响形貌演化行为。

其次，表面应力是形貌演化最重要的因素之一，它不仅会影响表
面的晶面变形，而且也会影响晶界重组行为。

此外，吸附及再吸附作
用也会影响表面的晶粒重组，从而使表面形貌演化出不同的行为，尤
其是在高速率情况下。

最后，还有一个要考虑的因素就是溅射材料的晶粒尺度结构，因
为晶粒的大小和形状会影响溅射表面的晶面变形及晶界重组行为，从
而影响表面形貌演化的行为。

为了研究磁控溅射Cu膜表面形貌演化的
多尺度行为，需要考虑以上各因素，并结合试验室内模拟分析，才能
更好地研究磁控溅射Cu膜表面形貌演化的多尺度行为。

陶瓷表面Ni-Cu-P金属化工艺的研究摘要：用化学镀Ni-Cu-P合金的方法使陶瓷表面金属化。

结果表明：用Ni-Cu-P合金代替贵金属银作为陶瓷元件的电极材料是可行的，其产品的各项技术指标(容量、损耗、结合力、软钎焊性)均达到电极材料的要求。

关键词：Ni-Cu-P；合金化学镀；陶瓷Study of Ni-Cu-P Metallizing Process on Ceramic SurfaceYAN HongKunming Metallurgical Research Institute,Kunming 650031，China Abstract:The ceramic surface is metallized by utilizing electroless plating Ni-Cu-P alloy.The result indicates it is feasible that Ni-Cu-P alloy is used to replace valuable metal silver as electrode material.It′s every technicaltargets,capacity,loss,combine strength and solderability,meet electrode material requirements.Key wotds:Ni-Cu-P;Electroless plating;Ceramics在陶瓷电容器的生产中都需要大量的陶瓷元件，而现行生产中主要采用金属银作为陶瓷片的电极，其生产方法主要是通过高温灼烧还原的方法而使元件表面金属化，然后经过极化等处理过程而得到陶瓷元件。

因为在生产中，需要大量的贵金属银，所以生产成本高，经济效益低，且耗能较大。

由于非导体材料表面金属化技术的不断发展，以及在工业生产中，此类技术的应用更加普遍，近年来，出现了以金属镍作为陶瓷元件电极材料的新方法和新工艺。

陶瓷金属化新技术
陶瓷金属化是一种在陶瓷表面涂覆金属薄膜的方法，使其具有导电、导热等金属特性。

近年来，随着科技的发展，陶瓷金属化新技术也不断涌现。

以下是一些常见的陶瓷金属化新技术：
1. 化学镀：化学镀是一种在非导电基材表面沉积金属的方法。

其原理是利用还原剂将溶液中的金属离子还原成金属，并沉积在基材表面。

化学镀在陶瓷表面可以形成均匀、致密的金属薄膜，具有良好的导电性和耐腐蚀性。

2. 电镀：电镀是一种利用电解原理在基材表面沉积金属的方法。

在陶瓷表面进行电镀时，需要先对陶瓷进行金属化处理，使其具有导电性。

电镀技术可以制备出各种不同金属材料的镀层，并且镀层均匀、美观。

3. 喷涂：喷涂是一种将金属粉末或液体涂料喷涂在基材表面形成涂层的方法。

在陶瓷表面进行喷涂时，需要先对陶瓷进行预处理，使其表面粗糙度适中、亲水性好。

喷涂技术可以制备出各种不同金属材料的涂层，并且涂层厚度可控、均匀。

4. 真空镀：真空镀是一种在高真空条件下将金属蒸发沉积在基材表面形成镀层的方法。

在陶瓷表面进行真空镀时，需要先对陶瓷进行清洁和预处理，使其表面粗糙度适中、亲水性好。

真空镀技术可以制备出各种不同金属材料的镀层，并且镀层纯净、致密。

以上是一些常见的陶瓷金属化新技术，它们各有优缺点，选择哪种技术取决于具体的应用场景和要求。

AlN 陶瓷的薄膜金属化及其与金属的焊接研究3鲁燕萍　高陇桥(信息产业部电子第十二研究所　北京　100016)Surface Metallization and Welding of Aluminum Nitride CeramicLu Y anping ,G ao Longqiao(Electron 12th Research institute ,Ministry o f Information Industry ,Beijing ,100016) Abstract Metal films were grown on aluminum nitride (AlN )ceramic by magnetron sputtering for the purposes of joining AlN ceramicand copper by welding to fabricate parts of microwave tube.T ensile strength and the microstructures at the welded joints were studied. K eyw ords Magnetron sputtering ,Welding ,T ensile strength ,Microstructure analysis 摘要　针对AlN 陶瓷在微波管中的应用特点,采用磁控溅射镀膜方法对AlN 陶瓷进行表面金属化,并与无氧铜焊接,测试焊接体的抗拉强度并对陶瓷2金属接合界面进行了微观分析。

关键词　磁控溅射　焊接　抗拉强度　微观分析 AlN 陶瓷由于其优良的导热性能、机械性能以及与BeO 相比无毒副作用,与Si 膨胀系数相近,是理想的半导体器件及集成电路用基板材料,而有关AlN 陶瓷在电真空器件中的应用却未见报道。

当今,整个电力、电子器件的发展趋势是高密度、多功能、快速化和大功率。

瓷熔附金属界面压缩应力结合瓷熔附金属界面压缩应力是一个在材料科学和工程领域具有重要意义的现象。

瓷熔附金属界面是指在高温条件下，由瓷熔体与金属基体相接触形成的界面。

压缩应力则是指施加在材料上的力使其在某一个方向上缩短的应力状态。

瓷熔附金属界面压缩应力的控制和分析是重要的，因为它对于陶瓷金属复合材料的性能和可靠性都有着重要的影响。

首先，瓷熔附金属界面压缩应力可以有效地提高材料的强度和刚度，从而增加其承载能力。

其次，界面压缩应力可以防止界面的剪切和滑动，从而增强材料的耐磨和耐久性。

在复合材料的制备和设计中，合适的界面压缩应力可以提高材料的整体性能和使用寿命。

那么，如何实现瓷熔附金属界面压缩应力结合呢？一种常见的方法是在材料加工过程中引入预压工艺。

预压工艺是通过施加外力使瓷熔体与金属基体之间的界面形成压缩应力状态。

这可以通过机械力、热压或其他方式来实现。

通过预压工艺，可以调控瓷熔附金属界面的形貌和质量，提高界面的完整性和一致性，从而获得理想的界面压缩应力。

另外，材料选择和界面设计也是实现瓷熔附金属界面压缩应力结合的重要因素。

不同的材料具有不同的热膨胀系数和力学性能，适合选择相容性好的材料来匹配陶瓷和金属材料的热膨胀系数。

同时，界面的设计也需要考虑到材料的热传导性能和相互作用，以实现最佳的界面压缩应力结合。

总的来说，瓷熔附金属界面压缩应力结合是一个重要的研究方向，对于开发高性能陶瓷金属复合材料具有重要的指导意义。

通过合适的材料选择、界面设计和预压工艺，可以有效地控制界面压缩应力，提高材料的性能和可靠性。

未来的研究还可以考虑进一步优化界面结构和界面相互作用，实现更好的界面压缩应力结合效果。

压应力作用下Cu-Ta非晶薄膜表面纳米晶化的可能机制曾飞;李晓伟;高阳;李凌;潘峰【期刊名称】《稀有金属》【年(卷),期】2005(29)5【摘要】用磁控溅射技术制备了Cu-Ta合金非晶薄膜,并采用扫描电子显微镜研究了压应力导致非晶薄膜表面形变和纳米晶化现象。

结果表明:在纳米压头的作用下,非晶薄膜表面压痕的锯齿流边沿处形成了纳米级颗粒(纳米晶化)结构,且压痕外沿的颗粒尺寸大于内沿的颗粒尺寸。

导致上述微观结构变化的主要原因可能是非晶自由体积流变膨胀过程中,压头的压应力使材料内部自由体积发生移动,在非晶基体中汇集成一些空位或气团,纳米晶粒在这些空位或气团处形核并长大;当气团积累到一定体积发生爆裂,导致屈服变形,纳米晶粒被挤到压痕锯齿流的前沿。

【总页数】5页(P747-751)【关键词】Cu—Ta非晶薄膜;纳米压痕;纳米晶化【作者】曾飞;李晓伟;高阳;李凌;潘峰【作者单位】清华大学材料系先进材料教育部重点实验室【正文语种】中文【中图分类】TN65【相关文献】1.非晶Fe78Si9B13在脉冲磁场作用下纳米晶化及物理机理 [J], 郭红;晁月盛2.Co60.15Fe4.35Si12,5B15非晶合金在低频脉冲磁场作用下纳米晶化的巨磁阻抗效应研究 [J], 金莹;郭红3.激波作用下三种铁基非晶合金的纳米晶化 [J], 侯德东;刘应开4.非晶转变为纳米晶的一种新途径——非晶合金Fe_(78)B_(13)Si_9在激波作用下的晶化 [J], 刘应开;周效峰;刘佐权;李德修5.微波场作用下非晶合金Fe_(73．5)Cu_1Nb_3Si_(13．5)B_9的纳米晶化 [J], 易健宏;李丽娅;彭元东因版权原因，仅展示原文概要，查看原文内容请购买。