利用銀銅基銲料接合氧化鋯與純鈦之介面微觀結構及其反應機構

Abstract

本實驗以重量百分比68.8％Ag-26.7％Cu-4.5％Ti的銀銅基銲料作為氧化鋯與純鈦硬銲接合的填充材料，並利用SEM/EDS、TEM/EDS來分析鑑定各介面在不同製程條件下擴散反應後之微觀結構及趨勢。實驗結果主要區分為三部份：(1)Ti/Ag-Cu基銲料接合介面會生成連續的CuxTiy相，經由SEM/EDS元素分析其組成結構依序為CuTi2、CuTi、Cu3Ti2和Cu4Ti；(2)Ag-Cu基銲料區會隨硬銲持溫時間的增加，銅與鈦原子會往氧化鋯與純鈦擴散，以致本身留下很大的富銀區；(3)ZrO2/Ag-Cu基銲料接合介面會生成單層或雙層的TiOx，而TiOx為TiO、TiO2或其它結構的鈦氧化合物，除此之外，還有CuxTiy相緊鄰此鈦氧層，其組成結構有CuTi2、CuTi。為了進一步瞭解氧化鋯及純鈦分別對於銲料在接合過程的影響，以及銲料本身內部微觀結構隨溫度的變化，又相繼做了純Ag-Cu基銲料的熱製程、氧化鋯對氧化鋯以及純鈦對純鈦的硬銲接合製程作為對照組。最後在判定試片反應前後原始介面的相對位置上，純鈦側利用凹槽實驗來分析判別，其結果為在反應層CuTi和Cu3Ti2間的介面處，而在氧化鋯侧則利用氧化鋯自身脫氧前後顏色上的變化，加上藉由SEM/EDS分析鈦、氧原子在介面處的濃度，判斷其擴散機制主要為氧原子進入銲料中進而反應形成鈦氧相，因此判斷原始介面位於鈦氧反應層和氧化鋯間的介面處。