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硼硅玻璃在氧化铝陶瓷上的高温润湿行为与界面结合性能

2021-07-14刘炘城邵海成乔冠军陆浩杰刘桂武

江苏大学学报(自然科学版) 2021年4期

刘炘城,邵海成,乔冠军,陆浩杰,刘桂武

(江苏大学 材料科学与工程学院,江苏 镇江 212013)

近年来,随着汽车和微电子行业的快速发展,对具有高灵敏度、高响应性和小型化的电子传感器的需求大幅增加.随着低温共烧陶瓷(LTCC)技术的发展,玻璃陶瓷复合材料具有稳定的理化特性,以及与电极的共烧稳定性,因此可以满足电子产品的使用要求.在许多LTCC材料系统中,硼硅玻璃/Al2O3复合材料因具有高介电常数和出色的机械性能而被广泛应用于电子设备封装[1].目前已有学者对CaO-B2O3-SiO2玻璃/Al2O3材料系统的开发进行了大量研究[2].随着LTCC烧结系统的发展,高性能烧结浆料及其烧结工艺的研究已成为实际应用中的关键技术.在材料烧结中,确定玻璃浆料在基底上的润湿和熔融行为是目前主要研究方向之一.

润湿性是指液体在固体表面上扩散的能力,也表示熔融焊料与界面处基材反应形成粘合层的能力.焊料在物体表面的扩散涉及液体和固体之间的扩散作用以及二者接触后界面上发生的各种化学反应.这两方面共同决定了焊料和基板之间的润湿行为[3].在特定固体表面上液滴的张力可通过杨氏方程(见式(1))进行计算,该方程体现了3个接触面的表面张力与接触角之间的平衡关系[4-5],即

σsg-σs1=σ1gcosθ,

(1)

式中:σs1为固-液界面张力;σ1g为液-气界面张力;σsg为固-气界面张力;θ为接触角.杨氏方程的推导基于有关固体和液体扩散的假设[6],即物理惰性、化学惰性、绝对光滑的固体表面和……

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