一种用于电子陶瓷表面电极的制备方法

本发明属于电子陶瓷与电极材料的低温焊接，具体涉及一种用于电子陶瓷表面电极低温快速制备的方法。

背景技术：

1、随着5g时代的到来，以batio3体系为基础的微波介质陶瓷在现代通信领域受到了前所未有的重视，常被用作谐振器、滤波器、介质基片、介质天线、介质导波回路等。与此同时，对于电子陶瓷与金属之间的焊接也提出了更高的要求。例如在电极制备过程中，需要进行陶瓷与金属电极之间的焊接，电极制备的质量直接影响着电子陶瓷的电性能、可靠性等。

2、目前，电子陶瓷与金属电极之间的焊接常用的方法有烧结金属粉末法、电子束焊接、热压扩散焊接，活性金属钎焊等。这些方法存在的问题主要是：(1)、焊接所需的温度高(1500℃)、时间长(2小时)，这样造成的后果是长时间的高温会导致材料自身的性能下降，并且有可能会导致界面脆裂相的产生。文献“x.g.song，z.b.chen，s.p.hu，et al.wettingbehavior and brazing of titanium-coated sic ceramics using sn0.3ag0.7cu filler[j].journal of the american ceramic society，2020，103(2):1–9.”中，采用钎焊的方法虽然降低了焊接温度，但许多电子器件需要长期工作于温度较高的腐蚀性环境中，使用钎料会影响材料性能的正常发挥。(2)、金属和陶瓷之间大多数情况下是通过界面润湿作用实现焊接的。由于金属对陶瓷的润湿性有限，因此二者之间的结合力往往较弱。这不仅影响电子陶瓷与电极之间的接触电阻，进而影响陶瓷的电性能，也影响着器件封装的气密性以及可靠性。

技术实现思路

1、为解决现有技术存在的技术问题，本发明提供了一种钛酸钡电子陶瓷表面电极低温快速制备的方法，该方法通过在一定压强下，在400-1200℃的温度范围内，给样品施加一定大小的电流，实现电子陶瓷材料与电极材料之间的低温快速焊接。

2、为实现上述目的，本发明所采用的技术方案为：一种用于电子陶瓷表面电极的制备方法，采用电场辅助方法，在400℃～1200℃的温度范围内，通过施加预设压力，实现电子陶瓷材料与电极材料之间的低温焊接。

3、其中，电子陶瓷材料为钛酸钡、钛酸锶、锆酸铅、锆钛酸铅、锰钴镍基热敏陶瓷、铌酸钾钠等。

4、其中，电极材料为银、铜、铂、高熵合金、中熵合金等。

5、其中，焊接过程中，加热方式采用辐射加热，或采用激光加热，或采用烧结炉加热，或采用其他可实现相同功能的加热方式。

6、其中，焊接采用的电流以电子陶瓷需要焊接的面为准，样品单位面积上的电流不小于10ma/mm2，电极材料的焊接面不小于电子陶瓷需要焊接的面。

7、其中，焊接过程中，电流方向由电子陶瓷材料传导至电极材料。

8、其中，预设压力在1mpa以上，预设压力低于电子陶瓷材料的抗压强度，预设压力低于电极材料的抗压强度。

9、其中，焊接时间为0.5s～30min。

10、低温焊接的具体步骤如下：

11、步骤一、将烧结致密的电子陶瓷材料表面和电极材料表面均抛光至10μm以下；

12、步骤二、将步骤一中所得的电子陶瓷材料表面和电极材料表面紧贴在一起，施加大于或等于2mpa的压强；

13、步骤三、将步骤二中所得试样加热至400℃～1200℃；

14、步骤四、在被焊接的样品上施加电流，电流方向从电子陶瓷材料传导至电极材料，并保持0.5s～30min，完成电子陶瓷材料与电极材料之间的焊接。

15、本发明与现有技术相比，具体有益效果体现在：电子陶瓷材料与电极材料之间通过扩散进行质量传递，进而形成材料之间的扩散连接，当电子陶瓷材料中通过一定大小的电流时，电场可以促进材料之间的扩散速率。因此，本发明通过在电子陶瓷材料与电极材料中施加一定大小的电场，实现材料之间的快速焊接，有效降低了焊接所需温度，提高了焊接速度。

技术特征：

1.一种用于电子陶瓷表面电极的制备方法，其特征在于，采用电场辅助方法，在400℃～1200℃的温度范围内，通过施加预设压力，实现电子陶瓷材料与电极材料之间的低温焊接。

2.根据权利要求1所述的一种用于电子陶瓷表面电极的制备方法，其特征在于，所述电子陶瓷材料为钛酸钡，或为钛酸锶，或为锆酸铅，或为锆钛酸铅，或为锰钴镍基热敏陶瓷，或为铌酸钾钠；

3.根据权利要求2所述的一种用于电子陶瓷表面电极的制备方法，其特征在于，焊接过程中，加热方式采用辐射加热，或采用激光加热，或采用烧结炉加热。

4.根据权利要求2所述的一种用于电子陶瓷表面电极的制备方法，其特征在于，焊接采用的电流以电子陶瓷需要焊接的面为准，样品单位面积上的电流不小于10ma/mm2，电极材料的焊接面不小于电子陶瓷需要焊接的面。

5.根据权利要求2所述的一种用于电子陶瓷表面电极的制备方法，其特征在于，焊接过程中，电流方向由电子陶瓷材料传导至电极材料。

6.根据权利要求2所述的一种用于电子陶瓷表面电极的制备方法，其特征在于，预设压力在1mpa以上，预设压力低于电子陶瓷材料的抗压强度，预设压力低于电极材料的抗压强度。

7.根据权利要求2所述的一种用于电子陶瓷表面电极的制备方法，其特征在于，焊接时间为0.5s～30min。

8.根据权利要求2所述的一种用于电子陶瓷表面电极的制备方法，其特征在于，具体步骤如下：

技术总结
本发明公开了一种用于电子陶瓷表面电极低温快速制备的方法，属于电子陶瓷与电极材料的低温快速焊接技术领域，具体技术方案为：将烧结致密的电子陶瓷材料与电极材料表面抛光，在样品上施加≥1MPa的预设压力，在400℃≤T≤1200℃的温度下，对样品施加不小于10mA/mm<supgt;2</supgt;的电流，并保持一0.5s≤t≤30min，电子陶瓷材料与电极材料之间通过扩散进行质量传递，进而形成材料之间的扩散连接，当电子陶瓷材料中通过一定大小的电流时，电场可以促进材料之间的扩散速率，实现电子陶瓷材料与电极材料之间的快速焊接，有效降低了焊接所需温度，提高了焊接速度。

技术研发人员：夏军波,任卫
受保护的技术使用者：西安邮电大学
技术研发日：
技术公布日：2024/1/15