355

spełniający warunek tworzenia wspólnej mikrostruktury na wszystkich granicach Cu/Mn, Mn0/MnAl₂0₄, MnAl₂0₄/Al₂03. W rezultacie powstaje spojenie Cu z AI₂0₃ znacznie wzmocnione przez chemiczne związanie MnO z A1₂0₃ wskutek utworzenia spinelu. Podobny sposób spajania następuje w warstwie Mo(Mn)/Al₂0₃. Tutaj również tworzy się z MnO i A1₂0₃ spinel MnAl₂0₄, który wspólnie z fazą szklistą jest odpowiedzialny za wytrzymałość złącza.

Miedź tworzy z Mn roztwory stałe w przedziale CH-35% Mn. Jeżeli jednak zastosowanie stopu Cu-Mn jest z różnych względów niewskazane, np. przez warunek dużego przewodnictwa cieplnego lub elektrycznego, wtedy można stosować cienkie warstwy Mn naniesione przez:

-    naparowanie w próżni,

-    galwaniczne pokrycie,

-    proces CVD (Chemical Vapor Deposition).

Podobnie jak Mn, można do miedzi wprowadzić inne metale, jak np. Ti lub Zr. Metale te dodawane do Cu w niewielkich ilościach tworzą dobrze obrabialne stopy, a zastosowane do spajania z A1₂0₃ tworzą wytrzymałe połączenia. Tytan i cyrkon możemy również wprowadzić w postaci pasty wykonanej z wodorków TiH lub ZrH. Wszystkie te kombinacje materiałowe maj^za zadanie utworzenie w warstwie przejściowej Me/Al₂0_3jstruktury koherentnepjNa podstawie dotychczasowych rozważań(f wyników badań można przyjąć, że ^j^lnosg. materiałów różniących się znacznie właściwościami fizycznymi i chemicznymi będzie wprost proporcjonalna do sumy liczby bezwzględnej ujemnych wartości energii swobodnej Gibbsa i wielkości współczynników dyfuzji atomów lub jonów spajanej pary materiałów oraz odwrotnie proporcjonalna do różnicy współczynników rozszerzalności spajanych materiałów Aa = oc_m/a_c, gdzie a_m i a_c - współczynniki rozszerzalności metalu i ceramiki.

Zależność tę można zapisać

P =

ilotJ>ć.

[|- AG| + (*, V^7+ k₂ Jd~_b) 4t\■

«,,

CL,

gdzie:

D_a

D_b

t

k\, k₂, k₃

współczynnik dyfuzji metalu do ceramiki, współczynnik dyfuzji jonów ceramiki do metalu, czas trwania procesu spajania,

stałe zależne od warunków spajania (ciśnienie, chropowatość powierzchni).

Najlepiej spajane są materiały dla których Aa = 1, czyli mają takie same współczynniki rozszerzalności.

\

355