산소와 구리의 공정반응에 의한 구리와 알루미나의 직접접합 = The Direct bonding of Cu to Al_2O_3 by Oxygen-Cu Eutectic Reaction
저자
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학술지명
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발행연도
1991
작성언어
Korean
KDC
540.000
자료형태
학술저널
수록면
77-92(16쪽)
제공처
소장기관
본 연구에서는 구리표면의 구리-산소간의 공정반응에 의하여 형성된 Cu-Cu_2O 공용액상 피막으로 고체 Cu금속과 Al_2O_3세라믹을 압력없이 직접접합시키는 방법을 조사하였으며 접합조건에 따른 접합특성, 파면 및 계면분석을 SEM, EDS, XRD 및 peeling 시험을 통하여 분석하였다. 1.5×10^-1 torr 진공하에서 1015℃의 온도에서 산화시킨 구리시편은 미세한 산화물 Cu_2O가 표면에 잘 형성되었다. 그후 공정온도 1065℃ 이상의 접합온도 1075℃에서 5분간 10^-3 torr의 진공하에서 직접접합시킨 시편은 접합력이 우수한 Cu/Al_2O_3 접합이 되었으며 접합후 구리기니 내에는 Cu2O가 석출된 공융조직을 갖고 있었다. 3분 산화조건에서 충분한 액상이 형성되어 29kg의 최대 접합강도를 보였으며 산회시간이 이보다 짧거나 불충분한 액상의 형성이나 산화물내의 균열 등으로 결합력이 저하하였다. 파단후 Al_2O_3 표면에는 Cu_2O nodule이 존재하였고 Cu족에는 nodule이 빠진홈을 관찰할 수 있었는바 cu2O/Al_2O_3계면 접착력은 Cu.Cu_2O계면보다 강함을 알 수 있었다. 또한 파단면에는 반응 생성물 CuAlO_2가 접합중 형성되었으나 이 반응층 두께는 SEM분해능 이하인 매우 얇은 것으로 생각된다.
The direct bonding between Cu and Al_2O_3, utilizing Cu-Cu_2O skin melt formed on Cu surface by eutectic reation of Cu-O, is investigated in this study. The bond strength, fracture surface and interface structure with bonding conditions have been studied using SEM, EDS, XRD and peeling test. A fine Cu_2O is formed on the surface of Cu with oxidation at 1015℃ under 1.5×10^-1torr vacuum. After oxidation, the bonded specimen conducted at 1075℃ in 10^-3torr vacuum for 5minutes, higher temperature than its eutectic temperature of 1065℃, has a good strength having a Cu_2O precipitated structure in Cu matrix upon cooling. It has been found that the maximum bonding force of 29kg is obtatined for 3 minutes of oxidation. However, the adhesion forces are decreased with shorter or longer oxidation than this due to the formation of insufficient liquid skin or crack within oxide.
After peeling test, Al_2O_3 surface is covered with Cu_2O nodules which are pulled out of Cu surface indication that Cu_2O/Al_2O_3 adhesion force is stronger than that of Cu/Cu_2O. Moreover a reaction phase of CuAlO_2, thought to be very thin layer below the resolution of SEM, is also formed during the bonding process.
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