粗糙度对金属/陶瓷反应润湿体系高温润湿性的影响

吴茂¹，常玲玲²，路新¹，何新波¹，曲选辉¹

1. 北京科技大学新材料技术研究院2. 中国科学院微电子研究所硅器件与集成技术研发中心

摘 要：采用真空座滴法研究了基体表面粗糙度（R_a）对AgCu-4.3 at%Ti/Al₂O₃和AgCu-4.3 at%Ti/石墨两个体系润湿性能的影响,其中Al₂O₃的R_a为256⁶36 nm,石墨的R_a为265¹898 nm。结果表明,基体粗糙度对界面反应层厚度及其侧向生长、润湿动力学和最终润湿角（θ_f）均有很大影响。在1200 K的润湿温度下,随着基体R_a的增加,两个润湿体系的最终润湿角均呈上升趋势;高温反应性润湿体系润湿性的好坏取决于界面反应产物的侧向生长,当基体表面粗糙度增加时,增加了金属液体中活性元素向产物侧向生长前沿扩散的距离,同时粗糙表面的轮廓峰会对三相线的移动产生钉扎作用,因此界面反应产物侧向生长受到抑制;活性元素更易于向界面处扩散,生成更厚的界面反应产物层;当活性金属液体在粗糙表面润湿时,具有相对缓慢的润湿速度,达到润湿平衡的时间也较短,最终导致较大的润湿角。

关键词：反应性润湿;粗糙度;润湿动力学;驱动力;润湿性能;