固相拡散接合における窒化珪素/金属界面構造の接合面方位による制御

通过键合表面取向控制固相扩散键合中氮化硅/金属界面结构

• 批准号: 07750800
• 负责人: 前田 将克
• 金额: $ 0.64万
• 依托单位: Osaka University
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for Encouragement of Young Scientists (A)
• 财政年份: 1995
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 1995 至 无数据
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-07750800/
• 关键词: 固相拡散接合; 界面組織制御; 接合面方位; 窒化珪素; チタン; ニオブ

窒化珪素の各構成原子間の結合は共有結合性が強く,結晶構造も複雑であるために,拡散や反応の速度に強い結晶方位依存性が期待される.本研究では,この異方性を利用して窒化珪素と高融点金属(チタンやニオブなど)との固相拡散接合界面組織を制御できるかを検討することを目的としている.窒化珪素の互いに直交する3種類の面,(0001),(101^^-0),(1^^-21^^-0),に対してチタンあるいはニオブを固相拡散接合し,その接合界面組織を電子プローブ微小分析,X線回折,高分解能透過電子顕微鏡観察によって分析した.接合は10^<-3>Paの真空雰囲気中で,昇温速度:1.2K/s,接合温度:1473K,1573K,1673Kの3種類,圧力:64MPa,保持時間:3.6ks,14.4ksの2種類,冷却速度:0.3K/sの条件で行った.窒化珪素(0001)面に対してチタンを接合した場合,いずれの温度においても界面で反応が起こり,2種類の化合物相,Ti_5Si_3とTiN,が層状に窒化珪素/Ti_5Si_3/TiN/チタンの配列で形成される.1473K,3.6ksの条件で作成した接合体では,TiN層は厚さ20μm,層内の個々の結晶粒径は平均18μmに成長し,Ti_5Si_3層は厚さ3.2μm,平均粒径は0.25μmに成長している.Ti_5Si_3とTiNならびにTiNとチタンの界面からは,特定の方位関係は見出されなかったが,窒化珪素とTi_5Si_3の界面では窒化珪素(0001)面に対してTi_5Si_3(31^^-2^^-1^^-)面が平行となるように配列している結晶粒が多く観察されている.しかし,面内での配向は見られなかった.一方,窒化珪素(101^^-0),(1^^-21^^-0)面に対してチタンを固相接合した場合,Ti_5Si_3とTiNが同様な形態で形成されるが,1473K,3.6ksの条件で作成した接合体において,Ti_5Si_3層は厚さ3.2μm,平均粒径は0.20μmであり,窒化珪素(0001)の場合よりも平均粒径が少し小さい.また,窒化珪素とTi_5Si_3の界面にも明確な面方位関係が見られない.

The bonding between the constituent atoms of the chemical element is strong, the crystal structure is complex, and the dispersion rate is strongly dependent on the crystal orientation. This study aims to explore the use of heterotropism to control the interface structure of solid phase diffusion bonding and high melting point metals. Three kinds of planes,(0001),(101^^-0),(1^-21^^-0), which are orthogonal to each other in the middle of the film, are analyzed by electron microscope, X-ray reflection and high resolution energy. Bonding temperature<-3>:1473K,1573 K, 1673 K, 3 types, pressure:64MPa, holding time: 3.6 ks, 2 types, cooling rate: 0.3 K/s. In the case of bonding between tin (0001) surface and tin (0001) surface, there is a reaction between the temperature and the interface, and two kinds of compound phases, Ti_5Si_3 and TiN, are formed under the conditions of 1473K, 3.6k, and the thickness of TiN layer is 20μm, and the average crystal size in the layer is 18μm. The Ti_5Si_3 layer is 3.2μm thick and its average grain size is 0.25μm. The interface between Ti_5Si_3 and TiN is parallel to the Ti_5Si_3(31^^-2^-1^-) plane. In the face, the alignment is reversed. On the other hand, Ti_5Si_3 and TiN were formed in the same morphology at 1473K and 3.6k in the case of solid phase bonding between the (101^-0) and (1^-21^-0) surfaces of Ti_5Si_3 and TiN. The thickness of Ti_5Si_3 layer was 3.2μm and the average particle size was 0.20μm. The interface between Ti_5Si_3 and Ti_5Si_3 was studied.