[发明专利]通过金属间化合物装配两个元件的钎焊方法以及含有通过金属间化合物装配的两个元件的装置

说明书

本发明特别涉及一种装配两个元件的钎焊方法(100)，包括以下步骤：‑选择(101)两种钎焊材料，当它们被加热和熔化时，可以产生熔点高于每种选择的钎焊材料熔点的金属间化合物，‑将两个选定的钎焊材料定位(102)在两个元件之间，‑加热和熔化(103)两种选择的钎焊材料，以便基本达到每种选择的钎焊材料的熔点，从而使熔点高于每种所选钎焊材料熔点的金属间化合物析出。本发明还涉及一种含有采用所述方法的装置装配的两个元件的装置。

技术领域

本发明涉及一种通过金属间化合物(intermetallic compound)装配两个元件的钎焊方法(brazing method)，可用于但不限于为航空领域中的电子部件供电。本发明还可用于其他领域，例如可以用于电气工程领域电动机装配中。

背景技术

航空电力电子解决方案的发展目前为飞机上优化能源消耗提供了多种可能性。电力电子行业已经出现了使用“宽禁带”材料的半导体器件，如碳化硅或替代氮化镓。使用这些半导体材料开发的器件也具有比前几代更耐高温运行的优点。由于这些器件能够在高温下运行，所以使得在没有复杂沉重的冷却系统的情况下令电子器件能够正常工作的设想成为可能。

虽然“宽禁带”半导体在高温环境中运行不再具有特殊的问题，但对于使用这种半导体的器件的装配仍然是一个挑战。

例如，由碳化硅制成的部件(例如芯片)，其在期望标称工作温度为300℃的情况下，通过熔化将该碳化硅芯片装配在电子电路上的金属合金的钎焊溶液必须具有显著高于最佳工作温度的熔点。该温度差使得可以获得最佳的操作可靠性。然而，提高该熔点太多，损坏电子电路其余部分的风险很高。

已知的扩散钎焊方法，使用了两种不同的合金，一种熔点低，另一种熔点高。这种方法是使熔点低的合金熔化，并在这种熔化状态下等待熔点较高的合金通过液体逐渐扩散，从而以非常高的熔点“析出金属间化合物”。该解决方案的主要问题是执行时间长，从而成本高昂。另一个困难来源于管理金属间化合物析出的复杂性。接头的同质性的确很难保证。因此，后者由于这种异质性而被特别削弱。

用金属粉末烧结的钎焊方法也是众所周知的。在这种情况下，金属粉末(通常为银)插入在其必须附着的部件和基板之间。该金属粉末接下来在几十兆帕的压力和约300℃的温度下进行凝聚。然而应注意到，已知的烧结溶液使用银粉，但这种金属具有强烈的电迁移性。这些电迁移会导致不同电位点之间的电接触，从而导致部件损坏。此外，由于加压(5至40MPa)导致这些解决方案损坏芯片的风险很高。

发明内容

因此，本发明的目的在于克服上述缺点。在此背景下，本发明旨在提出一种钎焊方法，用于装配在高温环境中运行的两个元件。此外，装配两个元件的钎焊方法易于实施，成本低廉，实现时间缩短。

为此，本发明涉及用于装配两个元件的钎焊方法，所述方法包括以下步骤：

-选择两种钎焊材料，当它们被加热和熔化时，可以产生熔点高于每种所选的钎焊材料的各自熔点的金属间化合物；

-将上述两个选定的钎焊材料定位在两个元件之间；

-加热和熔化上述两个所选择的钎焊材料，以便基本达到每个所选择的钎焊材料的熔点，从而使熔点高于每种所选钎焊材料熔点的金属间化合物析出。

换言之，得到的装配接头是由金属间化合物(或析出物)组成，非常稳定且具有非常高的熔点。该技术的一个优点是允许在相对合理的温度下进行钎焊，而所产生的钎焊接头能有效达到金属间化合物的熔点，该熔点高于两个元件的标称工作温度，并且高于每个所选钎焊材料的各自的熔点。航空领域的这个工作温度可以在 300℃左右。

此外，本发明的贡献还在于提出两种合金在液-液状态下的混合物，不同于与液态金属相关且充当液体在金属中的原子扩散的装配组件的已知方案。在本发明的情况下，混合是瞬时的。因此，这种解决方案是创新的，它使得缩短实施时间成为可能。