Abstract
The direct bonding of Cu to $Al_2O_3$, employing the $Cu-Cu_2$O eutectic skin melt, is investigated. The bonding force and interface structure of samples prepared by oxidation at $1015^{\circ}C$ in $1.5{\times}10^{-1}$torr followed by bonding at 107$5^{\circ}C$ under $10_{-3}$ torr vacuum have been studied using peeling test, SEM, EDS and XRD. It has been found that the optimal strength is obtained for 3 minutes of oxidation while the adhesion force is decreased with oxidation shorter or longer than 3 minutes. The rupture occured at alumina-eutectic interface. Fractured surface of $Al_2O_3$covered with $Cu_2$O nodules pulled out of the Cu indicates that bonding strength is governed by $Cu-Cu_2$O interface and not by $Cu_2$O-A$l_2O_3$interface. The bonding force is slightly increased with bonding time and the reaction phases of CuA$l_2O_4$and $CuAlO_2$are formed at interface during the bonding.
본 연구에서는 $Cu-Cu_2$O의 공정반응에 의한 구리와 알루미나의 직접접합에 대하여 연구 하였다. $1.5{\times}10^{-1}$torr, $1015^{\circ}C$에서 산화시킨 후 $10_{-3}$torr, 107$5^{\circ}C$에서 접합시킨 시편의 접합력과 계면특성을 인장시험, SEM, EDS 및 XRD를 통하여 분석하였다. 3분 산화시켜 접합하면 우수한 접합강도를 보이며 산화시간이 이보다 짧거나 길면 결합력은 저하하였다. 과단은 알루미나 공정조직 계면에서 발생하였으며 파단후 $Al_2O_3$표면에는 Cu쪽에서 빠져나간 $Cu_2$O nodule의 존재하였는 바 접합력은 $Cu_2$O-A$l_2O_3$계면보다는 $Cu-Cu_2$O계면에 좌우됨을 보여주고 있다. 접합력은 접합시간에 따라 완만한 증가를 보였으며 CuA$l_2O_4$및 $CuAlO_2$의 반응생성물이 접합중 형성되었다.