Ag-Cu-P-Ge系电子封装中温钎料生产工艺及组织性能研究

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本文对银铜电子封装中温钎料进行研究,设计了九种熔化温度在550~650℃之间的银基钎料合金成分,钎料采用轧制工艺制备,借助差示扫描量热仪(DSC)分析合金的熔化特性,利用X射线衍射、金相显微镜、扫描电镜分别对合金相组成、显微组织及表面形貌进行表征,研究了钎料的流动性、润湿性及力学性能。主要研究结论如下:(1)通过对一系列银基钎料合金的加工性能、熔化特性、铺展性以及力学性能等综合实验测试,得出最佳的钎料合金为:Ag23.9Cu70.1P5.6Ge0.4。其固相线温度为646℃,液相线温度为661℃,钎料合金中添加适量的P、Ge等元素能降低合金的熔点,减小固-液相线温度间隔,其焊接性能、机械加工性能良好。(2)通过扫描电子显微镜和能谱分析了Ag23.9Cu70.1 P5.6Ge0.4钎料合金的组织结构及形貌,合金主要是由具有面心立方结构富Ag的α固溶相和富Cu的β固溶相组成。白色富Ag初晶相+(α+β)二元共晶+(α+β+Cu3P)三元共晶,Ge是呈游离态分布在组织中的。(3)铸态钎料合金中的粗大晶粒经热轧开坯后,晶粒更细小,热轧后的组织沿主变形方向伸长,冷轧后形成纤维状的加工组织,采用合理的生产工艺,轧制出0.2~0.4mm薄带。(4)在液相线以上30、50℃,钎料合金在纯铜板上充分铺展开来,具有良好的漫流性和浸润性。(5)Ag23.9Cu70.1P5.6Ge0.4钎料合金抗拉强度为335MPa,钎料合金拉伸试样的断口宏观形貌呈纤维状。焊缝的剪切强度为154MPa,焊缝质量良好。通过扫描电子显微分析,微观组织中有大小、深浅不同的椭圆形韧窝存在,断口具有韧性断裂特征。
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