电磁压制制备Ag-Cu-In-Sn钎料的烧结工艺及钎焊性能研究

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无镉中温银基钎料熔点适中,润湿铺展性能优良,有较高的强度、延展性和耐蚀性,其导电性和导热性能够满足大部分微电子封装用器件的需要,在航空航天、汽车、家电和计算机等领域的微电子产品封装以及特殊材料的钎焊方面均具有广泛的应用前景。但采用传统方法制备无镉中温银基钎料时,由于熔炼凝固过程中会产生大量脆性相,导致其后续成形加工极为困难。因此,我们提出了电磁压制结合粉末冶金方法来制备无镉中温银基钎料箔片的研究思路,正好解决了无镉中温银基钎料难以加工成形的难题。本文正是基于这一研究思路对电磁压制的钎料薄片的烧结工艺及钎焊性能进行研究。  本文以Ag58Cu22In10Sn10银基钎料为研究对象,运用理论分析、工艺试验、显微分析等手段对电磁压制成形的钎料薄片的烧结工艺及钎焊性能进行了较为全面的研究。首先进行电磁压制试验,在设定的电磁压制工艺参数下压制已经配置好的、混合均匀的Ag、Cu、In、Sn四元粉末。电磁压制好的钎料压坯在SG-GL1200L高温开启管式炉中采用真空环境进行烧结,以烧结温度和烧结时间这两个烧结工艺参数为变量,结合钎料烧结体致密度的计算、显微硬度的测量以及金相组织的分析,研究烧结工艺参数对钎料烧结体组织和性能的影响。研究结果表明,在一定的烧结时间下,随着烧结温度的增加,钎料薄片的致密化程度越好,显微硬度越高,合金化程度越高,烧结体内颗粒之间的结合越紧密;在一定的烧结温度下,随着烧结时间的增加,钎料薄片的致密化程度、显微硬度和合金化程度均出现了先增大后减小的趋势。  对液相烧结工艺制得的钎料薄片,继续在SG-GL1200L高温开启管式炉中进行钎料润湿铺展性能试验和紫铜板对接接头钎焊试验,研究钎焊工艺参数对钎料组织性能的影响。由钎料的润湿铺展试验结果可知:保温时间一定时,随着钎焊温度的增加,钎料的润湿铺展面积呈现出先增大后减小的趋势;钎焊温度一定时,随着保温时间的增加,钎料的润湿铺展面积先增加,然后出现一个平台,铺展面积几乎保持不变。由紫铜板对接接头钎焊试验结果可知:Ag58Cu22In10Sn10钎料对紫铜板的钎焊效果良好。钎缝间隙对接头的力学性能及显微组织有着重大的影响,钎缝间隙太大或太小都不利于母材形成力学性能和显微组织优良的接头。当钎缝间隙为0.10~0.15mm时,接头的抗拉强度较大,显微组织也较好,接头中只存在少量脆性黑色化合物,而且钎料有着良好的填缝能力,钎缝中几乎不存在空洞。
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