[發(fā)明專利]用于陶瓷或玻璃的納米陶瓷復(fù)合釬焊料

無效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201210130534.7
• 申請日: 2012-04-28
• 公開（公告）號: CN102633517A
• 公開（公告）日: 2012-08-15
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 謝斌;曹友文
• 申請（專利權(quán)）人: 滁州中星光電科技有限公司
• 主分類號: C04B37/00
• 分類號: C04B37/00;C04B37/02;C03C8/24
• 代理公司: 合肥天明專利事務(wù)所 34115
• 代理人: 陳進(jìn);奚華保

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于焊接技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種用于玻璃與玻璃、陶瓷與陶瓷之間，玻璃或陶瓷與金屬之間的復(fù)合釬焊料。

背景技術(shù)

現(xiàn)有技術(shù)中，對于玻璃與玻璃、陶瓷與陶瓷之間，玻璃或陶瓷與金屬之間的連接通常是使用低溫的釬焊焊接方法，所使用的釬焊焊料為金（Au）錫（Sn）合金焊料，因為金錫焊料具有強度高，抗氧化性能好，抗熱疲勞和蠕變性優(yōu)良，熔點低，流動性能好等特點。但是由于Au是IB族的元素，Sn是IVA族元素，?Au和Sn的擴(kuò)散機制是間隙機制，擴(kuò)散速度很快，金錫二元合金相圖很復(fù)雜，存在許多中間相，并且這些中間相都是硬脆相，因此往往會影響到釬焊接頭的質(zhì)量，例如，強度較差，氣密性能達(dá)不到要求等，特別是在光電子封裝的使用中尚不能滿足使用要求。

????隨著光電子器件的快速發(fā)展，對高質(zhì)量的低溫焊接材料的需求也越來越大，如何提高現(xiàn)有的金錫焊料的焊接性能至今仍是一個技術(shù)難題。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的在于，針對現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供一種用于玻璃與玻璃、陶瓷與陶瓷之間，或玻璃、陶瓷與金屬之間的納米陶瓷復(fù)合釬料，能減少硬脆相的產(chǎn)生，增強焊縫的抗熱疲勞性，從而得到具有高氣密性能、高強度的焊接接頭。

本發(fā)明的目的通過以下技術(shù)方案實現(xiàn)。

本發(fā)明的用于陶瓷或玻璃的納米陶瓷復(fù)合釬焊料，由復(fù)合釬焊粉料經(jīng)機械裝置壓制成絲狀或帶狀構(gòu)成，或在復(fù)合釬焊粉料中加入粘結(jié)劑均勻混合成膏狀構(gòu)成，其復(fù)合釬焊粉料中包括有金屬金（Au）和金屬錫（Sn）的混合粉末，其特征在于，該復(fù)合釬焊粉料中還包括有納米陶瓷粉末，其納米陶瓷粉末的質(zhì)量含量占釬焊料總質(zhì)量的1-10%，金屬金與金屬錫混合粉末的含量占釬焊料總質(zhì)量的90-99%；所述的納米陶瓷粉末是氧化銦、氧化錫，氧化銅和氧化鋁中的任一中或幾種的混合物；所述的金屬金與金屬錫的混合粉末中，金粉與錫粉的質(zhì)量比為（3-4.5）：1；所述金屬金、金屬錫粉末的顆粒直徑均在1nm-5μm范圍內(nèi)；陶瓷粉末的顆粒直徑在1nm-500nm范圍內(nèi)。

本發(fā)明的用于陶瓷或玻璃的納米陶瓷復(fù)合釬焊料，所述在復(fù)合釬焊粉料中加入粘結(jié)劑均勻混合成膏狀，其粘結(jié)劑是乙基纖維素的松油醇溶液，或三乙醇胺、PVB系列和正癸醇等，粘結(jié)劑的加入質(zhì)量占復(fù)合釬焊粉料質(zhì)量的10-?25%。

本發(fā)明的用于陶瓷或玻璃的納米陶瓷復(fù)合釬焊料的制備方法，包括首先制備復(fù)合釬焊粉料，然后利用粉末冶金機械裝置將粉料壓制成絲狀或帶狀得到成品，或者在復(fù)合釬焊粉料中加入粘結(jié)劑均勻混合成膏狀后使用，其中粘結(jié)劑的加入質(zhì)量占復(fù)合釬焊粉料質(zhì)量的10-25?%，所述的粘結(jié)劑是乙基纖維素的松油醇溶液，或三乙醇胺、PVB系列和正癸醇等。

本發(fā)明的用于陶瓷或玻璃的低溫釬焊的納米陶瓷復(fù)合釬焊料，利用陶瓷粉體作為添加劑，通過納米陶瓷顆粒在釬焊焊接過程中的作用，減少了中間硬脆相的產(chǎn)生，促使釬焊過程中晶體相和結(jié)構(gòu)發(fā)生變化，使釬焊層更加均勻，結(jié)構(gòu)更合理，從而增強焊縫的抗熱疲勞性，提高釬焊縫的氣密性能、焊接接頭的強度。

本發(fā)明的用于陶瓷或玻璃的低溫釬焊的納米陶瓷復(fù)合釬焊料，由于添加了具有和陶瓷熱性能相似的納米陶瓷顆粒，使得釬焊焊料具有更良好熱膨脹系數(shù)匹配，預(yù)定位功能粘度較高，釬焊縫的厚度均勻性能控制得更好。本復(fù)合釬焊料的熔點溫度在280℃以上、焊接溫度為310℃。由于本復(fù)合釬焊料用于釬焊時的溫度低，因此可以在保護(hù)氣氛下進(jìn)行，例如氮氣，氬氣等惰性氣體下,甚至可以使用手套箱和加熱平臺，降低了對釬焊設(shè)備的要求，使釬焊過程更容易實現(xiàn)和更容易操作，從而降低氣氛焊接的成本，提高了工作效率。

本發(fā)明的用于陶瓷或玻璃的低溫釬焊的納米陶瓷復(fù)合釬焊料，能夠方便地應(yīng)用在半導(dǎo)體、光電子封裝上，尤其是，在光通訊窗口、紅外窗口等各種窗口封裝中的應(yīng)用能夠滿足使用要求。

具體實施方式

下面通過實施例做進(jìn)一步描述。

實施例1??制備膏狀的納米陶瓷復(fù)合釬焊料

1．分別準(zhǔn)備金屬金粉、金屬錫粉和氧化鋁納米陶瓷粉末，使三者的顆粒粒徑均為100nm-200?nm（?0.1μm?-0.2μm）范圍內(nèi)；

2．取上述準(zhǔn)備好的金粉7克，錫粉2克，氧化鋁納米陶瓷粉末0.2克混合后放入混料機中攪拌使其混合均勻，即得到粉狀的納米陶瓷復(fù)合釬焊料；

3．在上述粉狀的納米陶瓷復(fù)合釬焊料中加入1.5克乙基纖維素的松油醇溶液（粘結(jié)劑），再繼續(xù)攪拌均勻，得到膏狀的納米陶瓷復(fù)合釬焊料成品。

以下對上述膏狀的納米陶瓷復(fù)合釬焊料產(chǎn)品作應(yīng)用試驗：