[發(fā)明專利]一種組織均勻金錫共晶合金箔片的制備方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201410085656.8
• 申請(qǐng)日: 2014-03-10
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN103938013A
• 公開(kāi)（公告）日: 2014-07-23
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 馬運(yùn)柱;黃宇峰;劉文勝;王依鍇;湯婭
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 中南大學(xué)
• 主分類號(hào): C22C5/02
• 分類號(hào): C22C5/02;C22F1/14;C22C1/02;B22D27/02
• 代理公司: 長(zhǎng)沙市融智專利事務(wù)所 43114
• 代理人: 顏勇

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及難變形合金箔材加工工藝，尤其涉及一種組織均勻金錫共晶合金箔片的制備方法。屬于金屬材料制備技術(shù)領(lǐng)域。

背景技術(shù)

長(zhǎng)期以來(lái)，錫鉛焊料被廣泛應(yīng)用于電子封裝中。近年來(lái)，由于日益增加的健康及環(huán)境保護(hù)以及現(xiàn)代大功率電子和光電子器件對(duì)焊點(diǎn)可靠性要求的提高，迫切需要具有高蠕變抗力和良好抗熱疲勞性能的焊料。熔點(diǎn)280℃的Au80Sn20合金焊料具有高強(qiáng)度、高熱導(dǎo)率、免助焊劑等優(yōu)異性能，是替代傳統(tǒng)錫鉛焊料的理想材料，尤其在高可靠電路封裝、芯片焊接等方面受到了廣泛的關(guān)注。但在室溫下Au80Sn20合金是由ζ’相Au₅Sn和δ相AuSn兩種脆性相組成，所以Au80Sn20焊料具有很大的脆性，很難用常規(guī)的加工手段制備成型。目前已經(jīng)研究成熟的金錫焊料制備工藝大致可以分成三類：疊層法，鑄造軋制法，電鍍沉積法。專利CN1026394C介紹了疊軋-擴(kuò)散合金化法，該方法先通過(guò)冷軋制得疊層焊片，再進(jìn)行金錫層的擴(kuò)散退火，最終得到金錫合金焊片。但疊層擴(kuò)散法制備的Au80Sn20合金焊料存在不能完全合金化的問(wèn)題。專利CN102912175A提出了一種鑄造熱軋的方法來(lái)制備金錫合金釬料箔材，它是通過(guò)成份微調(diào)配制金錫合金，合金中錫含量為20.0-21.0%，合金熔煉澆注后經(jīng)過(guò)均勻化處理及熱軋，最終得到了金錫合金釬料箔材。但通過(guò)熱軋制備金錫合金箔材易出現(xiàn)開(kāi)裂，且成分的調(diào)整影響了其焊接性能。專利CN102560371A提出了一種利用電子束蒸鍍制備金錫合金薄膜的工藝，在氧化鋁陶瓷基片或氮化鋁陶瓷基片上獲得多層Au和Sn的金屬層，然后通過(guò)共晶熱處理得到了金錫合金薄膜。但電鍍法鍍速慢，制出的箔材很薄，缺乏靈活性，應(yīng)用受到限制。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的在于克服現(xiàn)有難變形金屬精密箔材加工技術(shù)的缺陷，提供一種顯微組織均勻細(xì)小，成分準(zhǔn)確，焊接性能良好，厚度為0.1mm-0.2mm的組織均勻金錫共晶合金箔片的制備方法。

本發(fā)明一種組織均勻金錫共晶合金箔片的制備方法，包括下述步驟：

第一步：精確配制金錫合金原料

精確稱取金錫合金原料，合金原料中，錫質(zhì)量百分?jǐn)?shù)為20%，金質(zhì)量百分?jǐn)?shù)為80%；

第二步：熔鑄

將第一步配得的金錫合金原料置于非自耗電弧熔煉爐中，向爐內(nèi)通入氬氣，排除爐體中的空氣，然后抽真空，至真空度達(dá)到10^-3Pa后，在900-1000A工作電流下引弧熔煉，熔煉峰值溫度1290-1310℃，得到金錫合金熔體，對(duì)熔體進(jìn)行電磁攪拌，然后，以1.0-1.5*10³K/min的速率冷卻至室溫；重復(fù)熔煉、攪拌、冷卻過(guò)程至少3次；得到無(wú)初生相的全片層狀共晶組織金錫合金鑄錠；

第三步：熱壓縮變形

將第二步得到的金錫合金鑄錠進(jìn)行均勻化退火后，在240℃-260℃下，進(jìn)行多道次循環(huán)熱壓縮，得到金錫共晶箔片；每道次熱壓縮變形速率為0.01-0.02mm/s，每道次熱壓縮變形量≤20%，道次間進(jìn)行退火。

本發(fā)明一種組織均勻金錫共晶合金箔片的制備方法，對(duì)熱壓縮變形得到的金錫共晶箔片進(jìn)行250-260℃，時(shí)間0.5-1小時(shí)的退火。

本發(fā)明一種組織均勻金錫共晶合金箔片的制備方法，第二步中，電磁攪拌速度為1000-1500r/min，攪拌時(shí)間1-2分鐘。

本發(fā)明一種組織均勻金錫共晶合金箔片的制備方法，第二步中，重復(fù)熔煉、攪拌、冷卻過(guò)程4-6次。

本發(fā)明一種組織均勻金錫共晶合金箔片的制備方法，第三步中，熱壓縮壓力為10-20MPa，保壓時(shí)間為1-2分鐘，道次變形量10-15%。

本發(fā)明一種組織均勻金錫共晶合金箔片的制備方法，第三步中，均勻化退火溫度為230-270℃溫度，保溫時(shí)間1-5小時(shí)，隨爐冷卻至室溫。

本發(fā)明一種組織均勻金錫共晶合金箔片的制備方法，第三步中，道次間退火溫度為240-260℃，退火保溫時(shí)間10-20分鐘。

本發(fā)明一種組織均勻金錫共晶合金箔片的制備方法，經(jīng)多道次熱壓縮后，得到厚度為0.1mm-0.2mm的金錫共晶箔片。

本發(fā)明一種組織均勻金錫共晶合金箔片的制備方法，金錫合金熔體用熔煉爐自帶的水冷銅坩堝冷卻。