[發明專利]一種用于焊接金或金合金的軟釬料及其制備方法

有效

• 申請號: 201410086547.8
• 申請日: 2014-03-10
• 公開（公告）號: CN103862189A
• 公開（公告）日: 2014-06-18
• 發明（設計）人: 李睿;丁穎;葉壯;楊淑娟;季俊峰;孟令通
• 申請（專利權）人: 北京控制工程研究所
• 主分類號: B23K35/26
• 分類號: B23K35/26;B23K35/40
• 代理公司: 中國航天科技專利中心 11009
• 代理人: 安麗

技術領域

本發明涉及一種用于焊接金或金合金的軟釬料及其制備方法，屬于電子器件的軟釬焊技術領域。

背景技術

金、金合金和鍍金件釬焊時，無論是采用傳統的錫鉛釬料，或者無鉛釬料施焊，均會發生金元素向釬料溶解，冷卻時在交界面產生金屬間化合物AuSn₄、AuSn2層，使釬焊接頭變脆。為了減少或清除界面脆性化合物的形成，可采用熔點高的金基軟釬料，如Au80Sn20、Au88Ge12、Au97Si3，它們的熔點分別為280℃、356℃和370℃，用這些釬料釬焊時，由于釬料熔點高，不能用烙鐵加熱，也不能用以松香為主體的釬劑，僅適用于保護氣體釬焊，大大限制了這些釬料的應用領域。

釬焊手冊（機械工業出版社，2008版）推薦一種軟釬料，其成分為In50Pb50，該釬料的熔點為208℃，可配合電烙鐵和松香釬劑進行釬焊。使用In50Pb50釬料釬焊金及其合金，金元素向釬劑的溶解大大減少，可控制界面金屬間化合物的形成，但釬料本身太軟，金合金釬焊接頭的強度低。因此，有必要使In50Pb50釬料強化，以提高釬料和金合金釬焊接頭的強度。

發明內容

本發明的目的是為了克服采用傳統錫鉛釬料軟釬焊金或金合金時存在的釬焊界面金脆性問題，提出一種用于焊接金或金合金的軟釬料及其制備方法。

本發明的目的是通過以下技術方案實現的。

本發明的一種用于焊接金或金合金的軟釬料，以該軟釬料的總質量為100%計算，各組份含量如下：45%～55%In、1.0%～2.5%Ag、0.01%～0.1%Ce、余量為Pb。

本發明的一種用于焊接金或金合金的軟釬料的制備方法，步驟為：將In、Pb、Ag和InCe中間合金放入石墨或氧化鋁坩堝中，在氬氣氣氛保護下加熱，加熱溫度500～550℃，保溫25～35min，澆鑄成錠，然后拉拔成釬料絲。

Ag以銀粉形狀加入；為了減少Ce在熔煉時的耗損，稀土元素Ce以95In-5Ce中間合金形式加入。

該軟釬料以銦和鉛為基體，組成的合金具有合適的熔點。添加Ag的目的是提高釬料的強度，Ag和In形成AgIn2化合物相，可增加釬料的硬度和提高其強度，但Ag也能升高釬料的熔點；加Ag量太多也會使釬料發脆。稀土元素Ce能使釬料凈化，同時Ce同In能形成CeIn₃相，使釬料晶粒細化，也能適當提高釬料強度。

有益效果

本發明的軟釬料以In和Pb為基體，釬料的熔點與傳統錫鉛釬料接近，即180～210℃。金元素在銦鉛合金釬料中的溶解少，減少和避免釬焊后在釬料和母材界面形成脆性金屬間化合物相；添加少量Ag能在不提高釬料熔點的情況下，增加釬料的熔點和改善釬焊接頭的性能；添加微量稀土元素Ce可達到凈化融化釬料的目的，形成的CeIn₃相可細化釬料晶粒。

具體實施方式

下面結合實施例對本發明作進一步說明。

實施例1

將44.05g的In、1g的Ag、53.95g的Pb和1g的InCe中間合金放入氧化鋁坩堝中，在氬氣氣氛保護下加熱，加熱溫度500℃，保溫30min，澆鑄成錠，然后拉拔成釬料絲；

將拉拔后的釬料絲進行熔點測試，結果表明其熔點為185～210℃。

將拉拔后的釬料絲對2塊Au60Ag30Cu10搭接板材進行焊接。釬焊接頭的施焊規范如下：釬焊溫度：250℃，釬焊保留時間5sec，釬劑：低腐蝕松香釬劑。焊接完成后按照GB/T11363-2008《釬焊接頭強度試驗方法》對焊接接頭進行剪切強度，使用SEM進行界面化合物厚度測試。

先后測試了：

1）室溫下，接頭剪切強度為53.1MPa，界面化合物厚度為﹤1μm。

2）120℃高溫下，接頭剪切強度為29.4MPa。

3）高溫(100℃/15min)和低溫（-55℃/15min）100次循環后，接頭剪切強度為51MPa，界面化合物厚度為1.8μm。

4）125℃/96h高溫存儲后，接頭剪切強度為54.1MPa，界面化合物厚度為4.8μm。

5）150℃/96h高溫存儲后，接頭剪切強度為57.2MPa，界面化合物厚度為5.8μm。

可見接頭剪切強度會隨溫度上升有所降低，但經歷冷熱溫度循環后，其強度并未降低，界面化合物厚度經歷高溫后會有所增加。其他實施例見表1。