新型金合金材料及其制備方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種新型金合金材料及其制備方法，屬于貴金屬釬焊材料領(lǐng)域。本發(fā)明公開(kāi)了一種利用高能球磨技術(shù)制備金合金的方法：以粒度均小于200目(平均粒度<70μm)，純度均大于99.995％的金粉、鎵粉、鍺粉、銻粉、碲粉、錫粉等為原料，按合金化學(xué)成份配方要求配制，在真空條件下，進(jìn)行機(jī)械高能球磨5－20小時(shí)，制備成金合金釬料粉末；然后將金合金粉末與溶劑、助劑、粘結(jié)劑等攪拌混合1－3小時(shí)，制備成釬料焊膏。利用本方法制備的合金粉末，具有產(chǎn)品性能優(yōu)異、制備工藝可控、制備成本低等特點(diǎn)，制備的釬料焊膏綜合性能優(yōu)異，滿足有關(guān)集成電路、電子、計(jì)算機(jī)、電器等行業(yè)的使用要求。
【專利說(shuō)明】新型金合金材料及其制備方法

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種新型金合金及其制備方法，屬于貴金屬釬焊材料領(lǐng)域，可應(yīng)用于集成電路、電子、計(jì)算機(jī)、電器等有關(guān)行業(yè)。

【背景技術(shù)】
[0002]金合金釬料是應(yīng)用于集成電路、半導(dǎo)體器件、計(jì)算機(jī)、電子等行業(yè)的一種重要釬料，具有比錫基或鉛基釬料較優(yōu)良的熱導(dǎo)率和電導(dǎo)率，以及較高的抗熱疲勞性能等。金基合金由于有硬脆的金屬間化合物生成，合金加工成型困難，目前德國(guó)、美國(guó)、日本，以及國(guó)內(nèi)有關(guān)單位等常用的制備方法有:多層復(fù)合法、甩帶法、磁控濺射法、電子束蒸發(fā)法、電鍍法等。
[0003]隨著上述行業(yè)的快速發(fā)展，集成電路的集成度迅速增大，電子器件的功率越來(lái)越大，單位面積芯片產(chǎn)生的熱量急劇增加。這要求金合金釬焊材料必須同時(shí)具有高的導(dǎo)熱系數(shù)、低的熱膨脹系數(shù)和盡可能小的密度。但是，上述制備金合金釬焊材料的方法存在一些缺陷，在材料成份、合金熔化溫度范圍、利用率等方面難以精確控制。為了解決現(xiàn)有技術(shù)方法存在的問(wèn)題，本發(fā)明提供了一種高能球磨技術(shù)制備金合金的方法，然后再將金合金粉末制備成釬料焊膏。首先，通過(guò)高能球磨，使金屬粉末經(jīng)歷擠壓變形、焊合、斷裂，再焊合、再斷裂等過(guò)程，最終形成成份非常均勻、粒度微細(xì)的合金粉末；其次，通過(guò)將合金粉末與熔劑、助劑、粘結(jié)劑等進(jìn)行混合，制備成釬焊材料用合金焊膏，可以解決合金難加工和成型困難等問(wèn)題，滿足不同形狀的使用要求。第三，采用本發(fā)明方法制備的金合金釬焊溫度在300 -1000°C之間，釬料具有良好的潤(rùn)濕性和漫流性，優(yōu)良的耐熱耐蝕性等優(yōu)點(diǎn)，適合新型封裝材料的釬焊，具有產(chǎn)品性能優(yōu)異、制備工藝可控、制備成本低等特點(diǎn)；還可用于釬焊Cu、N1、鋼、可伐合金，以及開(kāi)金合金飾品等同種或者異種金屬之間的釬焊，滿足有關(guān)集成電路、電子、計(jì)算機(jī)、電器、裝飾等行業(yè)的使用要求。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]新型金合金的化學(xué)成份(重量％ )為:0.5?5.0Ga, 0.5?5.0Ge, 0.1?5.0Sb,
0.1 ?5.0Te, 0.1 ?10.0Sn，余量為 Au。
[0005]高能球磨制備金合金的技術(shù)方案為:選擇純度均大于99.995%、粒度均小于200目(平均粒度〈70 μ m)的金粉、鎵粉、鍺粉、銻粉、碲粉、錫粉等為原材料，根據(jù)金合金化學(xué)成份配方要求進(jìn)行配比,將球料比為3:1?10:1的鋼球和混合粉末，放入球磨罐中并抽真空，真空度為:〈1X10—2Pa ;在室溫和水冷的條件下，以500 — 2000轉(zhuǎn)/分鐘的轉(zhuǎn)速進(jìn)行高能球磨5 - 20小時(shí)，得到金合金粉末(平均粒度〈30 μ m)。
[0006]金合金焊膏的制備方案為:金合金焊膏組成及化學(xué)成份為(重量％ ):
[0007]粘結(jié)劑組成和比例為:乙二醇乙醚溶劑I 一 5 %，醋酸丁酯助劑20 - 30%，丙烯酸樹(shù)脂粘結(jié)劑10 - 20%，余量填料為金合金粉末。
[0008]金合金焊膏合成工藝方案為:將熔劑、助劑、粘結(jié)劑和填料放入混合容器內(nèi)，進(jìn)行攪拌混合I 一 3小時(shí)，攪拌速度為1000 - 3000轉(zhuǎn)/分鐘，制備成釬焊材料用金合金焊膏， 測(cè)試粘度10 - 20s。

【具體實(shí)施方式】
[0009]實(shí)施列1:選擇純度為99.995%、粒度為一 200目(平均粒度〈75 μ m)的金粉、鎵粉、鍺粉、銻粉、碲粉、錫粉等為原材料，合金化學(xué)成份配方為2.0Ga, 2.0Ge, 0.5Sb，0.5Te,
5.0Sn，余量為Au進(jìn)行混合；將球料比為3:1的鋼球和混合粉末，放入球磨罐中并抽真空，真空度為:〈1 X 10 — 2Pa ;在室溫和水冷的條件下，以500轉(zhuǎn)/分鐘的轉(zhuǎn)速進(jìn)行高能球磨6小時(shí)，得到金合金粉末；將合金粉末與粘結(jié)劑進(jìn)行混合，具體粘結(jié)劑的組成和比例為:乙二醇乙醚溶劑2 %，醋酸丁酯助劑20%，丙烯酸樹(shù)脂粘結(jié)劑12%，余量填料為金合金粉末；將熔齊U、助劑、粘結(jié)劑和填料放入混合容器內(nèi)，進(jìn)行攪拌混合I小時(shí)，攪拌速度為1000轉(zhuǎn)/分鐘，制備成釬焊材料用金合金焊膏。釬焊材料性能為:熔點(diǎn)980°C，平均粉末粒度<25μπι，焊膏粘度20s。
[0010]實(shí)施例2:選擇純度為99.995%、粒度為一250目(平均粒度〈60 μ m)的金粉、鎵粉、鍺粉、銻粉、碲粉、錫粉等為原材料，合金化學(xué)成份配方為3.0Ga, 3.0Ge, 1.0Sb, 1.0Te,
7.0Sn，余量為Au進(jìn)行混合；將球料比為5:1的鋼球和混合粉末，放入球磨罐中并抽真空，真空度為:〈1 X 10 —2Pa;在室溫和水冷的條件下，以1000轉(zhuǎn)/分鐘的轉(zhuǎn)速進(jìn)行高能球磨10小時(shí)，得到金合金粉末；將合金粉末與粘結(jié)劑進(jìn)行混合，具體粘結(jié)劑的組成和比例為:乙二醇乙醚溶劑3 %，醋酸丁酯助劑25 %，丙烯酸樹(shù)脂粘結(jié)劑15 %，余量填料為金合金粉末；將熔劑、助劑、粘結(jié)劑和填料放入混合容器內(nèi)，進(jìn)行攪拌混合2小時(shí)，攪拌速度為1500轉(zhuǎn)/分鐘，制備成釬焊材料用金合金焊膏。釬焊材料性能為:熔點(diǎn)850°C，平均粉末粒度<20μπι，焊膏粘度15s。
[0011]實(shí)施例3:選擇純度為99.995%、粒度為一325目(平均粒度〈45 μ m)的金粉、鎵粉、鍺粉、銻粉、碲粉、錫粉等為原材料，合金化學(xué)成份配方為4.0Ga, 3.0Ge, 2.0Sb, 3.0Te,
8.0Sn，余量為Au進(jìn)行混合；將球料比為8:1的鋼球和混合粉末，放入球磨罐中并抽真空，真空度為:〈1 X 10 —2Pa;在室溫和水冷的條件下，以2000轉(zhuǎn)/分鐘的轉(zhuǎn)速進(jìn)行高能球磨15小時(shí)，得到金合金粉末；將合金粉末與粘結(jié)劑進(jìn)行混合，具體粘結(jié)劑的組成和比例為:乙二醇乙醚溶劑5 %，醋酸丁酯助劑30%，丙烯酸樹(shù)脂粘結(jié)劑20%，余量填料為金合金粉末；將熔劑、助劑、粘結(jié)劑和填料放入混合容器內(nèi)，進(jìn)行攪拌混合3小時(shí)，攪拌速度為2000轉(zhuǎn)/分鐘，制備成釬焊材料用金合金焊膏。釬焊材料性能為:熔點(diǎn)350°C，平均粉末粒度<16μπι，焊膏粘度10s。
【權(quán)利要求】
1.一種金合金材料，其特征在于其化學(xué)成份的重量百分比為:0.5?5.0Ga，0.5?5.0Ge, 0.1 ?5.0Sb, 0.1 ?5.0Te, 0.1 ?5.0Sn，余量為 Au。
2.一種利用高能球磨制備金合金材料的方法，其特征在于含有以下步驟: 選擇純度均大于99.995%、粒度均小于200目即平均粒度〈70 μ m的金粉、鎵粉、鍺粉、銻粉、碲粉、錫粉為原材料，根據(jù)金合金化學(xué)成份配方要求進(jìn)行配比，將球料比為3:1?10:1的鋼球和混合粉末，放入球磨罐中并抽真空，真空度為:〈1X10 —2Pa ;在室溫和水冷的條件下，以500 - 2000轉(zhuǎn)/分鐘的轉(zhuǎn)速進(jìn)行高能球磨5 — 20小時(shí)，得到金合金粉末即平均粒度 <30 μ m。
3.一種金合金焊膏，其特征在于其化學(xué)成份的重量百分比為:溶劑I 一 5%，乙二醇乙醚；助劑20 - 30%，醋酸丁酯；粘結(jié)劑10 - 20%，丙烯酸樹(shù)脂；余量填料為金合金粉末， 金合金粉末化學(xué)成份的重量百分比為:0.5?5.0Ga，0.5?5.0Ge, 0.1?5.0Sb, 0.1?5.0Te, 0.1 ?5.0Sn,余量為 Au。
4.一種金合金焊膏的制備方法，其特征在于含有以下步驟: (1)金合金焊膏組成及化學(xué)成份的重量百分比為: 溶劑I 一 5 %，乙二醇乙醚；助劑20 — 30 %，醋酸丁酯；粘結(jié)劑10 — 20 %，丙烯酸樹(shù)脂；余量填料為金合金粉末， 金合金粉末化學(xué)成份的重量百分比為:0.5?5.0Ga，0.5?5.0Ge, 0.1?5.0Sb, 0.1?5.0Te, 0.1 ?5.0Sn,余量為 Au。 (2)金合金焊膏合成工藝: 將熔劑、助劑、粘結(jié)劑和填料放入混合容器內(nèi)，進(jìn)行攪拌混合I 一 3小時(shí)，攪拌速度為1000 - 3000轉(zhuǎn)/分鐘，制備成釬焊材料用金合金焊膏，測(cè)試粘度10 — 20s。
【文檔編號(hào)】B23K35/40GK104148823SQ201410351773
【公開(kāi)日】2014年11月19日 申請(qǐng)日期:2014年7月23日 優(yōu)先權(quán)日:2014年7月23日
【發(fā)明者】謝明, 張吉明, 胡潔瓊, 楊有才, 陳永泰, 王松, 王塞北, 陳松, 李愛(ài)坤, 魏寬, 劉滿門(mén) 申請(qǐng)人:昆明貴金屬研究所