本發(fā)明涉及金基合金釬料的制造工藝，特別涉及ausn20合金釬料箔材的制備方法。

背景技術(shù)：

隨著電子封裝技術(shù)的不斷發(fā)展，電子封裝中焊點(diǎn)越來(lái)越精密。目前，失效的電子器件中絕大多數(shù)是焊點(diǎn)的可靠性問(wèn)題引起的。ausn20共晶合金，熔點(diǎn)280℃，具有高強(qiáng)度、高熱導(dǎo)率和免助焊劑等優(yōu)良的焊接性能，廣泛應(yīng)用于電子封裝領(lǐng)域，ausn20合金釬料的焊點(diǎn)可靠性問(wèn)題主要集中于其熱力學(xué)性能、蠕變和抗疲勞性能以及釬料制備工藝等，因制備工藝的不成熟造成了一系列釬焊性能問(wèn)題。近年來(lái)，國(guó)內(nèi)外制備ausn20合金釬料的工藝技術(shù)包括：金錫疊層法、鑄造法、電鍍沉積法等。金錫疊層法制備出的ausn20合金釬料成分不均勻，偏離共晶點(diǎn)成分導(dǎo)致熔點(diǎn)偏高，焊接性能差；鑄造法工藝過(guò)程復(fù)雜，制備的ausn20合金釬料脆性大，難以加工，清潔性不夠，釬焊時(shí)表面產(chǎn)生氧化渣導(dǎo)致釬焊不可靠；電鍍沉積法鍍速慢，制出的箔材很薄，缺乏靈活性，應(yīng)用受到限制。

單輥甩帶快速凝固法制備ausn20釬料，具有工藝簡(jiǎn)單，對(duì)設(shè)備要求不高，可大批量生產(chǎn)等特點(diǎn)。制備出的ausn20合金釬料熔點(diǎn)低，熔程縮短，耐腐蝕性高，焊接性能好，可獲得高的焊點(diǎn)可靠性。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的是，一種新型的制備ausn20合金釬料工藝，該工藝獲得的ausn20合金釬料，熔點(diǎn)降低，耐腐蝕性增強(qiáng)，釬焊性能高于普通工藝方法制備的ausn20合金釬料。

本發(fā)明一種提高釬焊性能的ausn20合金釬料的新型制備方法，是采用單輥甩帶快速凝固技術(shù)制備ausn20釬料的方法，包括配制金錫原料，金錫原料比例1:4稱量，采用石墨坩堝合金熔煉和澆注，甩帶技術(shù)過(guò)程，按下列步驟完成：

(1)配制金錫合金原料，選取純度99.99％的錫和金原料，按質(zhì)量百分比1:4稱取原料。

(2)將工序(1)配制的原料放入石墨坩堝中在真空感應(yīng)爐中反復(fù)翻轉(zhuǎn)熔煉三次取出，獲得金錫合金鑄錠。

(3)將工序(2)獲得合金鑄錠放入底部開(kāi)口的石英管內(nèi)，感應(yīng)加熱2～3min后，采用氮?dú)鈬婅T，噴鑄壓力為0.01～0.9mpa，得到厚度為0.05～0.6mm的釬料薄帶。

所述的噴鑄過(guò)程，石英管與輥面距離為1～12mm，輥體為銅輥。

ausn20薄帶厚度可通過(guò)調(diào)節(jié)工藝參數(shù)控制，輥速越快，薄帶越易形成，薄帶厚度越薄。

本發(fā)明相較于普通方法制備的ausn20箔材釬料，具有以下優(yōu)勢(shì)：本發(fā)明在非真空條件下操作且不需保護(hù)氣體，僅需氬氣或氮?dú)庾鰹閲婅T氣體噴鑄ausn20熔液，對(duì)設(shè)備要求不高。本發(fā)明制備的ausn20薄帶釬料具有良好的塑韌性，可任意剪切，顯微組織細(xì)小均勻，化學(xué)成分均勻；本發(fā)明制備的ausn20釬料耐腐蝕性提高，熔點(diǎn)降低，提高了釬焊性能，降低了真空釬焊溫度，減少能耗，降低成本；本發(fā)明通過(guò)調(diào)節(jié)銅輥速度控制薄材厚度，從而可制備出厚度可控的ausn20合金釬料?？偠灾?，本發(fā)明不僅通過(guò)控制銅輥速度獲得厚度可控可任意剪切的ausn20薄帶釬料，還得到了熔點(diǎn)降低及釬焊性能得到提高的ausn20合金釬料，降低生產(chǎn)成本。本發(fā)明方法簡(jiǎn)單，易于實(shí)施，對(duì)設(shè)備要求不高，ausn20合金釬料釬焊性能得到提高。

附圖說(shuō)明

附圖1是本發(fā)明實(shí)施例1中單輥甩帶成品的顯微組織形貌圖。

附圖2是本發(fā)明實(shí)施例2中單輥甩帶成品dsc熔化曲線，1#、2#、3#分別對(duì)應(yīng)下面的實(shí)施例，4#為母合金dsc熔化曲線。

從圖1中可以看出采用單輥甩帶快速凝固法制備的ausn20薄帶釬料顯微組織均勻細(xì)小。

從圖2中可以看出ausn20合金熔點(diǎn)降低，低于共晶點(diǎn)溫度。

具體實(shí)施方式

下面結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步的解釋說(shuō)明，但不限于實(shí)施例。

實(shí)施例1：

配制金錫原料，錫與金的質(zhì)量百分比為1:4，將稱取的金錫原料放入石墨坩堝中，在真空感應(yīng)爐中加熱，待熔液冷卻后取出，將獲得的金錫合金鑄錠再次放入石墨坩堝中，真空感應(yīng)爐中加熱，如此反復(fù)三次后獲得金錫合金鑄錠。砸碎塊狀金錫合金鑄錠，放入底部長(zhǎng)方形開(kāi)口的石英管，石英管底部距銅輥距離為2mm。開(kāi)啟單輥甩帶設(shè)備，調(diào)整輥速至3000r/min，之后調(diào)整氮?dú)鈿饬鲏毫?.2mpa。通過(guò)感應(yīng)加熱加熱石英管內(nèi)的金錫合金鑄錠，加熱4min后，直接噴射到銅輥上并隨輥面運(yùn)動(dòng)，最終得到金錫合金箔材，箔材厚度0.03mm。采用真空釬焊技術(shù)焊接ni材，釬焊接頭強(qiáng)度為51.86mpa。

實(shí)施例2

配制金錫合金原料，按金與錫質(zhì)量百分比4:1稱取，將稱取的金錫原料放入石墨坩堝中，在真空感應(yīng)爐中加熱，待熔液冷卻后取出，將獲得的金錫合金鑄錠再次放入石墨坩堝中，真空感應(yīng)爐中加熱，如此反復(fù)三次后獲得金錫合金鑄錠。砸碎塊狀金錫合金鑄錠，放入底部長(zhǎng)方形開(kāi)口的石英管，石英管底部距銅輥距離為4mm。開(kāi)啟單輥甩帶設(shè)備，調(diào)整輥速2800r/min，之后調(diào)整氮?dú)鈿饬鲏毫?.3mpa。通過(guò)感應(yīng)加熱加熱石英管內(nèi)的金錫合金鑄錠，加熱5min后，直接噴射到銅輥上并隨輥面運(yùn)動(dòng)，最終得到金錫合金箔材，箔材厚度0.1mm，采用真空釬焊技術(shù)釬焊ni材，釬焊接頭強(qiáng)度為61.80mpa。

實(shí)施例3

配制金錫合金原料，按金與錫質(zhì)量百分比4:1稱取，將稱取的金錫原料放入石墨坩堝中，在真空感應(yīng)爐中加熱，待熔液冷卻后取出，將獲得的金錫合金鑄錠再次放入石墨坩堝中，真空感應(yīng)爐中加熱，如此反復(fù)三次后獲得金錫合金鑄錠。砸碎塊狀金錫合金鑄錠，放入底部長(zhǎng)方形開(kāi)口的石英管，石英管底部距銅輥距離為5mm。開(kāi)啟單輥甩帶設(shè)備，調(diào)整輥速2000r/min，之后調(diào)整氮?dú)鈿饬鲏毫?.3mpa。通過(guò)感應(yīng)加熱加熱石英管內(nèi)的金錫合金鑄錠，加熱4min后，直接噴射到銅輥上并隨輥面運(yùn)動(dòng)，最終得到金錫合金箔材，箔材厚度0.3mm，采用真空釬焊技術(shù)釬焊ni材，釬焊接頭強(qiáng)度為57.20mpa。

技術(shù)特征：

技術(shù)總結(jié)
本發(fā)明公開(kāi)了一種提高釬焊性能的AuSn20釬料的制備方法。采用單輥甩帶快速凝固技術(shù)制備AuSn20箔材釬料，包括以下步驟：(1)配制原料，選取純度為99.99％的錫和金原料，按質(zhì)量百分比1:4配制原料。(2)合金熔煉，在真空感應(yīng)爐中熔煉，真空度為1*102～1*10?6Mpa，反復(fù)翻轉(zhuǎn)熔煉3～4次，得到金錫合金鑄錠。(3)甩帶。本發(fā)明相比現(xiàn)有的制備AuSn20合金釬料的技術(shù)方法，其有益效果在于，合金達(dá)到了完全合金化，釬料熔點(diǎn)降低，焊接性能更好，釬料箔材厚度可控。此外，本方法不需在高真空和保護(hù)氣氛下操作，工藝操作簡(jiǎn)單，成本低，適用于批量生產(chǎn)。

技術(shù)研發(fā)人員：許昆;趙曉然;劉毅;李偉;張健康;羅錫明;程勇;羅雁波
受保護(hù)的技術(shù)使用者：貴研鉑業(yè)股份有限公司
技術(shù)研發(fā)日：2017.06.07
技術(shù)公布日：2017.10.10