專利名稱：一種金錫合金釬料箔材的制備方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及難加工金基合金材料的制造工藝，特別涉及金錫共晶合金釬料箔材的制備方法。
背景技術(shù)：
金錫共晶合金即AuSn2tl合金，錫含量20wt%，金含量80wt%，共晶溫度為280°C。金錫共晶合金釬料具有電導(dǎo)性好、釬焊強(qiáng)度和熱疲勞強(qiáng)度高等優(yōu)異性能，廣泛應(yīng)用于高可靠微電子器件封裝，使用規(guī)格為O. 02、. IOmm的箔材或預(yù)成型焊環(huán)。AuSn2tl合金由兩硬脆的金屬間化合物組成，合金加工成型困難。目前的加工方式有復(fù)合法、復(fù)合擴(kuò)散法、超聲鑄造熱軋制法等，如專利申請(qǐng)?zhí)枮?JP58100993A、US7048813、CN1066411A 和 200810233418. I等發(fā)明專利申請(qǐng)所公開的技術(shù)方案。復(fù)合法是采用金、錫箔材疊層冷軋制備出層狀結(jié)構(gòu)的 復(fù)合材料，所制備的材料不是合金態(tài)材料。復(fù)合擴(kuò)散法是在制備出疊層焊片后再進(jìn)行金錫層的擴(kuò)散，使之形成金錫共晶合金焊片，合金材料雖說(shuō)是合金態(tài)的，但組織粗大。復(fù)合法和復(fù)合擴(kuò)散法制備的金錫釬料釬焊溫度響應(yīng)較慢，釬焊性能較差。超聲鑄造熱軋制法是采用超聲鑄造出金錫合金鑄錠后再進(jìn)行熱軋制得到金錫合金箔材，所制備的釬料雖說(shuō)釬焊性能較好，但道次變形量需控制< O. 5%進(jìn)行軋制，生產(chǎn)效率較低。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的旨在于克服現(xiàn)有技術(shù)的缺陷，提供一種金錫合金釬料箔材的顯微組織晶粒細(xì)小，且無(wú)初生枝晶相的存在，其釬焊溫度響應(yīng)快，釬焊性能良好的金錫合金釬料箔材的制備方法。本發(fā)明所述的金錫合金釬料箔材的制備方法，對(duì)于硬脆性的金錫合金，得到均勻致密且無(wú)初生枝晶相的鑄態(tài)組織是解決其加工困難的關(guān)鍵，在此基礎(chǔ)上再對(duì)合金進(jìn)行均勻化熱處理得到優(yōu)異的加工態(tài)組織。本發(fā)明的金錫合金箔材制備方法，包括配制成份微調(diào)的金錫合金、采用石墨坩堝熔煉和石墨鑄模澆注、鑄錠均勻化退火和熱軋加工技術(shù)，金錫合金中錫含量大于20%,小于21%,余量為金,按下列步驟完成
a.配制成份微調(diào)的金錫合金原料，合金中錫含量大于20%,小于21%,,余量為金,將配制的原料置入石墨坩堝中熔煉，將熔化的合金液在300 390°C的過(guò)熱溫度下澆入石墨鑄模內(nèi)，冷卻后取出，得到金錫合金鑄錠；
b.將金錫合金鑄錠在220 260°C溫度下進(jìn)行均勻化處理，處理時(shí)間10 80分鐘；
c.將經(jīng)工序I.2處理的合金鑄錠在220 260°C下熱軋加工，道次變形量低于30%，道次間中間退火時(shí)間大于5分鐘，經(jīng)15 30道次的多道次熱軋后，得到合金釬料箔材，軋制最終厚度為O. 02mm O. 1mm。所述的金錫合金釬料鑄錠的均勻化處理溫度在220 260°C，處理時(shí)間10 80分鐘。
所述的熱軋道次變形量為5 25%。本發(fā)明通過(guò)成份微調(diào)，將原來(lái)的金錫合金中錫含量為20. 0%，調(diào)整為大于20. 0%,小于21. 0%，采用石墨坩堝熔煉和石墨鑄模澆注制備鑄錠，將熔化的金屬液在3(KT39(TC的過(guò)熱度條件下澆注入石墨鑄模內(nèi)，冷卻后得到的鑄錠，鑄錠在220°C 260°C溫度下進(jìn)行均勻化熱處理，熱處理時(shí)間10 80分鐘，并在22(T260°C下熱軋。道次變形量最大控制在30%以內(nèi)，道次變形量通?？蛇_(dá)5 25%，道次間中間退火時(shí)間大于5分鐘，軋制最終厚度為O. 02mnT0. 10mm。得到了一種消除了初生枝晶的晶粒尺寸極為細(xì)小的層片共晶的鑄態(tài)組織，然后對(duì)合金進(jìn)行均勻化熱處理，并結(jié)合熱加工技術(shù)，可以采用較大的道次變形量，方便快速地制備出厚度為O. 02mm O. Im的金錫合金釬焊箔材。本發(fā)明制備的金錫合金釬料箔材的顯微組織晶粒細(xì)小，且無(wú)初生枝晶相的存在，其釬焊溫度響應(yīng)快，釬焊性能良好。本發(fā)明方法簡(jiǎn)單，易于實(shí)施，成品率高，生產(chǎn)效率高，適用于工業(yè)批量生產(chǎn)。


圖I是本方法的第二個(gè)實(shí)例得到的鑄錠經(jīng)均勻化熱處理后的顯微組織。圖2是本方法的第二個(gè)實(shí)例得到的金錫合金釬料箔材的顯微組織。
具體實(shí)施例方式下面結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步的說(shuō)明，但不限于實(shí)施例。實(shí)施例I :
配制成分微調(diào)的金錫合金原料，錫含量20. 2wt%，金含量79. 8wt%，采用石墨坩堝熔煉然后在300°C澆注入石墨鑄模內(nèi)，取出鑄錠在220°C溫度下進(jìn)行均勻化熱處理，熱處理時(shí)間3(Γ80分鐘。鑄錠再在220°C下熱軋，道次變形量控制< 30%，中間退火時(shí)間> 5分鐘，軋制最終厚度為O. 1mm。實(shí)施例2:
配制成分微調(diào)的金錫合金，其中錫含量20. 5wt%，金含量79. 5wt%，采用石墨坩堝熔煉然后在340°C澆注入冷石墨鑄模內(nèi)，取出鑄錠在240°C溫度下進(jìn)行均勻化熱處理，熱處理時(shí)間3(Γ60分鐘，鑄錠均勻化熱處理后的顯微組織如圖I所示，為均勻細(xì)小的兩相共晶組織。鑄錠再在240°C下熱軋，道次變形量控制< 30%，中間退火時(shí)間> 5分鐘，軋制最終厚度為O. 05_。圖2所示為金錫合金釬料箔材的顯微組織。實(shí)施例3
配制成分微調(diào)的金錫合金，其中錫含量20. 7wt%，金含量79. 3wt%，采用石墨坩堝熔煉然后在360°C澆注入冷石墨鑄模內(nèi)，取出鑄錠在260°C溫度下進(jìn)行均勻化熱處理，熱處理時(shí)間1(Γ60分鐘。鑄錠再在240°C下熱軋，道次變形量控制< 30%，中間退火時(shí)間> 5分鐘，軋制最終厚度為O. 02mm。實(shí)施例4:
配制成分微調(diào)的金錫合金，錫含量20. 9wt %，金含量79. Iwt %，采用石墨坩堝熔煉然后在390°C澆注入冷石墨鑄模內(nèi)，取出鑄錠在260°C溫度下進(jìn)行均勻化熱處理，熱處理時(shí)間1(Γ60分鐘。鑄錠再在260°C下熱軋。道次變形量控制< 30%，中間退火時(shí)間> 5分鐘，軋制最終厚度為O. 02mm。
權(quán)利要求
1.一種金錫合金箔材制備方法，包括配制成份微調(diào)的金錫合金、采用石墨坩堝熔煉和石墨鑄模澆注、鑄錠均勻化退火和熱軋加工，其特征在于，金錫合金中錫含量為大于20%，小于21%，余量為金，其制備步驟為 a.配制成份微調(diào)的金錫合金原料，合金中錫含量為大于20%，小于21%，，余量為金，將配制的原料置入石墨坩堝中熔煉，將熔化的合金液在300 390°C的過(guò)熱溫度下澆入石墨鑄模內(nèi)，冷卻后取出，得到金錫合金鑄錠； b.將金錫合金鑄錠在220 260°C溫度下進(jìn)行均勻化處理，處理時(shí)間10 80分鐘； c.將經(jīng)工序I.2處理的合金鑄錠在220 260°C下熱軋加工，道次變形量低于30%，道次間中間退火時(shí)間大于5分鐘，經(jīng)15 30道次的多道次熱軋，得到合金釬料箔材，軋制最終厚度為O. 02mm O. 1mm。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的金錫合金箔材制備方法，其特征在于，所述的金錫合金鑄錠的均勻化處理溫度在220 260°C，處理時(shí)間10 80分鐘。
3.根據(jù)權(quán)利要求I所述的金錫合金箔材制備方法，其特征在于，所述的熱軋道次變形量為5 25%。
全文摘要
一種金錫合金釬料箔材的制備方法涉及難加工金基合金材料的制造工藝，特別涉及金錫共晶合金釬料箔材的制備方法，本發(fā)明公開了一種金錫合金釬料箔材的制備方法，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％，采用石墨坩堝熔煉和石墨鑄模澆注，得到組織細(xì)小的鑄錠組織，并采用均勻化熱處理和在220～265oC熱軋，道次變形量小于30％，加熱時(shí)間大于5分鐘，軋制最終厚度為0.02～0.1mm。本發(fā)明方法制備的金錫合金釬料箔材釬焊溫度響應(yīng)快，釬焊性能良好。本方法簡(jiǎn)單，易于實(shí)施，生產(chǎn)效率高，適用于工業(yè)批量生產(chǎn)。
文檔編號(hào)C22F1/14GK102912175SQ20121030233
公開日2013年2月6日 申請(qǐng)日期2012年8月23日 優(yōu)先權(quán)日2012年8月23日
發(fā)明者毛勇, 宋佳佳, 郭德燕, 秦國(guó)義 申請(qǐng)人:云南大學(xué)