CN103862189B - 一种用于焊接金或金合金的软钎料及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种用于焊接金或金合金的软钎料及其制备方法，属于电子器件的软钎焊技术领域。将In、Pb、Ag和InCe中间合金放入石墨或氧化铝坩埚中，在氩气气氛保护下加热，加热温度500～550℃，保温25～35min，浇铸成锭，然后拉拔成钎料丝。本发明的软钎料以In和Pb为基体，钎料的熔点与传统锡铅钎料接近，即180～210℃。金元素在铟铅合金钎料中的溶解少，减少和避免钎焊后在钎料和母材界面形成脆性金属间化合物相；添加少量Ag能在不提高钎料熔点的情况下，增加钎料的熔点和改善钎焊接头的性能；添加微量稀土元素Ce可达到净化融化钎料的目的，形成的CeIn3相可细化钎料晶粒。

Description

一种用于焊接金或金合金的软钎料及其制备方法
技术领域
本发明涉及一种用于焊接金或金合金的软钎料及其制备方法，属于电子器件的软钎焊技术领域。
背景技术
金、金合金和镀金件钎焊时，无论是采用传统的锡铅钎料，或者无铅钎料施焊，均会发生金元素向钎料溶解，冷却时在交界面产生金属间化合物AuSn4、AuSn2层，使钎焊接头变脆。为了减少或清除界面脆性化合物的形成，可采用熔点高的金基软钎料，如Au80Sn20、Au88Ge12、Au97Si3，它们的熔点分别为280℃、356℃和370℃，用这些钎料钎焊时，由于钎料熔点高，不能用烙铁加热，也不能用以松香为主体的钎剂，仅适用于保护气体钎焊，大大限制了这些钎料的应用领域。
钎焊手册（机械工业出版社，2008版）推荐一种软钎料，其成分为In50Pb50，该钎料的熔点为208℃，可配合电烙铁和松香钎剂进行钎焊。使用In50Pb50钎料钎焊金及其合金，金元素向钎剂的溶解大大减少，可控制界面金属间化合物的形成，但钎料本身太软，金合金钎焊接头的强度低。因此，有必要使In50Pb50钎料强化，以提高钎料和金合金钎焊接头的强度。
发明内容
本发明的目的是为了克服采用传统锡铅钎料软钎焊金或金合金时存在的钎焊界面金脆性问题，提出一种用于焊接金或金合金的软钎料及其制备方法。
本发明的目的是通过以下技术方案实现的。
本发明的一种用于焊接金或金合金的软钎料，以该软钎料的总质量为100%计算，各组份含量如下：45%～55%In、1.0%～2.5%Ag、0.01%～0.1%Ce、余量为Pb。
本发明的一种用于焊接金或金合金的软钎料的制备方法，步骤为：将In、Pb、Ag和InCe中间合金放入石墨或氧化铝坩埚中，在氩气气氛保护下加热，加热温度500～550℃，保温25～35min，浇铸成锭，然后拉拔成钎料丝。
Ag以银粉形状加入；为了减少Ce在熔炼时的耗损，稀土元素Ce以95In-5Ce中间合金形式加入。
该软钎料以铟和铅为基体，组成的合金具有合适的熔点。添加Ag的目的是提高钎料的强度，Ag和In形成AgIn2化合物相，可增加钎料的硬度和提高其强度，但Ag也能升高钎料的熔点；加Ag量太多也会使钎料发脆。稀土元素Ce能使钎料净化，同时Ce同In能形成CeIn3相，使钎料晶粒细化，也能适当提高钎料强度。
有益效果
本发明的软钎料以In和Pb为基体，钎料的熔点与传统锡铅钎料接近，即180～210℃。金元素在铟铅合金钎料中的溶解少，减少和避免钎焊后在钎料和母材界面形成脆性金属间化合物相；添加少量Ag能在不提高钎料熔点的情况下，增加钎料的熔点和改善钎焊接头的性能；添加微量稀土元素Ce可达到净化融化钎料的目的，形成的CeIn3相可细化钎料晶粒。
具体实施方式
下面结合实施例对本发明作进一步说明。
实施例1
将44.05g的In、1g的Ag、53.95g的Pb和1g的InCe中间合金放入氧化铝坩埚中，在氩气气氛保护下加热，加热温度500℃，保温30min，浇铸成锭，然后拉拔成钎料丝；
将拉拔后的钎料丝进行熔点测试，结果表明其熔点为185～210℃。
将拉拔后的钎料丝对2块Au60Ag30Cu10搭接板材进行焊接。钎焊接头的施焊规范如下：钎焊温度：250℃，钎焊保留时间5sec，钎剂：低腐蚀松香钎剂。焊接完成后按照GB/T11363-2008《钎焊接头强度试验方法》对焊接接头进行剪切强度，使用SEM进行界面化合物厚度测试。
先后测试了：
1）室温下，接头剪切强度为53.1MPa，界面化合物厚度为﹤1μm。
2）120℃高温下，接头剪切强度为29.4MPa。
3）高温(100℃/15min)和低温（-55℃/15min）100次循环后，接头剪切强度为51MPa，界面化合物厚度为1.8μm。
4）125℃/96h高温存储后，接头剪切强度为54.1MPa，界面化合物厚度为4.8μm。
5）150℃/96h高温存储后，接头剪切强度为57.2MPa，界面化合物厚度为5.8μm。
可见接头剪切强度会随温度上升有所降低，但经历冷热温度循环后，其强度并未降低，界面化合物厚度经历高温后会有所增加。其他实施例见表1。
为与之对比，按照同样的焊接规范对商用In50Pb50钎料和Sn63Pb37钎料进行了同样条件下的剪切强度和界面化合物厚度测试。结果见表1。数据表明，用本发明钎料钎焊的Au60Ag30Cu10材料接头剪切强度明显高于用In50Pb50钎焊接头的剪切强度。用本发明钎料钎焊的接头界面化合物厚度大大低于用常规Sn63Pb37钎料钎焊的接头界面化合物厚度。
表1Au60Ag30Cu10搭接板材的钎焊接头性能

Claims (1)

1.一种用于焊接金或金合金的软钎料的制备方法，以该软钎料的总质量为100％计算，各组份质量含量如下：45％～55％In、1.0％～2.5％Ag、0.01％～0.1％Ce、余量为Pb，Ag以银粉形状加入，稀土元素Ce以95In-5Ce中间合金形式加入，其特征在于步骤为：将In、Pb、Ag和InCe中间合金放入石墨或氧化铝坩埚中，在氩气气氛保护下加热，加热温度500～550℃，保温25～35min，浇铸成锭，然后拉拔成钎料丝。
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