CN104148823B - 金合金焊膏及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种新型金合金材料及其制备方法，属于贵金属钎焊材料领域。本发明公开了一种利用高能球磨技术制备金合金的方法：以粒度均小于200目(平均粒度<70μm)，纯度均大于99.995％的金粉、镓粉、锗粉、锑粉、碲粉、锡粉等为原料，按合金化学成份配方要求配制，在真空条件下，进行机械高能球磨5－20小时，制备成金合金钎料粉末；然后将金合金粉末与溶剂、助剂、粘结剂等搅拌混合1－3小时，制备成钎料焊膏。利用本方法制备的合金粉末，具有产品性能优异、制备工艺可控、制备成本低等特点，制备的钎料焊膏综合性能优异，满足有关集成电路、电子、计算机、电器等行业的使用要求。

Description

金合金焊膏及其制备方法
技术领域
本发明涉及一种新型金合金及其制备方法，属于贵金属钎焊材料领域，可应用于集成电路、电子、计算机、电器等有关行业。
背景技术
金合金钎料是应用于集成电路、半导体器件、计算机、电子等行业的一种重要钎料，具有比锡基或铅基钎料较优良的热导率和电导率，以及较高的抗热疲劳性能等。金基合金由于有硬脆的金属间化合物生成，合金加工成型困难，目前德国、美国、日本，以及国内有关单位等常用的制备方法有：多层复合法、甩带法、磁控溅射法、电子束蒸发法、电镀法等。
随着上述行业的快速发展，集成电路的集成度迅速增大，电子器件的功率越来越大，单位面积芯片产生的热量急剧增加。这要求金合金钎焊材料必须同时具有高的导热系数、低的热膨胀系数和尽可能小的密度。但是，上述制备金合金钎焊材料的方法存在一些缺陷，在材料成份、合金熔化温度范围、利用率等方面难以精确控制。为了解决现有技术方法存在的问题，本发明提供了一种高能球磨技术制备金合金的方法，然后再将金合金粉末制备成钎料焊膏。首先，通过高能球磨，使金属粉末经历挤压变形、焊合、断裂，再焊合、再断裂等过程，最终形成成份非常均匀、粒度微细的合金粉末；其次，通过将合金粉末与熔剂、助剂、粘结剂等进行混合，制备成钎焊材料用合金焊膏，可以解决合金难加工和成型困难等问题，满足不同形状的使用要求。第三，采用本发明方法制备的金合金钎焊温度在300－1000℃之间，钎料具有良好的润湿性和漫流性，优良的耐热耐蚀性等优点，适合新型封装材料的钎焊，具有产品性能优异、制备工艺可控、制备成本低等特点；还可用于钎焊Cu、Ni、钢、可伐合金，以及开金合金饰品等同种或者异种金属之间的钎焊，满足有关集成电路、电子、计算机、电器、装饰等行业的使用要求。
发明内容
新型金合金的化学成份(重量％)为：0.5～5.0％Ga，0.5～5.0％Ge，0.1～5.0％Sb，0.1～5.0％Te，0.1～10.0％Sn，余量为Au。
高能球磨制备金合金的技术方案为：选择纯度均大于99.995％、粒度均小于200目(平均粒度<70μm)的金粉、镓粉、锗粉、锑粉、碲粉、锡粉等为原材料，根据金合金化学成份配方要求进行配比，将球料比为3：1～10：1的钢球和混合粉末，放入球磨罐中并抽真空，真空度为：<1×10－2Pa；在室温和水冷的条件下，以500－2000转/分钟的转速进行高能球磨5－20小时，得到金合金粉末(平均粒度<30μm)。
金合金焊膏的制备方案为：金合金焊膏组成及化学成份为(重量％)：
粘结剂组成和比例为：乙二醇乙醚溶剂1－5％，醋酸丁酯助剂20－30％，丙烯酸树脂粘结剂10－20％，余量填料为金合金粉末。
金合金焊膏合成工艺方案为：将熔剂、助剂、粘结剂和填料放入混合容器内，进行搅拌混合1－3小时，搅拌速度为1000－3000转/分钟，制备成钎焊材料用金合金焊膏，测试粘度10－20s。
具体实施方式
实施列1：选择纯度为99.995％、粒度为－200目(平均粒度<75μm)的金粉、镓粉、锗粉、锑粉、碲粉、锡粉等为原材料，合金化学成份配方为2.0％Ga，2.0％Ge，0.5％Sb，0.5％Te，5.0％Sn，余量为Au进行混合；将球料比为3：1的钢球和混合粉末，放入球磨罐中并抽真空，真空度为：<1×10－2Pa；在室温和水冷的条件下，以500转/分钟的转速进行高能球磨6小时，得到金合金粉末；将合金粉末与粘结剂进行混合，具体粘结剂的组成和比例为：乙二醇乙醚溶剂2％，醋酸丁酯助剂20％，丙烯酸树脂粘结剂12％，余量填料为金合金粉末；将熔剂、助剂、粘结剂和填料放入混合容器内，进行搅拌混合1小时，搅拌速度为1000转/分钟，制备成钎焊材料用金合金焊膏。钎焊材料性能为：熔点980℃，平均粉末粒度<25μm，焊膏粘度20s。
实施例2：选择纯度为99.995％、粒度为－250目(平均粒度<60μm)的金粉、镓粉、锗粉、锑粉、碲粉、锡粉等为原材料，合金化学成份配方为3.0％Ga，3.0％Ge，1.0％Sb，1.0％Te，7.0％Sn，余量为Au进行混合；将球料比为5：1的钢球和混合粉末，放入球磨罐中并抽真空，真空度为：<1×10－2Pa；在室温和水冷的条件下，以1000转/分钟的转速进行高能球磨10小时，得到金合金粉末；将合金粉末与粘结剂进行混合，具体粘结剂的组成和比例为：乙二醇乙醚溶剂3％，醋酸丁酯助剂25％，丙烯酸树脂粘结剂15％，余量填料为金合金粉末；将熔剂、助剂、粘结剂和填料放入混合容器内，进行搅拌混合2小时，搅拌速度为1500转/分钟，制备成钎焊材料用金合金焊膏。钎焊材料性能为：熔点850℃，平均粉末粒度<20μm，焊膏粘度15s。
实施例3：选择纯度为99.995％、粒度为－325目(平均粒度<45μm)的金粉、镓粉、锗粉、锑粉、碲粉、锡粉等为原材料，合金化学成份配方为4.0％Ga，3.0％Ge，2.0％Sb，3.0％Te，8.0％Sn，余量为Au进行混合；将球料比为8：1的钢球和混合粉末，放入球磨罐中并抽真空，真空度为：<1×10－2Pa；在室温和水冷的条件下，以2000转/分钟的转速进行高能球磨15小时，得到金合金粉末；将合金粉末与粘结剂进行混合，具体粘结剂的组成和比例为：乙二醇乙醚溶剂5％，醋酸丁酯助剂30％，丙烯酸树脂粘结剂20％，余量填料为金合金粉末；将熔剂、助剂、粘结剂和填料放入混合容器内，进行搅拌混合3小时，搅拌速度为2000转/分钟，制备成钎焊材料用金合金焊膏。钎焊材料性能为：熔点350℃，平均粉末粒度<16μm，焊膏粘度10s。

Claims (2)

1.一种金合金焊膏，其特征在于：其化学成份和重量百分比为：溶剂是乙二醇乙醚，1－5％；助剂是醋酸丁酯，20－30％；粘结剂是丙烯酸树脂，10－20％，余量填料为金合金粉末，
金合金粉末化学成份的重量百分比为：0.5～5.0％Ga，0.5～5.0％Ge，0.1～5.0％Sb，0.1～5.0％Te，0.1～5.0％Sn，余量为Au。
2.一种金合金焊膏的制备方法，其特征在于含有以下步骤：
(1)金合金焊膏组成及化学成份的重量百分比为：
溶剂是乙二醇乙醚，1－5％；助剂是醋酸丁酯，20－30％；粘结剂是丙烯酸树脂，10－20％，余量填料为金合金粉末，
金合金粉末化学成份的重量百分比为：0.5～5.0％Ga，0.5～5.0％Ge，0.1～5.0％Sb，0.1～5.0％Te，0.1～5.0％Sn，余量为Au。
(2)金合金焊膏合成工艺：
将溶剂、助剂、粘结剂和填料放入混合容器内，进行搅拌混合1－3小时，搅拌速度为1000－3000转/分钟，制备成钎焊材料用金合金焊膏，测试粘度10－20s。
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