CN1046194A - 低蒸汽压、低熔点银基钎料合金 - Google Patents

低蒸汽压、低熔点银基钎料合金 Download PDF

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Abstract

一种低蒸汽压、低熔点银基钎料合金,其成分为(重量%):Ag57.0-58.1,Cu21.0-22.9,In7.0-18.9,Sn3.0-12.0,Ni0.1-1.5。本发明的合金具有熔点低(586-636℃)、低蒸汽压(C≤10-10mmHg),加工性能良好(可加工成0.1mm片材)、焊接强度高、漫流性好、对Ni基和铜基母材润湿性好等优点。合金适合在真空或保护性气氛条件下钎焊电真空器件,可作为电真空器件多级钎焊末级焊料使用及漏气件补漏焊料等。

Description

本发明涉及银基钎料合金。特别是涉及电真空器件及某些半导体器件组装用的钎料合金。
作为钎接几种零件用的钎料,一般要求其具有良好的加工性能,对被钎接件良好的润湿性和漫流性。以及焊接接头的高强度。近年来,为了钎接时节省能源或减轻被纤件所受的热应力,降低对炉子和被纤件的污染,还要求钎料具有低的熔点及低蒸汽压,此外,在电真空器件及某些半导体器件的组装过程中,尤其是在钎接结构复杂的部件时,往往采用二级、三级或更多级钎焊操作。即选用熔点不同的钎料,由高温到逐级将复杂结构多种零件焊接成一整体。在进行下一级钎焊时,其钎焊操作温度不应影响上一级钎接头性能及接头质量。各级钎焊所用钎料的熔点就必须一定的间隔。
不管焊接时使用的气氛如何,过去作为稳定的,适用的钎料,主要是Ag-Cu共晶合金,即在Ag中加入Cu28重量%,形成所谓Ag72-Cu28二元共晶合金。但是,这种合金的熔点高达779℃,故其钎焊作业温度必须在800℃以上,往往发生被钎接件承受不住热应力的情况。所以,应使焊接作业温度控制在750℃以下,相应地钎料的熔点应再降低几十度,最好在700℃以下。特别是近二十年来,在电真空器件钎焊要求方面,更希望有熔化温度位于450~600℃左右区间的钎料,但迄今为止,能用常规加工方法成材的、熔点位于450~600℃的电真空钎料还是空白。
为了降低钎料的熔点,日本工业标准JIS        BAg-2提出了一种钎料合金,其成份为(重量%):Ag35,Cu26,Zn21,Cd18,此种合金的液相温度约700℃。这种钎料虽然有效地降低了熔化温度,但由于含有Zn、Cd等高蒸汽压元素,故污染焊接炉的内壁及被钎接件,对人体也有害。
为除去对人体有害的Cd,一些日本专利公开了一些新的合金组成,使用了In、Sn、Ni等。如特开昭50-74551(含Ag45~60%、Cu15~25%,Zn19~29%,SnO.5~4%,InO.5~5%),特开昭51-62164(含Ag25~37%,Cu35~72%P1~7%,及In1~7%、Zn1~27%中之一种或二种)、特开昭51~117148(含Ag18~48%,Cu15~40%,Zn20~35%Sn0.5~7%,另含下列元素中之至少二种In0.5~7%,Mn0.15~2%,Li0.15~5%)等。这些材料虽含有In、Sn等降低蒸汽压的元素,但同时又含有Zn这一高蒸汽压元素,在这一点上,这与JIS        B        Ag-2具有相同的缺点。此外,特开昭56-4394和特开昭56-4395提出了另二种无Zn、Cd的合金。前者的成份为(重量%):Ag63~69和Sn0.05~4.5、In0.05~4.5中之一种,余量为Cu;后者成份为(重量%):Ag73~90和Ni0.05~2.5、Sn0.05~4.5、In0.05~4.5三种组元中选择的一种,余量为Cu。此二专利的合金实为Ag-Cu-Sn或Ag-Cu-In或Ag-Cu-Ni三元合金,二者的主要目的均在于改善钎焊后的表面光洁度,而不在于降低焊料的熔点,故其熔点仍较高,不属于低熔点钎料。
降低钎料熔点的其他技术还有:以Ag、Cu为基体,同时添加In和Sn,形成Ag-Cu-In-Sn四元合金。如特开昭51~132147(含Ag70~47,Cu25~40,Sn2~6,In3~7重量%),是加工性能良好的银钎料合金,但由于合金中Sn、In含量最高分别为6%和7%,故其熔点仍偏高,焊接温度在750℃以上,由于热应力的作用,要得到良好的焊接结果是困难的。另外,如该专利所指出的,如果Sn大于6%,In大于7%,那么将产生加工性能下降的缺点。又如特公昭44-11009,在Ag-Cu共晶合金中加入Sn+In=30~60%,其中Sn=15~30%,In=15~30%,且Sn∶In=1∶1,以改善对Ag-CdO系统接点合金的润湿性。但其缺点是,由于使用了大量的Sn和In,要将合金加工成适用的线材或片材极其困难。特公昭63-49598公开了另一种成份的合金,其成份为(重量%):Ag53.9~66.1,Cu21.1~25.9,In7~20,Sn1~5。这种合金在改善加工性能和降低熔点方面均较上述材料有所进步,但其可加工的合金材料的液相线温度均在650℃以上,其钎焊温度均在730~750℃内,对电真空器件的钎焊仍然偏高。
此外,上述改进技术都侧重于降低钎料的熔点,而对同时提高钎接头的强度则考虑甚少。
本发明的目的在于克服现有技术之不足,提供一种熔点更低的、加工性能良好的、钎接接头强度更高的低蒸汽压、低熔点银基钎料合金,该合金可用于Ag72~Cu28钎料(熔点779℃)的下一级钎焊。
本发明的另一目的是改善钎料对Ni基或Cu基母材的润湿性及漫流性。
本发明的技术方案是,在现有技术基础上,改变合金的组成元素及其含量。本发明的具体方案是,以Ag-Cu合金共晶成份为基础,加入适量的In、Sn、Ni,形成五元合金,以降低钎料的熔点,提高钎料的焊接强度,改善对Ni基和Cu基母材的润湿性及漫流性,并保持钎料良好的可加工性。
本发明在Ag、Cu、In、Sn四元系研究中,发现了一个固-液相线间隔非常狭窄的成份区域、该区域的合金特别适合作为焊料合金。这个区域是:Ag+Cu=80重量%和In+Sn=20重量%,其中Ag∶Cu=72∶28。该成份区域如图1所示。在上述区域内,可以加工成焊料并具有工业应用价值的In和Sn的成份范围是In+Sn≤20%,其中In=8~20%,Sn=0~12%,超出此范围,合金加工困难,成品率太低,无工业应用价值。研究还发现,在符合上述特定成份范围内的合金中。添加Ni0.1~1.5%,使合金中In+Sn+Ni=20%,Ag+Cu=80%,虽使合金固-液相线略有升高,但却显著改善了合金的加工性能,并使钎焊接头强度和钎料对Ni等母材的润湿性和漫流性提高。基于以上情况,本发明的合金的具体成份为(重量%):Ag57.0~58.1,Cu21.0~22.9,In7.0~18.5,Sn3.0~12.0,Ni0.1~1.5,优先推荐的合金成份为(重量%):Ag57.6,Cu22.4,In7.7~14.9,Sn4.9~12.0,Ni0.1~0.5,最好在上述合金成份内保持Ag+Cu=80重量%,In+Sn+Ni=20重量%。
在本发明中,Ag、Cu的含量范围使其基本处于Ag-Cu二元合金的共晶成份(即Ag∶Cu=72∶28=2.57∶1)附近,从而使整个合金的熔点有效地处于可能的最低点附近,在此二元合金基础上加入低蒸汽压元素In、Sn,可以进一步降低其熔点,限定In的含量不低于7.0%,Sn不低于3%的原因在于,若低于此下限,则不能有效地进一步降低合金的熔点,限定In、Sn的上限分别为18.5%和12%的原因在于,In主要溶于Ag中,其最大固溶度在673℃时为20%若超过此限,会形成过多的脆性中间相,导致加工困难;Sn在Ag中的最大固溶度在724℃时为12.5%。超过此限,合金脆性增大,加工困难。在合金加入0.1~1.5%的低蒸汽压元素Ni虽使合金的熔点略有升高(由于加入量不大,升高不明显),但却可显著地改善合金的加工性能及提高钎接头的强度。
同现有技术相比,本发明有如下优点:
1.合金的熔点更低,在加工性良好的合金成份范围内,合金的固相线温度范围为556~582℃,液相线温度为586~636℃之间,固-液相线温度间隔△T=30~50℃,均低于前述对比文献。
2.加工性能良好,本发明的合金可以冷加工成厚度达0.1mm的片材,便于各种应用。
3.由于合金中加入了少量的镍,其力学性能,特别是抗拉强度和抗剪强度均显著优于现有技术的AgCuInSn四元合金,表2的结果充分说明了这一优点。
4.由于固-液相线温度间隔小,合金的漫流性好,△S值(合金熔化后的面积与熔化前的面积之差)大。
5.由于加入了Ni,改善了合金对Ni基和Cu基母材的润湿性。
附图1为Ag57.6-Cu22.4-(In+Sn)20%四元合金的成份-温度垂直截面图。图中L为液相线,S为固相线。
实施例
用纯度99.9%以上的Ag、Cu、In、Sn、Ni配制成如表1所示的不同成分的钎料合金。在真空电炉中熔化、铸锭,然后热加工和冷加工成片材,测定其各种性能,其结果如表1~3所示,此外,工业性气密试验表明,本发明的合金的蒸汽压在600℃≤10-10mmHg。各表中S系列试样为不含Ni的比较例,SN系列样为本发明的实施例。
Figure 891060170_IMG2
Figure 891060170_IMG3

Claims (3)

1、一种低蒸汽压、低熔点银基钎料合金,其特征是所说的合金成份为(重量%):Ag57.0~58.1,Cu21.0~22.9,In7.0~18.9,Sn3.0~12.0,Ni0.1~1.5。
2、如权利要求1的合金,其特征是合金的成份为(重量%):Ag57.6,Cu22.4,In7.7~14.9,Sn4.9~12.0Ni0.1~0.5。
3、如权利要求1和2的合金,其特征是在所说的合金中,Ag-Cu之和为80重量%,In+Sn+Ni之和为20重量%。
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Cited By (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN1075416C (zh) * 1998-04-01 2001-11-28 北京有色金属研究总院 焊接不锈钢容器的低熔点低蒸气压钎料合金粉及制法
CN102029484A (zh) * 2010-12-15 2011-04-27 常熟市双华电子有限公司 一种用于电子器件封焊的低银电真空钎料
CN101569967B (zh) * 2009-06-16 2011-05-11 贵研铂业股份有限公司 一种含有Si和Ga的铜-银合金低蒸汽压钎料及其应用
CN102767654A (zh) * 2012-08-06 2012-11-07 许春钢 一种用波纹弹性套筒来密封焊接管道的方法
CN103846570A (zh) * 2014-03-06 2014-06-11 河南晶泰航空航天高新材料科技有限公司 一种钎焊高体积分数碳化硅颗粒增强铝基复合材料的银基钎料的制备方法
CN104526181A (zh) * 2014-12-03 2015-04-22 浙江亚通焊材有限公司 一种应用于真空电子器件钎焊封接的电真空银基合金钎料及其制备方法
CN103406684B (zh) * 2013-08-01 2016-01-06 中国航空工业集团公司北京航空材料研究院 一种银-铜-铟-镍中温钎焊料
CN111805040A (zh) * 2020-06-30 2020-10-23 北京航空航天大学 一种适用于超高真空电子器件封接钎焊的金基钎料

Families Citing this family (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE10319888A1 (de) 2003-04-25 2004-11-25 Siemens Ag Lotmaterial auf SnAgCu-Basis

Cited By (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN1075416C (zh) * 1998-04-01 2001-11-28 北京有色金属研究总院 焊接不锈钢容器的低熔点低蒸气压钎料合金粉及制法
CN101569967B (zh) * 2009-06-16 2011-05-11 贵研铂业股份有限公司 一种含有Si和Ga的铜-银合金低蒸汽压钎料及其应用
CN102029484A (zh) * 2010-12-15 2011-04-27 常熟市双华电子有限公司 一种用于电子器件封焊的低银电真空钎料
CN102029484B (zh) * 2010-12-15 2012-11-07 常熟市双华电子有限公司 一种用于电子器件封焊的低银电真空钎料
CN102767654A (zh) * 2012-08-06 2012-11-07 许春钢 一种用波纹弹性套筒来密封焊接管道的方法
CN103406684B (zh) * 2013-08-01 2016-01-06 中国航空工业集团公司北京航空材料研究院 一种银-铜-铟-镍中温钎焊料
CN103846570A (zh) * 2014-03-06 2014-06-11 河南晶泰航空航天高新材料科技有限公司 一种钎焊高体积分数碳化硅颗粒增强铝基复合材料的银基钎料的制备方法
CN104526181A (zh) * 2014-12-03 2015-04-22 浙江亚通焊材有限公司 一种应用于真空电子器件钎焊封接的电真空银基合金钎料及其制备方法
CN111805040A (zh) * 2020-06-30 2020-10-23 北京航空航天大学 一种适用于超高真空电子器件封接钎焊的金基钎料

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