一種用於焊接金或金合金的軟釺料及其製備方法

2023-10-05 20:14:59 1

一種用於焊接金或金合金的軟釺料及其製備方法
【專利摘要】本發明涉及一種用於焊接金或金合金的軟釺料及其製備方法，屬於電子器件的軟釺焊【技術領域】。將In、Pb、Ag和InCe中間合金放入石墨或氧化鋁坩堝中，在氬氣氣氛保護下加熱，加熱溫度500～550℃，保溫25～35min，澆鑄成錠，然後拉拔成釺料絲。本發明的軟釺料以In和Pb為基體，釺料的熔點與傳統錫鉛釺料接近，即180～210℃。金元素在銦鉛合金釺料中的溶解少，減少和避免釺焊後在釺料和母材界面形成脆性金屬間化合物相；添加少量Ag能在不提高釺料熔點的情況下，增加釺料的熔點和改善釺焊接頭的性能；添加微量稀土元素Ce可達到淨化融化釺料的目的，形成的CeIn3相可細化釺料晶粒。
【專利說明】一種用於焊接金或金合金的軟釺料及其製備方法
【技術領域】
[0001]本發明涉及一種用於焊接金或金合金的軟釺料及其製備方法，屬於電子器件的軟釺焊【技術領域】。
【背景技術】
[0002]金、金合金和鍍金件釺焊時，無論是採用傳統的錫鉛釺料，或者無鉛釺料施焊，均會發生金元素向釺料溶解，冷卻時在交界面產生金屬間化合物AuSn4、AuSn2層，使釺焊接頭變脆。為了減少或清除界面脆性化合物的形成，可採用熔點高的金基軟釺料，如Au80Sn20、Au88Gel2、Au97Si3，它們的熔點分別為280°C、356°C和370°C，用這些釺料釺焊時，由於釺料熔點高，不能用烙鐵加熱，也不能用以松香為主體的釺劑，僅適用於保護氣體釺焊，大大限制了這些釺料的應用領域。
[0003]釺焊手冊(機械工業出版社，2008版)推薦一種軟釺料，其成分為In50Pb50，該釺料的熔點為208°C，可配合電烙鐵和松香釺劑進行釺焊。使用In50Pb50釺料釺焊金及其合金，金元素向釺劑的溶解大大減少，可控制界面金屬間化合物的形成，但釺料本身太軟，金合金釺焊接頭的強度低。因此，有必要使In50Pb50釺料強化，以提高釺料和金合金釺焊接頭的強度。

【發明內容】

[0004]本發明的目的是為了克服採用傳統錫鉛釺料軟釺焊金或金合金時存在的釺焊界面金脆性問題，提出一種用於焊接金或金合金的軟釺料及其製備方法。
[0005]本發明的目的是通過以下技術方案實現的。
[0006]本發明的一種用於焊接金或金合金的軟釺料，以該軟釺料的總質量為100%計算，各組份含量如下:45%?55%Ιη、1.0%?2.5%Ag、0.01%?0.l%Ce、餘量為Pb。
[0007]本發明的一種用於焊接金或金合金的軟釺料的製備方法，步驟為:將In、Pb、Ag和InCe中間合金放入石墨或氧化鋁坩堝中，在氬氣氣氛保護下加熱，加熱溫度500?550°C，保溫25?35min，澆鑄成錠，然後拉拔成釺料絲。
[0008]Ag以銀粉形狀加入；為了減少Ce在熔煉時的耗損，稀土元素Ce以95In_5Ce中間合金形式加入。
[0009]該軟釺料以銦和鉛為基體，組成的合金具有合適的熔點。添加Ag的目的是提高釺料的強度，Ag和In形成Agln2化合物相，可增加釺料的硬度和提高其強度，但Ag也能升高釺料的熔點；加Ag量太多也會使釺料發脆。稀土元素Ce能使釺料淨化，同時Ce同In能形成CeIn3相，使釺料晶粒細化，也能適當提高釺料強度。
[0010]有益效果
[0011]本發明的軟釺料以In和Pb為基體，釺料的熔點與傳統錫鉛釺料接近，S卩180?210°C。金元素在銦鉛合金釺料中的溶解少，減少和避免釺焊後在釺料和母材界面形成脆性金屬間化合物相；添加少量Ag能在不提高釺料熔點的情況下，增加釺料的熔點和改善釺焊接頭的性能；添加微量稀土元素Ce可達到淨化融化釺料的目的，形成的CeIn3相可細化釺料晶粒。
【具體實施方式】
[0012]下面結合實施例對本發明作進一步說明。
[0013]實施例1
[0014]將44.05g的In、Ig的Ag、53.95g的Pb和Ig的InCe中間合金放入氧化招i甘禍中，在氬氣氣氛保護下加熱，加熱溫度50(TC，保溫30min，澆鑄成錠，然後拉拔成釺料絲；
[0015]將拉拔後的釺料絲進行熔點測試，結果表明其熔點為185?210°C。
[0016]將拉拔後的釺料絲對2塊Au60Ag30Cul0搭接板材進行焊接。釺焊接頭的施焊規範如下:釺焊溫度:250°C，釺焊保留時間5sec，釺劑:低腐蝕松香釺劑。焊接完成後按照GB/T11363-2008《釺焊接頭強度試驗方法》對焊接接頭進行剪切強度，使用SEM進行界面化合物厚度測試。
[0017]先後測試了:
[0018]I)室溫下，接頭剪切強度為53.1MPa，界面化合物厚度為< I μ m。
[0019]2) 120°C高溫下，接頭剪切強度為29.4MPa。
[0020]3)高溫(100°C /15min)和低溫(_55°C /15min) 100次循環後，接頭剪切強度為5IMPa,界面化合物厚度為1.8 μ m。
[0021]4) 125°C /96h高溫存儲後，接頭剪切強度為54.1MPa，界面化合物厚度為4.8 μ m。
[0022]5) 150°C /96h高溫存儲後，接頭剪切強度為57.2MPa，界面化合物厚度為5.8 μ m。
[0023]可見接頭剪切強度會隨溫度上升有所降低，但經歷冷熱溫度循環後，其強度並未降低，界面化合物厚度經歷高溫後會有所增加。其他實施例見表I。
[0024]為與之對比，按照同樣的焊接規範對商用In50Pb50釺料和Sn63Pb37釺料進行了同樣條件下的剪切強度和界面化合物厚度測試。結果見表I。數據表明，用本發明釺料釺焊的Au60Ag30Cul0材料接頭剪切強度明顯高於用In50Pb50釺焊接頭的剪切強度。用本發明釺料釺焊的接頭界面化合物厚度大大低於用常規Sn63Pb37釺料釺焊的接頭界面化合物厚度。
[0025]表lAu60Ag30Cul0搭接板材的釺焊接頭性能
[0026]
【權利要求】
1.一種用於焊接金或金合金的軟釺料，其特徵在於:以該軟釺料的總質量為100%計算，各組份質量含量如下:45%?55%Ιη、1.0%?2.5%Ag、0.01%?0.l%Ce、餘量為Pb。
2.根據權利要求1所述的一種用於焊接金或金合金的軟釺料，其特徵在於:Ag以銀粉形狀加入。
3.根據權利要求1所述的一種用於焊接金或金合金的軟釺料，其特徵在於:稀土元素Ce以95In_5Ce中間合金形式加入。
4.一種用於焊接金或金合金的軟釺料的製備方法，其特徵在於步驟為:將In、Pb、Ag和InCe中間合金放入石墨或氧化鋁坩堝中，在氬氣氣氛保護下加熱，加熱溫度500?550°C，保溫25?35min，澆鑄成錠，然後拉拔成釺料絲。
【文檔編號】B23K35/40GK103862189SQ201410086547
【公開日】2014年6月18日 申請日期:2014年3月10日 優先權日:2014年3月10日
【發明者】李睿, 丁穎, 葉壯, 楊淑娟, 季俊峰, 孟令通 申請人:北京控制工程研究所