摘 要

无镉中温银基材料作为一种环保型钎焊材料，熔点适中，强度大，延展性能及耐腐蚀性能优良，导电、导热性能好，被普遍运用于飞行、家电、计算机等多个领域。微电子封装是当代材料领域的前沿技术，有着广阔的应用前景。电磁成形对成形粉末原料具有明显的优势。它利用瞬间放电产生的脉冲载荷使材料成形，压制速度快，减少了传统工艺的缺陷。本文采用电磁压制工艺制备钎料薄片，通过理论分析、工艺实验、显微分析的方法对Ag58Cu22In10Sn10银基钎料进行研究。以烧结温度参数为变量，对多种烧结温度下制得的钎料薄片进行钎料润湿铺展性能试验和紫铜板对接接头钎焊试验，探求烧结温度对钎料组织机能的影响。结果表明：在一定的烧结温度范围内，烧结温度越高，试样润湿铺展面积越大,钎焊焊缝的力学性能更好，接头微观组织结构越优良,钎焊性能增强。

关键词：无镉中温银基钎料，电磁压制，烧结温度，钎焊性能

Abstract

As one kind of environment-friendly brazing material，Cadmium-free silver-based solder with medium temperature has moderate melting point, high strength, good ductility and corrosion resistance, pretty Conductive and heat conduction performance. Those good conditions make it has a broad application prospects in aerospace, household appliances and computer products. Microelectronics packaging has a broad application prospect, it is a cutting-edge technology in the field of contemporary materials. Electromagnetic forming has obvious advantages in forming powder material. It uses instantaneous discharge pulse load shape material to reduce the defect of the traditional process. This paper adopts the electromagnetic press forming process handle alloy powder. Theoretical analysis, process means tests and microscopic analysis are used to research electromagnetic press forming Ag58Cu22In10Sn10 solder. To make the sintering temperature as variables, , research sintering process parameters on the microstructure and properties of solder sintered body. For various sintering temperature of solder chip solder wetting spreading performance test and brazing copper plate butt joint test, study the influence of sintering temperature on the solder organization performance. The results showed that within a certain range of sintering temperature, the higher sintering temperature is, the greater wetting spreading area of sample you will get; the better mechanics properties of the brazing seam is, the better joint microstructure would be. And the brazing property will be better.

Key words: cadmium-free silver solder; electromagnetic Compaction; sintering temperature; brazing property

目录

摘 要 I

Abstract II

第一章 绪论 1

1.1选题的背景及意义 1

1.2银基钎料及其钎焊方法 1

1.2.1无镉中温银基钎料的研究进展 1

1.2.2钎料钎焊工艺应用 2

1.3本文研究内容 3

第二章 Ag-Cu-In-Sn系钎料制备及焊接试验 4

2.1银基钎料的制备 4

2.1.1材料的选择 4

2.1.2合金粉末处理 4

2.1.3电磁压制设备及工艺 5

2.1.4液相烧结试验 7

2.2钎焊实验 9

2.2.1钎焊钎剂、母材选择 9

2.2.2钎焊实验准备及接头设计 10

2.3实验技术路线 11

第3章实验研究内容 12

3.1润湿铺展试验 12

3.1.1润湿铺展实验原理 12

3.1.2 润湿铺展性试验结果分析 13

3.2钎焊试验力学性能与显微组织分析 15

3.2.1钎焊实验过程 15

3.2.2紫铜板对接接头外观分析 15

3.2.3紫铜板对接接头显微组织分析分析 16

3.2.4 紫铜板对接接头力学性能分析 19

3.3小结 20

第四章全文总结和展望 22

4.1全文总结 22

4.2展望 22

参考文献 24

致谢 25

第一章 绪论

1.1选题的背景及意义

现代电子技术的飞速发展推动着电子产品向小型化、便携式、多功能、高可靠性以及低成本等方向发展，微电子产业已成为社会的支柱型产业^[1]。封装作为微电子的关键型技术，销售份额占微电子产业总份额的40%~60%^[2]。考虑到微电子封装的微细特征，加工过程也越来越精细，同时对钎焊材料的加工成型性能以及钎焊性能提出了更高的要求。

钎焊材料根据合金成分可分为Al基、Cu基、Ni基、Ag基、Sn-Pb基、Mn基等数十种类型。钎料根据其熔点分为硬钎料（450℃以上）和软钎料（450℃以下）。硬钎料是铝、铜、银、镁、锰、镍、钴、金、钯、钼、钛及其合金，软钎料是锡、铅、铋、铟、镉、锌及其合金。Ag钎料作为应用很广的硬钎料，由于融化温度低，润湿性好，操作容易，强度高，在各种介质中的耐腐蚀性好，并且可钎焊除铝、镁及其他熔点很低的金属以外的大多数金属和合金，成为钎焊过程中十分重要的钎焊材料^[3]。

典型的共晶型银基钎料是Ag-Cu钎料。为降低熔点，改善钎焊工艺性，通常加入Zn、Cd、Sn、Mn、Ni、Ga、In、Si、Ti等合金元素，构成三元或多元合金^[4]。加入镉元素降低其固液相线温度，同时还能减小其熔化温度区间，具有工艺性、熔点、润湿性等能力上的优势^[5]。但镉作为一种有毒元素长期接触会对人体的肾脏、肝脏、心血管以及骨骼有着很大的危害。含镉银基钎料在工业中的应用，导致镉元素增加，威胁着人类的健康，现已被多国明令禁止用于家电等领域。无镉银钎料的研制开始受到焊接领域学者和工程技术人员的广泛关注与重视，如何提高无镉银基钎料的钎焊性能被提上研究日程。