摘 要

合金钎料具有高热导率、高强度、免助焊剂等优异性能，在高可靠电路封装、芯片焊接等方面受到了广泛的关注。AuSn20共晶钎料的熔点为278℃，是目前熔点在280-360℃内唯一可以替代高熔点铅基合金(PbSn5)的最佳钎料。由于80%AuSn合金极脆,多年实践表明，采用通常加工成形方法不能制成所需规格的箔带材。目前制备钎料薄带的常用方法有叠层复合法、电镀沉积法、铸造轧制法、机械化合金法、快速凝固法等。金锡叠层法主要分为叠层复合法和叠层扩散法。

本次进行的实验是通过快速凝固制备Au-Sn共晶钎料薄带，消除粗大初生相，细化显微组织，然后通过韧化退火以及热压延得到具有一定加工性和良好焊接性能的最终尺寸薄带。研究单辊快速凝固技术改善Au-Sn共晶合金钎料薄带的微观组织、成形加工性能以及焊接性能，对推进电子封装产业发展、丰富难成形材料制备加工理论与方法具有重要意义和经济价值。

本文主要研究通过快速凝固工艺制备 AuSn20 钎料薄带，然后对薄带进行韧化退火处理，得出最佳韧化退火工艺参数，并考察韧化退火工艺对薄带组织性能的影响。得出主要结论：220℃退火时，随着退火时间的增加，薄带韧性不断增加。240℃和 260℃退火时，随着温度的增加，韧性先增大后减小，当退火温度为260℃退火2小时后，薄带韧性达到最大值。

关键词：快速凝固，AuSn20共晶合金，韧化退火

Abstract

The alloy solder has high thermal conductivity, high strength, no flux, etc., which is widely concerned in high reliability circuit packaging, chip welding and so on. AuSn20 Eutectic solder melting point is 278 ℃, melting point is the only alternative to within 280-360 ℃ high melting point of lead alloy (PbSn5) the best solder。Due to the fact that 80% of AuSn alloy is very brittle, years of practice have shown that it is not possible to make the type of foil with the required specification.At present, the common methods of preparing the solder thin strips are laminated and complex, electroplating deposition, casting rolling, mechanical alloy and rapid solidification。

This experiment is Au - Sn eutectic solder through rapid solidification strip, eliminate gross primary phase, refined microstructure，then through the annealed annealing and good processability and hot rolling obtained the final size of the thin belt welding performance. Research single roller rapid solidification technology to improve the Au - Sn eutectic alloy solder strip microstructure, forming and welding performance of performance, to promote the development of electronic packaging industry, rich difficult forming material preparation processing theory and the method is of great significance and economic value.

Manufactured by rapid solidification in this paper, we study AuSn20 solder thin belt, and then to annealed strip annealing treatment, it is concluded that the best toughening annealing process parameters, and annealed annealing process on the properties of thin belt organization.The main conclusions are as follows: 220 ℃ annealing, with the annealing time increases, the toughness of the strip increases. 240 ℃ and 260 ℃ annealing, with the increase of temperature, the toughness first increased and then decreased, when the annealing temperature of 260 ℃ annealing 2 hours, the strip toughness to reach the maximum.

Key word：Rapid solidification, AuSn20 eutectic alloy, toughening annealing

目录

摘要 I

Abstract II

第1章 绪论 4

1.1薄带制备常用方法 4

1.1.1 叠层复合法 4

1.1.2机械化合金法 4

1.1.3熔铸增韧工艺 5

1.2熔体处理工艺工艺 5

1.3快速凝固法 6

1.3.1 快速凝固技术简介 6

1.3.2 快速凝固实现方法 7

1.4 快速凝固钎料 9

1.5 AuSn20 钎料基本性能 10

1.6实验目的及意义 11

第2章 实验内容 12

2.1铸造轧制工艺 12

2.2快速凝固工艺 12

第3章 AuSn20 钎料退火实验 13

3.1快速凝固 AuSn20 合金薄带韧化退火处理 13

3.1.1韧化退化工艺对钎料薄带显微组织和成分的影响 14

3.1.2 AuSn20 共晶钎料薄带 240℃ 退火 16

3.1.3 AuSn20 共晶钎料薄带 260℃ 退火 18

3.1.4韧化退化工艺对钎料薄带物相的影响 19

3.2韧化退化工艺对快速凝固 AuSn20 共晶钎料薄带韧性的影响 20

3.3韧化退化工艺对快速凝固AuSn20薄带熔化凝固的影响 21

3.3.1退火 AuSn20 钎料薄带熔化特性测试 22

3.3.2 退火 AuSn20 钎料薄带 DSC 凝固测试 23

第4章 结论 26

参考文献 27

致谢 29

第1章 绪论

合金钎料具有高热导率、高强度、免助焊剂等优异性能，在高可靠电路封装、芯片焊接等方面受到了广泛的关注。AuSn20共晶钎料的熔点为278℃，是目前熔点在280-360℃内唯一可以替代高熔点铅基合金(PbSn₅)的最佳钎料^[1-2]。

由于80%AuSn合金极脆,多年实践表明，采用通常加工成形方法不能制成所需规格的箔带材。美国在20世纪80年代中期开发出具有实用要求的合金态AuSn20箔带材及其深加工系列产品，但其制造方法并未公开。我国多年来电子新产品制造所需金锡钎料系列产品几乎全部进口，严重制约我国信息产业高新技术产品的发展。国内有公司发明出一种脆性金锡共晶合金箔带材的制造新方法，采用该方法制造的AuSn₂₀合金箔带材规格为0.02～0.10毫米，熔点280℃（和微观结构与理论相当），具有优良的可冲制性^[6-7]。同时，还开发出AuSn20合金钎料深加工产品——预成形焊环（框）、定尺焊片和覆有AuSn20焊环的复合封装盖板等系列化新产品；建立了一条年生产力为15千克以上的AuSn20系列产品中试生产线，并开始小批量生产，系列产品制造工艺稳定；制定了相应产品的企业标准。该创新成果的取得，结束了我国此类产品全部依赖外国进口的历史，填补了我国高新技术领域所需金锡合金钎料系列产品国产化空白，效益显著。目前，该系列产品在多种高新技术领域电子产品制造中获得应用，用量正逐年增加，部分产品已出口美国。