新型高硅鋁合金的釬焊工藝研究.pdf

1、新型輕質(zhì)20～70wt%Si-Al合金已被證明是一種綜合性能基本滿足先進電子封裝要求的材料體系。最重要的是，該系列材料具有較低的可控熱膨脹系數(shù)、輕質(zhì)、易加工等性能特點，可以通過成分優(yōu)化設(shè)計，實現(xiàn)與芯片等半導(dǎo)體材料(如：硅和砷化鎵)相匹配的低熱膨脹系數(shù)。其次，該系列材料還具有可再加工性等性能特點。然而，在與此系列材料的推廣應(yīng)用密切相關(guān)的釬焊性能和封裝接頭熱疲勞性能方面，國內(nèi)開展研究的還比較少。
　　由于高Si-Al合金中含有大量的硬

2、質(zhì)硅相，釬料對該系列材料的潤濕性能較差，用普通的軟釬焊方法難以實現(xiàn)有效連接，因此試驗中采用了在65Si35Al合金基體上進行先化學預(yù)鍍Ni，再分別鍍Ni-Cu-P、Au和Cu層的方法，有效地改善了它的軟釬焊性能。采用Sn-Pb、Sn-Ag-Cu、Sn-In、Sn-Bi幾種軟釬料對不同鍍層的65Si35Al合金試樣進行爐中軟釬焊試驗分析，內(nèi)容包括利用金相顯微鏡、帶有能譜分析(EDS)功能的掃描電子顯微鏡等測試手段，對焊接接頭的微觀組織結(jié)構(gòu)

3、及形貌、物相成分等進行檢測，探討了釬焊工藝參數(shù)對65Si35Al合金的釬焊接頭質(zhì)量的影響，分析了接頭產(chǎn)生宏觀缺陷和微觀缺陷的原因以及釬料對不同鍍層潤濕性能的差別。此外，還對部分試樣接頭進行了熱疲勞試驗。主要研究結(jié)論如下：
　　(1)無論是鍍Ni-Cu-P，鍍Au還是鍍Cu，均可實現(xiàn)高Si-Al合金的表面涂覆，鍍層與基體母材、鍍層與鍍層的界面之間結(jié)合狀況良好。
　　(2)65Si35Al合金鍍層試樣的斷面顯微分析表明，Ni-C

4、u-P鍍層、Au鍍層、Cu鍍層與母材區(qū)均發(fā)生了一定程度的元素擴散，界面結(jié)合狀況良好。
　　(3)鍍后65Si35Al合金試樣釬焊接頭顯微分析表明，無論Ni-Cu-P鍍層還是Au鍍層均與釬焊層、鍍層與基體母材65Si35Al合金，鍍層與鍍層的界面之間均發(fā)生了一定程度的元素擴散，界面結(jié)合狀況較好。
　　(4)相同釬料不同鍍層相比，釬料對Au鍍層的潤濕性能最好，且Au元素在焊后完全擴散到整個焊縫中心，而Ni鍍層與釬料之間只有少許擴