ZnAIMg-xIn高温无铅钎料的显微组织及性能研究.pdf

学兔兔 停荡 钎焊专题 巧 ． ZnAIMg-xIn高温无铅钎料的显微组织及性能研究 北京工业大学材料科学与工程学院(100024) 闰 鑫 杨晓军 李建勇 雷永平 摘要 通过在近共晶组织Zn4A13Mg合金中适量添加 In，得到了ZnA1Mgln四元高温无铅钎料。研究了In的添 加量对ZnA1Mg-xln钎料的熔点、显微组织、电阻率及铺展面积的影响。结果表明：微量 In的加入可适当降低钎料 的熔点，而随着 In含量 (2％)的增加，在合金中出现了互不相容的两相，合金的显微组织趋向于不均匀化。 关键词： 高温无铅钎料 合金化 ZnAIMg-xln 中图分类号： TG425 ℃ ，通过加入第四组元可进一步降低合金的熔点。 0 前 言 文中研究 了在 Zn4A13Mg合金中添加微量 In的 高温钎料是指熔点高于260oC的合金钎料，在先 ZnA1Mgln四元合金体系，考察了In含量对合金的熔化 进电子封装领域中有重要应用。传统的高温钎料主要 温度范围的影响，对合金的显微组织进行了观察，并对 是高铅钎料 Pb5Sn和 Pbl0Sn，熔点分别为 305cCl和 合金的电阻率和铺展面积进行了表征。 310 ，曾广泛应用于电子产品的一级封装、汽车电路 1 试验材料与方法 板钎焊、航空卫星等行业。 随着社会的发展，人们对健康、环保的要求越来越 1．1 钎料合金的制备 高，电子产品的无铅化势在必行。在无铅钎料的研究 Zn4A13Mgxln钎料合金选用纯度 ≥99．95％的锌 中，用于替代Sn-37Pb共晶钎料的低熔点无铅钎料的研 块、铝块、镁块和纯度 ≥99．99％的铟块 (质量分数)。 究相对成熟，而含铅高温钎料一直没有找到合适的无 合金在 sG5—10型坩埚电阻炉中熔炼，熔炼温度为 铅替代钎料。因此，欧洲等发达国家在立法规定禁止 660℃。为防止高温氧化，熔炼过程中采用LiC1和KC1 使用具有毒性的有铅钎料的同时¨J，对高温含铅钎 的混合盐保护。每隔 10rain用石英玻璃棒充分搅拌， 料的使用暂时豁免。但随着技术的进步和环保要求的 40rain后随炉冷却，得到钎料合金。 提高，高温钎料的无铅化是必然趋势。因此，新型高温 采用上述熔炼工艺制备了4种不同配比的ZnA1 无铅钎料的开发迫在眉睫。 Mgln四元钎料合金。分别为ZnA1Mg—lln，ZnA1Mg-2In， 目前，高温无铅钎料的研究主要集中在以下几个 ZnA1Mg一3In和ZnA1Mg-4In。其中ZnA1Mg为近共晶组 体系：Au基、Bi基和 zn．A1基无铅钎料。作为高温钎 成Zn4A13Mg，In在合金中的含量分别为 1％，2％，3％ 料，每一种合金都有其优势和劣势 J。Au基无铅钎 和4％。作为对比，采用相同工艺制备了近共晶组成的 料 Au20Sn因大量使用Au而导致成本提高，限制了其 Zn4A13Mg合金 。 广泛应用。Bi基无铅钎料BiAg合