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金锡预成型焊片的工艺

  随着光电和电子行业的发展,金锡共晶合金焊料作为一种新型的gao性能无铅焊料出现在各种不同的应用领域,国内外近年来对金锡共晶合金焊料研究的也非常的多.金锡共晶合金焊料的优点非常的多:很高的强度,良好的抗热疲劳性,润湿漫流性好,同时可以应用于免助焊剂焊接工艺,这些优点使金锡共晶合金焊料成为光电和电子封装中非常理想的焊接材料.但是金锡共晶合金焊料脆性大,加工成型极为困难,严重限制了金锡共晶合金焊料的发展. 所要研究的对象为金锡共晶合金预成型焊片,预成型焊片是一种金锡共晶合金焊料的比较常见的形式.一种新型金锡预成型焊片制备工艺:熔铸增韧法.该工艺首先将单质金锡按照共晶成分熔铸成共晶合金;然后在260℃下增韧退火1小时,研究表明通过增韧退火焊料的硬度从由初的180HV降低至125.3HV,成功的提高了焊料的韧性,使焊料顺利的冲裁出所需的形状.该工艺不但工序精简,制作出的焊片成份准确,外形精美,焊接性能也非常的好. 基于该工艺设计出一整套生产装备,成功批量生产出不同形状的预成型焊片,然后将这些焊片应用于两种比较典型的使用情形:光纤接头焊接和MEMS气密封装.通过焊接后的样品分析,发现焊片有着非常好的润湿性,焊接后的接头外形光滑,焊接***无空洞,气密性很好.

金锡合金预成型焊片的制备

    AuSn合金具有优异的抗劳疲性能、耐腐蚀性能、高热导率和免助焊剂等优点,是目前低温钎料中唯可以替代高熔点铅基合金的无铅钎料,被广泛应用于微电子和光电子器件的陶瓷封盖封装、金属与陶瓷封盖间的绝缘子焊接、芯片贴砖以及大功率激光器半导体芯片的焊接。目前已经投入应用的AuSn合金钎料制备技术,如叠层扩散法、熔铸增韧法等方法存在着合金化不充分,工艺周期长等不足。此外,对于AuSn合金在焊接中与基板间的界面反应研究较少,无法为焊接工艺的优化提供可靠的理论参考。本研究在熔铸拉拔法工艺的基础上,改进熔铸工艺及压延工艺参数,利用真空熔铸工艺制备出的金锡合金预成型焊片。调整原料中Au元素比例与浇铸温度,研究合金铸锭显微***的变化,以及对合金成分、导电率及熔点的影响;采用不同的压延温度与单道次变形量制备金锡箔带,分析研究压延参数对箔带表面质量及铺展系数等性能的影响;使用扩散焊接技术,制备AuSn/Cu焊点,研究钎料焊接性能,及焊接参数对焊点可靠性的影响,研究焊接温度及保温时间AuSn/Cu之间界面反应速率的影响。

金锡预成型焊片界面反应

金川岛新材料科技（深圳）有限公司创立于2009年6月,致力于精密电子封装材料、新型焊接材料的研发、生产、销售于一体的创新技术型企业，是国内高精密电子装配材料方案解决提供厂商。      

   浇铸温度为400℃,原料中金锡质量比为79:21时真空熔铸、冷模浇铸可以得到具有细小岛屿状***的金锡合金铸锭。合金中主要存在ζ-Au_5Sn相与σ-AuSn相,两相比例与共晶成分接近。压延温度为140℃,单道次变形量为16%时,金锡箔带表面平整性好,无裂纹产生。AuSn/Cu界面反应实验表明,界面反应中金属间化合物(IMC)的厚度随着焊接温度与保温时间的增加而逐渐增大,IMC层由平直的层状结构向不规则的胞状结构转变。焊点的剪切强度随着IMC层的增厚而变化,在焊接温度为310℃、保温1h时,焊点剪切强度较高。在焊接温度为290℃/310℃,保温时间为0.5h/1h时,焊点剪切断口的断裂方式为韧性断裂,断裂位置位于IMC层与基板界面之间;焊接温度与保温时间继续增加时,断裂方式由韧性断裂向解理断裂转变,断裂发生在IMC层内部。