70％SiCp-Al復(fù)合材料的潤濕及釬焊研究.pdf

1、高體積分?jǐn)?shù)（≥50％）SiC顆粒增強(qiáng)鋁基復(fù)合材料（SiCp/Al）在電子封裝領(lǐng)域具有非常廣闊的應(yīng)用前景，有望完全替代目前使用的可伐合金成為新一代的電子封裝材料。然而，由于其增強(qiáng)體與基體之間巨大的物理力學(xué)性能差異，使得高體積分?jǐn)?shù) SiCp/Al復(fù)合材料的連接具有較大困難。雖然熔化焊、擴(kuò)散焊、瞬間液相連接和釬焊等方法在一定條件下都能實(shí)現(xiàn)對高體積分?jǐn)?shù)SiCp/Al復(fù)合材料的連接，但是目前還沒有一種方法能夠純熟應(yīng)用。釬焊由于加熱溫度較低，且釬焊

2、后材料變形、殘余應(yīng)力小，因此在連接高體積分?jǐn)?shù) SiCp/Al復(fù)合材料上更具有潛力。本文以70vol.%SiCp/Al復(fù)合材料為研究對象，制備了不同Mg含量的Al-Cu-Si-Mg（Al-20Cu-6Si-xMg，x=0、1、3、5，質(zhì)量比）釬料，并對該釬料的顯微組織、熔化特性、物相、耐腐蝕性、拉伸強(qiáng)度等性能進(jìn)行了測試分析，考察了自制Al-Cu-Si-Mg釬料和商用Sn-3.5Ag-0.5Cu釬料對70vol.%SiCp/Al的潤濕性、釬

3、焊及其界面與接頭性能。
　　本研究主要內(nèi)容包括：⑴Mg能夠與Al形成低熔點(diǎn)共晶而降低釬料熔點(diǎn)，該四種Al基釬料的固相線溫度分別為516.8℃、506.8℃、504.8℃和503.9℃，液相線溫度分別534.3℃、531.9℃、529.8℃和531.4℃。Al-Cu-Si釬料主要由α(Al)基體、Al2Cu和Al2Si組成，而Al-Cu-Si-Mg釬料主要由α(Al)基體、Al2Cu、Al2Si和Mg2Si組成。由于Mg2Si具有良

4、好的固溶強(qiáng)化作用，固溶處理后釬料的拉伸強(qiáng)度顯著提高，最高達(dá)到了308.6 MPa。由于釬料中Mg2Si的溶解比氧化膜的形成更快，所以Mg含量越高，氧化膜變薄，從而降低釬料的耐腐蝕性。⑵對四種Al基釬料在SiCp/Al復(fù)合材料上的潤濕性測試表明，Mg能夠去除釬料和母材表面的氧化膜，提高釬料在母材上的潤濕性。含Mg量為1%、3%、5%的Al-Cu-Si-Mg釬料在SiCp/Al復(fù)合材料上的接觸角分別為143.7°、132.6°和125.5°

5、。對Sn-3.5Ag-0.5Cu釬料在鍍鎳前后SiCp/Al復(fù)合材料上的潤濕性測試發(fā)現(xiàn)，S n-3.5Ag-0.5Cu幾乎完全不潤濕SiCp/Al復(fù)合材料，而對鍍鎳后SiCp/Al復(fù)合材料表面具有良好的潤濕性，即在400℃時(shí)的接觸角為19.4°。⑶在580℃時(shí)，四種Al基釬料釬焊未鍍鎳SiCp/Al復(fù)合材料獲得的釬焊接頭的剪切強(qiáng)度分別為25.3、33.6、36.3和40.7 MPa，而采用最高含Mg量的釬料（Al-20Cu-6Si-5M