铜磷基钎料研究现状及发展
时间:2022-12-03 20:53 来源:毕业论文 作者:毕业论文 点击:次
金属材料由于其硬度较高能为电子元器件的生产提供它所必要的物理性能和机械性能。根据不同的电子设备的材料需要不同的要求,选择金属材料时需要做出相应的调整。例如,有时需要利用降低电导率来提高强度,然而有时又需要降低强度来提高热膨胀系数。以上的两个只是简单的性能调整方法[13]。在实际的应用中,除了考虑物理性能和机械性能外,还需要考虑它的经济效益和工艺可行性。86379 铜的金属性能非常优异,所以能够在铜和铜合金的领域广泛应用。然而铜金属的熔点高达1083℃,这就使得加工温度需要很高,工艺方面的缺陷很大程度上影响了它的使用。因此,科学家们通过添加磷锡镍等元素来降低它的熔点以便于改善性能,从而扩大应用范围。磷元素就是一种能够降低铜基钎料熔点的元素,并且因为这类铜磷钎料工艺性能比较好,价格低,最主要的一点是铜磷基钎料钎焊铜母材时不需要加钎剂,这是由于铜磷钎料有自钎效果[13]。所以一般铜磷钎料应用广泛,在日常的生产活动中随处可见。铜磷钎料钎焊温度和银基钎料很接近,熔点不是很高,对设备要求不是很高它的流动性也很不错,因此可以很好地润湿铜。因为使用铜磷钎料可是使得钎焊接头的强度很高,接头的脆性很小,而且钎料的熔化温度不高,同时有优秀的焊接物理化学性,自钎效果和价格优势等特点,因此被学者认为在中低温度区间代替银基钎料最有可能的金属。但是,传统的铜磷钎料也有它的缺点,因为钎焊过程中有极大可能得到Cu3P化合物,而这脆性化合物,因此就使得铜磷钎料只能在加热或在轧制下使用,从这个角度来讲,所得到的接头韧性和强度都要比银基钎料逊色,所以就没有必要使用这种钎料。还有由于钎料自身很难以加工,以传统方法制成薄带需要极其大的成本,工艺生产根本不可能。其次,由于磷铜合金润湿黑色金属比较差,与铁和镍相互之间容易生成脆性相,耐腐蚀耐硫化性能也不尽如人意,因此这种钎料的应用也受到硬性条件的压制,并不能在目前完全取代银基钎料。论文网 根据上文的分析,钎料的箔带化是铜磷钎料一个急需解决的问题,一旦突破口打开,将会迅速扩展它的应用范围。采用快速凝固技术很容易实现钎料的箔带化,这项技术便于加工成自己想要的形状,最主要的是采用快速凝固技术制得的箔带成分均匀,偏析小、具有浸润性好、无污染、成本低等优点[12]。因此,这项技术获得越来越多的国家的认同。 国内外在改善Cu-P钎料性能这一块非常活跃,主要研究的是它的脆性和可成型性方面,并取得一些成果,开发出一系列综合性能较好的新型铜磷钎料开始取代部分Ag基钎料,其中最值得重点关注的是美国采用急冷技术制取的非晶态钎料,不仅综合性能好,而且工艺大为简化 [13],从各个方面都达到一个平衡。国内的理论研究跟不上国外的步伐,或者说研究的方向不相同,主要研究出来并已发表的文献集中在了Cu-P基四元合金上,关于改变工艺参数对钎焊接头组织的影响、添加微量元素改进性能的研究以及微观连接机理方面的报道仍然较少。 在铜中加入磷主要有两个作用,一是根据Cu-P合金相图可以知道,磷可以显著的降低合金的熔点,当磷的质量分数当到达8。38%时,铜磷合金能够产生低熔点共晶,其共晶的熔点在714℃左右[1]。钎料中添加P之后,就可以不需要钎剂,因为P的自钎作用防止了焊件表面的氧化,所形成的还原产物又可以与氧化铜产生液态的复合氧化物,在母材表面覆盖。为了降低母材被氧化的可能性,目前国内外研究者们做了很多的深入的研究。日本大阪大学焊接研究所的冈山男永教授和竹深正博士对铜磷锡三元合金相图做基础研究后,对铜磷锡系的钎料在打磨好的铜板上的铺展性能进行测试[20]。结果表明,如果使钎料在700℃保持良好的铺展性必须含有至少10%的锡,但是如果一味的提高锡的含量,对钎料的铺展性能影响不是很大。在锡的含量保持不变时,磷的含量控制在5~7%的钎料的铺展润湿性最好,所以他们认为,在700℃下如果要获得良好的铺展润湿性铜磷锡钎料应该包含5~7%P、10%Sn或4~5%P、0。15Sn,Sn和P的含量过分高会让基体的金属溶蚀。为了简化工序,方便操作,从而降低工艺成本,提高铜磷钎料的塑性,科学家们通过快速凝固技术,夜以继日,目前已经研制出了很多不同成分的快冷铜磷钎料。 (责任编辑:qin) |