高能球磨制备金锡合金钎料.

1、第62卷第1期有色金属 Vol162,No11 2010 年 2 月 NonferrousMetals February.2010 高能球磨制备金锡合金钎料 陶静梅，朱心昆，李才巨,徐孟春 (昆明理工大学材料与冶金工程学院，昆明650093) 摘要:采用高能球磨法制备金锡共晶合金钎料，研究球磨后样品的微观组织 随球磨时间的演变规律。XRD的检测结果表 / S明，随着球磨时间的延长，球磨后的样品中依次出现 金锡合金;钎料;高能球磨;机械合金化;金属间化合物中图分类 号:TG113112;TG146131;TG146114 文献标识码:A 文章编号:1001- 0211(2010)01-0035-

2、05 根据熔化温度的不同，钎料通常可以分为硬钎 料(熔点较高)和软钎料(熔点较低)。Pb/Sn系合金钎料是软钎料的代表，通常用于电 子封装领域。而硬钎料，如An2Sn系合金钎料,具有高的热稳定性和长期的可靠性, 通常用于光电子封装领域1-8。Au2Sn合金相图中包含两个共晶反应，其中富金区 的共晶合金(Au-2915%Sn),由于具有相对较低的熔点(280E )、低弹性模量、高热 导率、高耐蚀性和高接头强度，以及良好的润湿性和漫流性，是最常应用的金锡系 合金钎料。 富金区金锡合金相图如图1所示10。由于Au和Sn的负电性差别较大(Au的负 电性为213,Sn的负电性为118),因而两者之间会形

3、成稳定的金属间化合物。 在280C,含Sn量为2915%时，发生的共晶反应L a Z随着温度降低，在190C, 含Sn量为 / 1610%时，发生包析反应Z： Z +S -11。在190C / 以下，尚未发现Z相的存在,而Z和S均为稳定态，因 9 图1富金区金锡合金相图10 Fig11 Gold2richporti onin Au2S nphasediagram 由相图可知,含Sn量为2915%的Au2Sn共晶 合金,其共晶点两边(特别是富金区)具有陡峭的液相线，若合金成分向富金区偏离 1%Au,将会导致合金熔点上升约30C。因此，对于该共晶成分的金锡合金钎料而言 精确控制合金成分和焊接温度是

4、进行成功焊接的必要条件。 传统铸造法制备的该成分的Au2Sn共晶合金, f 在室温下由Z相和S相组成，呈现极大的脆性，无法用常规成型方法加工成符合使用 要求的焊接材料。而目前国内外集中采用的多层复合冷轧制技术，由于难以精确控 制Au与Sn的反应量，致使钎焊性能降低。 采用高能球磨的方法制备 Au22915%Sn共晶合金,为制备金锡共晶钎料提供了新的 加工手段,且完全实现了 Au2Sn合金的真实化学比。通过研究球磨后混合粉末的 组织随球磨时间的演变规律，初步建 12-17 1 此该成分的金锡共晶合金在室温条件下，其相组成为相(Au5Sn)和S相(AuSn)。 Z (Au5Sr相为密排六 S方结构,含Sn量为1617%。相(AuSn)是金属间化合物，熔点为41913C,具有NiAs 型结构(六方晶系)。 S相是非化学计量型化合物，Sn在其中的含量为5010%5015%,其化学式可以更精 确的表示为 1,9-11 1064.4 |IHH9 am 400 r i k 2tlJO .W Alomic Purceni Sn wi% Sn -10 苗 2 2n 已I :話 Au1-xSn(0100 x 0102) 收稿日期:2007-10 -23 基金项目：云