[发明专利]一种中温封接焊料

说明书

技术领域

本发明涉及一种焊接材料，尤其涉及一种中温封接用金基焊料合金。

背景技术

贵金属钎料已经有很长的使用历史。最初用来钎焊贵金属饰品，以后随着现代技术的发展在各种工业部门得到越来越广泛的应用。在有色金属钎料中，贵金属钎料占着主要的地位。熔点在600～900℃的钎料基本上都是贵金属钎料，尤其是钎焊温度要求在650～800℃范围的钎料，很难找到非贵金属钎料来代替。飞机、导弹、火箭上的一些重要部件，也必须用贵金属钎料钎焊。所以贵金属钎料的研制和发展一直为人们所重视。

金基钎料具有抗腐蚀性强，蒸汽压低并有很好的流动性及润湿性等优点。金基钎料可钎焊铜，镍，可伐合金和不锈钢等，特别适用于电真空器件以及航空发动机等重要零件的钎焊，所以在航空工业和电子工业中得到广泛的应用。

航天器中使用的各种电子器件的封装，需要使用多种焊料，特别是实现航天器的轻质化，电子元器件的轻质化占有重要位置，其中热沉材料的轻质化又是十分关键的。因此要求使用新一代的铝基热沉材料(表面镀Ni)。这种新的轻质热沉材料的焊接，要求钎焊温度低于铝材的熔点，又要高于400℃。如天地往返卫星、神舟号载人飞船、机载预警雷达等所用电子元器件都急待轻质化，要求尽快使用新型轻质铝基热沉材料，它们的封装焊接，都需要这种中温焊料。因此研制一种焊接温度在450～550℃范围的中温焊料，是保证航天用轻质化电子器件封装焊接急需解决的问题。

目前450～550℃温度范围的中温封接焊料，在国内外尚属空白，在已公开报导的各种类型的钎焊焊料中，没有任何一种焊料的焊接温度能够满足或接近这个要求，美、俄等国航天类电子器件的焊料使用和研制情况也无任何公开报导。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供一种熔化温度范围为450～550℃，同时具备优良可焊性能、抗氧化性能的中温封接焊料。

为了解决上述技术问题，本发明提供的中温封接焊料，其组份按重量百分比计：12.2～13.1的锗(Ge)、14.5～21.1的银(Ag)、余量为金(Au)和不可避免的杂质。

通常，本发明涉及的中温封接焊料含有(按重量％)：12.2～13.1的Ge、14.5～21.1的Ag、余量为Au和不可避免的杂质，其熔化温度为470～510℃，可满足目前航天轻质化元器件封装焊接温度为450～550℃的需要；

本发明的中温封接焊料可通过一般方法浇铸制造，即秤重金属原料，熔融制备合金，注意搅拌，以减少Ge相偏析，完全熔化后快速冷却，使各元素相互间的固溶度提高。上述操作可以在空气中进行，也可以在真空中或在惰性气体保护下进行。

根据相图可知，Au-Ge、Ag-Ge两个二元系均形成共晶反应，Au-Ag系形成无限互溶，推断Au-Ag-Ge系的三元相图将形成一个具有三相平衡的共晶反应的单变量线e₁e₂，用相图计算方法，可准确确定e₁e₂线的位置，及相应的共晶温度，从而可以从e₁e₂线上找出熔点从400℃至600℃的一系列Ag-Au-Ge合金，而建立一个Ag-Au-Ge中温封接焊料系列。共晶合金较小的固液相间隔是保证钎料良好润湿性的重要条件。

本发明的中温封接焊料不含有害物质，具有优良的抗氧化性能和可焊性能，与现有焊接设备和工艺有良好的相容性。

通过采取上述技术方案，本发明具有以下优点和积极效果：

1、焊料熔点范围为470～510℃，可满足目前航天轻质化元器件封装焊接温度为450～550℃的需要；

2、焊料具有良好的抗氧化性能，焊接过程可不用氮气保护，而且降低了损耗；

3、焊料具有均匀的共晶组织，具有良好的流散性和可焊性能。

综上所述，本发明是一种熔化温度范围为450～550℃，同时具备优良可焊性能、抗氧化性能的中温封接焊料。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步说明。

本发明的中温封接焊料合金采用常规生产方法进行制备。按(重量％)配比秤重金属原料，放入中频真空熔炼炉中熔炼，熔化后浇铸即可得Au-Ag-Ge合金焊料。

实施例1：

Au 67.95％、Ag 19.25％、Ge 12.80％。

该焊料合金熔点为494.4℃，具有良好的漫流性和润湿性，在500～550℃范围内，与Ni、Cu等焊接优良，接头可靠。

实施例2：