[发明专利]一种用于钎焊铝及其合金的软钎料合金

说明书

技术领域

本发明涉及一种钎焊技术领域，特别涉及一种用于钎焊铝及其合金的软 钎料合金。

背景技术

以下对本发明的相关技术背景进行说明，但这些说明并不一定构成本发 明的现有技术。

与铜相比，铝及其合金的热导率和电导率接近，其密度却仅为铜的1/3、 材料成本也只有铜的20％-30％，因其以上优点，出于减轻重量，提高效率， 增强机动性和降低能耗等原因，在现代航天、航空、军事和汽车等工业生产 领域中都竭尽可能使用铝及其合金替代铜。铝及其合金能否在更广泛的领域 (如通信、家电、消费电子产品等)替代铜，关键技术在于能否如铜软钎焊 一样在较低焊接温度即可实现批量、稳定和高可靠的钎焊连接焊点。

与铜的软钎焊相比，铝及其合金软钎焊技术主要存在以下2个技术难点 需要解决：

1.铝及其合金表面氧化膜致密难于去除

与铜一样，若要实现铝及其合金的润湿和焊接，必须首先去除其表面氧 化膜。与铜氧化膜(Cu₂O和CuO)相比，铝及其合金表面氧化膜(Al₂O₃) 极为致密，这层氧化膜不但能在一般大气环境稳定存在，也可以在pH值为 4-8.5之间的环境稳定存在。对于电子行业常用的软钎剂，一般都为共价键的 弱酸，无法去除铝其合金表面的氧化物，而如果使用由重金属的氟硼酸盐(如 氟硼酸锌、氟硼酸铵)和胺类有机载体等组成的活性更强的钎剂，不但对铝 硅、铝镁等难焊铝合金润湿和焊接效果不佳，而且焊后钎剂残留物腐蚀性强 且极易吸水，因此，必须增加清洗工艺，这无疑将增加焊接工艺成本。

2.铝及其合金软钎焊接头抗电化学腐蚀性能差

纯铝的熔点为660.4℃，使用铝基钎料(如铝-硅和铝-铜等)虽然不存在 焊接接头抗电化学腐蚀性差的问题，但铝基钎料的熔化和焊接温度过高，无 法实现铝及其合金低温连接，不适用于大部分电子产品。而若想实现铝及其 合金低温软钎焊，必须选用非铝基钎料(如常用的锡-锌，锌-铝等钎料)，但 由于铝本身电极电位明显低于其他常见金属，这些钎料的主体组成成分(如 锡、锌等)与铝母材合金化后将在焊点结合界面构成电偶，在电解质溶液或 潮湿空气中，焊接接头位置将因发生电化学反应而在短期内迅速腐蚀开裂失 效，导致铝及其合金软钎焊接头的长期可靠性差。

发明内容

本发明的目的在于提出一种铝及其合金的钎焊方法，不仅能够快速去除 率及其合金表面的氧化膜，还能避免铝及其合金与钎料中的锡形成电偶，提 高焊接接头抗电化学腐蚀性能。

根据本发明的用于钎焊铝及其合金的软钎料合金，由以下元素组成： 金属锡、银和/或铜、镓和/或锗。

优选地，以重量计，所述软钎料合金中银和/或铜的含量为1％～15％， 镓和/或锗的含量为0.001％～8％，余量为锡。

优选地，以重量计，所述软钎料合金进一步包含0.1％～60％的铟。

优选地，以重量计，所述软钎料合金进一步包含0.1％～60％的铋。

优选地，所述软钎料合金中镓和锗的总含量与铋的含量的比值为： 1:20～25。

优选地，所述软钎料合金进一步包含锑。

优选地，以重量计，所述软钎料合金中锑的含量为0.1％～10％。

优选地，所述软钎料合金进一步包含镍和/或钴。

优选地，以重量计，所述软钎料合金中镍和/或钴的含量为0.01％～1％， 余量为锡。

优选地，以重量计，所述软钎料合金中，银和铝的总含量、锑的含量、 镍和钴的总含量之间的比值为：10～60:1～25:1。

根据本发明的用于钎焊铝及其合金的软钎料合金，通过在金属锡中添 加金属银和/或铜，不但可以实现低温软钎焊，而且可以在钎料与铝及其 合金结合界面形成连续金属间化合物层，避免锡与铝电偶形成，从而彻底 解决含有金属锡的软钎料焊接铝及其合金的焊点抗电化学腐蚀性差的问 题。

附图说明

通过以下参照附图而提供的具体实施方式部分，本发明的特征和优点将 变得更加容易理解，在附图中：

图1是采用现有技术中的软钎料合金钎焊铝合金1060的焊点结合面的扫 描电镜示意图；

图2是采用本发明优选实施例的软钎料合金钎焊铝合金1060的焊点结合 面的扫描电镜示意图。