70％SiCp-Al復合材料的潤濕及釬焊研究.pdf

1、高體積分數(shù)（≥50％）SiC顆粒增強鋁基復合材料（SiCp/Al）在電子封裝領域具有非常廣闊的應用前景，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，由于其增強體與基體之間巨大的物理力學性能差異，使得高體積分數(shù) SiCp/Al復合材料的連接具有較大困難。雖然熔化焊、擴散焊、瞬間液相連接和釬焊等方法在一定條件下都能實現(xiàn)對高體積分數(shù)SiCp/Al復合材料的連接，但是目前還沒有一種方法能夠純熟應用。釬焊由于加熱溫度較低，且釬焊

2、后材料變形、殘余應力小，因此在連接高體積分數(shù) SiCp/Al復合材料上更具有潛力。本文以70vol.%SiCp/Al復合材料為研究對象，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、拉伸強度等性能進行了測試分析，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。
　　本研究主要內容包括：⑴Mg能夠與Al形成低熔點共晶而降低釬料熔點，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、好的固溶強化作用，固溶處理后釬料的拉伸強度顯著提高，最高達到了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復合材料，而對鍍鎳后SiCp/Al復合材料表面具有良好的潤濕性，即在400℃時的接觸角為19.4°。⑶在580℃時，四種Al基釬料釬焊未鍍鎳SiCp/Al復合材料獲得的釬焊接頭的剪切強度分別為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