D0I:10.13374/1.issnl00103.2008.12.008 第30卷第12期 北京科技大学学报 Vol.30 No.12 2008年12月 Journal of University of Science and Technology Beijing Dee.2008 Ag一AGe中温钎料的性能 李春元)王西涛)袁文霞 1)北京科技大学新金属材料国家重点实验室，北京1000832)北京科技大学应用科学学院，北京100083 摘要通过分析Ag一AuCe体系三元相图，根据其存在的共晶单变线eIe2,制备了两种接近共晶成分的Ag一AuCe钎料合 金(AAG1和AAG2),研究了钎料合金的熔点、润湿性等性能，观察了合金的显微组织以及合金与ASiC/Ni/Au基板的结合 界面.实验结果显示：AAG1合金的固相线和液相线的温度分别为410.0和449.8℃，AAG2相应的温度为401.1和441.0℃： 两种钎料合金的固液相间距较大，AAG1对基板的润湿性较好：两种合金与基板的接触性很好，界面没有发现金属间化合物 AAG1可以作为400~500℃的钎焊料使用. 关键词钎焊料：熔化特性：浸润性；中温 分类号TG136+.3:TG425 Properties of Ag-Au-Ge medium temperature solder LI Chunyuan),WANG Xitao),YUAN Wenxia2) 1)State Key Laboratory for Advanced Metals and Materials.University of Science and Technology Beijing.Beijing 100083.China 2)School of Applied Science.University of Science and Technology Beijing.Beijing 100083.China ABSTRACT Two eutectic alloys,AAGl and AAG2.were selected as solder according to the Ag-Au-Ge ternary phase diagram.The solder alloys were prepared by vacuum melting The melting point,wettability,microstructure of the solder alloys and the interface between solder and Al-SiC/Ni/Au substrate were investigated.The results show that these two solder alloys have large temperature gap between solidus and liquidus.The temperature of solidus and liquidus are 410.0C and 449.8C for AAGl and 401.1C and 441.0C for AAG2.respectively.The alloy AAGI has good wettability to the substrate.Both two solder alloys have good adhesion with the substrate.No intermetallic phase was found at the interface.It is concluded that the alloy AAGI could be possibly used as the solder for 400-500C. KEY WORDS solder:melting property:wettability:medium temperature 由于铝基复合材料具有较高的热导率和较低的 生壳体与基座的焊接处熔化·理想的铝基复合材料 热膨胀系数，近几年被广泛应用于电子封装工业中， 的封装焊接温度为400~500℃之间，目前市场上应 尤其以A1/SiC为代表，在航空航天、微波集成电路、 用于此温度段的钎料较少，因此迫切需要开发满足 功率模块、军用射频系统芯片等封装方面极为突出， 此温度要求的钎料合金，满足工业应用要求 成为封装材料应用开发的重要趋势山，为保证所用 有研究者对Au一AgSi合金体系进行了研 材料的性能在焊接时不受影响，焊接温度必须低于 究[23]，Ge和Si是同一族元素，性质相似，所以推测 铝基材料的熔点(660℃)2].由于铝基复合材料的Ag一AmGe合金体系可能有与Am一AgSi类似的性 熔点低于第一代的WCu、Kovar等合金材料，传统质，本文在分析Ag一AuGe体系相图的基础上，选 的高温银基钎料不再适用.目前，这些电子器件的 择熔点在400~500℃范围内的合金成分，研究合金 壳体与器件的焊接多采用AuSi、AuGe等低熔点 的熔化特性，观察其显微结构，测试合金在ASiC/ 钎料，其焊接温度在400℃以下.由于它们的熔点 Ni/Au基体上的浸润性及接触界面的显微组织形 温度偏低，在进行器件内芯片与基体焊接时容易发 貌，探讨其作为新型中温钎料使用的可能性， 收稿日期：2008-01-18修回日期：2008-03-13 基金项目：教育部新世纪人才计划资助项目(N。:NCET-050104):北京科技大学422人才计划资助项目(N。,200504) 作者简介：李春元(1983一)，男，硕士研究生；王西涛(1968一)，男，教授，博士生导师，Emai1l:xitaowang@gmai.comAg－Au－Ge 中温钎料的性能 李春元1） 王西涛1） 袁文霞2） 1） 北京科技大学新金属材料国家重点实验室‚北京100083 2） 北京科技大学应用科学学院‚北京100083 摘 要 通过分析 Ag－Au－Ge 体系三元相图‚根据其存在的共晶单变线 e1e2‚制备了两种接近共晶成分的 Ag－Au－Ge 钎料合 金（AAG1和 AAG2）‚研究了钎料合金的熔点、润湿性等性能‚观察了合金的显微组织以及合金与 Al－SiC／Ni／Au 基板的结合 界面．实验结果显示：AAG1合金的固相线和液相线的温度分别为410∙0和449∙8℃‚AAG2相应的温度为401∙1和441∙0℃； 两种钎料合金的固液相间距较大．AAG1对基板的润湿性较好；两种合金与基板的接触性很好‚界面没有发现金属间化合物． AAG1可以作为400～500℃的钎焊料使用． 关键词 钎焊料；熔化特性；浸润性；中温 分类号 TG136＋∙3；TG425 Properties of Ag-Au-Ge medium temperature solder LI Chunyuan 1）‚W A NG Xitao 1）‚Y UA N Wenxia 2） 1） State Key Laboratory for Advanced Metals and Materials‚University of Science and Technology Beijing‚Beijing100083‚China 2） School of Applied Science‚University of Science and Technology Beijing‚Beijing100083‚China ABSTRACT T wo eutectic alloys‚AAG1and AAG2‚were selected as solder according to the Ag-Au-Ge ternary phase diagram．T he solder alloys were prepared by vacuum melting．T he melting point‚wettability‚microstructure of the solder alloys and the interface between solder and A-l SiC／Ni／Au substrate were investigated．T he results show that these two solder alloys have large temperature gap between solidus and liquidus．T he temperature of solidus and liquidus are410∙0℃ and 449∙8℃ for AAG1and 401∙1℃ and 441∙0℃ for AAG2‚respectively．T he alloy AAG1has good wettability to the substrate．Both two solder alloys have good adhesion with the substrate．No intermetallic phase was found at the interface．It is concluded that the alloy AAG1could be possibly used as the solder for400－500℃． KEY WORDS solder；melting property；wettability；medium temperature 收稿日期：2008-01-18 修回日期：2008-03-13 基金项目：教育部新世纪人才计划资助项目（No．NCET－05－0104）；北京科技大学422人才计划资助项目（No．200504） 作者简介：李春元（1983－）‚男‚硕士研究生；王西涛（1968－）‚男‚教授‚博士生导师‚E-mail：xitaowang＠gmail．com 由于铝基复合材料具有较高的热导率和较低的 热膨胀系数‚近几年被广泛应用于电子封装工业中‚ 尤其以 Al／SiC 为代表‚在航空航天、微波集成电路、 功率模块、军用射频系统芯片等封装方面极为突出‚ 成为封装材料应用开发的重要趋势［1］．为保证所用 材料的性能在焊接时不受影响‚焊接温度必须低于 铝基材料的熔点（660℃） ［2］．由于铝基复合材料的 熔点低于第一代的 W－Cu、Kovar 等合金材料‚传统 的高温银基钎料不再适用．目前‚这些电子器件的 壳体与器件的焊接多采用 Au－Si、Au－Ge 等低熔点 钎料‚其焊接温度在400℃以下．由于它们的熔点 温度偏低‚在进行器件内芯片与基体焊接时容易发 生壳体与基座的焊接处熔化．理想的铝基复合材料 的封装焊接温度为400～500℃之间‚目前市场上应 用于此温度段的钎料较少‚因此迫切需要开发满足 此温度要求的钎料合金‚满足工业应用要求． 有研究者对 Au－Ag－Si 合金体系进行了研 究［2－3］‚Ge 和 Si 是同一族元素‚性质相似‚所以推测 Ag－Au－Ge 合金体系可能有与 Au－Ag－Si 类似的性 质．本文在分析 Ag－Au－Ge 体系相图的基础上‚选 择熔点在400～500℃范围内的合金成分‚研究合金 的熔化特性‚观察其显微结构‚测试合金在 Al－SiC／ Ni／Au 基体上的浸润性及接触界面的显微组织形 貌‚探讨其作为新型中温钎料使用的可能性． 第30卷 第12期 2008年 12月 北 京 科 技 大 学 学 报 Journal of University of Science and Technology Beijing Vol．30No．12 Dec．2008 DOI:10．13374／j．issn1001－053x．2008．12．008