·472· 北京科技大学学报 2005年第4期 衡，流淌不再继续.表面张力与重力的交互作用 瓷外壳的钎焊质量. 涉及一个动力学过程”，在纤料用量超出最佳范 (2)钎料的用量也是影响陶瓷外壳钎料流淌 围时，只有严格控制在熔化点以上温度停留的时 的重要原因，控制钎料的用量可以减少钎料流淌 间，使熔融钎料在发生流淌之前迅速冷却凝固， 的倾向：增加化学镀镍层的厚度可以减少但不能 才有可能避免流淌的发生， 消除陶瓷外壳钎料流淌的问题， 34熔点以上温度停留时间与流淌的关系 (3)对批量生产的陶瓷外壳，推荐的钎焊工 由现场钎焊实验结果可以看出810℃，7min 艺条件是：先在700℃保温5min,然后在800℃保 一舟发生纤料流淌，而5min一舟流淌轻微，说明 温4min,再推到冷却区；直接推到900℃高温区 在熔化温度以上停留时间越长，越容易出现流淌 保温l0min,再推到冷却区；以4min一舟，连续 现象，可见，进一步提高推舟速度，即缩短在熔点 推舟通过810℃高温区或调整带式炉带速使外壳 以上温度的保温时间完全可以避免流淌的发生， 在熔点以上温度停留时间不超过5min. 实验室钎焊实验结果也表明：在其他条件相 同的情况下，随着停留时间的增加，流淌逐渐加 参考文献 剧；而且当停留时间超过某一临界时间时，在几 []刘联宝，杨钰平，柯春和，等.陶瓷-金属封接技术指南 乎所有的实验条件下，都会出现流淌现象，随着 北京：国防工业出版社，1990.83 [2]张启运，庄鸿寿，纤焊手册，北京：机械工业出版社，1998 厚度的增加和钎料用量的减少，这一临界时间逐 532 渐增加.作为一般规律，钎料熔化后在熔点以上 [3]Sharps P R,Tomsia A P,Pask J A.Wetting and spreading in the 温度停留时间不要超过2-3min,否则将容易发 Cu-Ag system.Acta Metall,1981,29(5):855 生流淌现象. [4]Weirauch D A,Krafick W J Jr.The spreading kinetics of Ag- 28Cu(L)on nickel(S)part I:area of spread tests on nickel foil.J Mater Res,1996,11(8:1897 4结论 [5]Weirauch D A,Horvath S F Jt.The spreading kinetics of Ag- 28Cu(L)on nickel(S)part II:area of spread on surfaces plated (1)陶瓷外壳轩料的流淌主要与在熔点以上 with electrolytic Ni.J Mater Res,1997,12(4):953 温度停留的时间有关，纤料熔化后在熔点以上温 [6)]姚伟，王思爱，沈卓身.AgCu28共品纤料的铺展性研究 度停留时间不要超过2-3min,否则将容易发生 电子元件与材料，2004,23(8)：36 [7]Klein-Wassink R J.Soldering in Electronics.Ayr:Electrochem 流淌现象；相对高温快推法而言，高温预热后再 ical Publications Ltd,1989.78 在熔点以上保温一段时间的方法更容易保证陶 Optimization of brazing process for ceramic package HU Yuning,WANG Siai,YAO Wei,SHEN Zhuoshen Materials Science and Engineering School,University of Science and Technology Beijing,Beijing 100083,China ABSTRACT When the leadframe made of 4J42 alloy is brazed to the brazing zone of an alumina substrate using an AgCu28 filler in ceramic DIP production,the liquid filler often flows onto the surface of the leadframe after braz- ing,and the quality of finished products is influenced greatly.These problems are related to improper brazing pro- cess for ceramic package.The effects of brazing temperature,hold time and filler quantity on the flow of an AgCu28 filler were studied under factory and laboratory conditions.The results showed that the flow of the AgCu28 filler mostly depends on the hold time at the temperature above the melting point.Three optimum brazing processes in which the flow of the filler could be avoid were found:firstly held at 700'C for 5 min and then held at 800C for 4 min,secondly held at 900C for 10 min,and in the last process,the graphite boats passed through the zone of 810C at the speed of a boat every 4 min in the manual way or the hold time at the temperature above the melting point is limited in 5 min by adjusting the belt speed of the conveyer-type continuous furnace. KEY WORDS ceramic package;brazing:AgCu28 filler metal;leadframe. 4 72 . 北 京 科 技 大 学 学 报 2 0 5 年 第4 期 衡 , 流淌 不再 继续 . 表面 张 力 与重力 的交互 作用 涉及 一 个动 力 学过程 【7] , 在钎 料用 量 超 出最 佳 范 围时 , 只有 严格 控 制在熔 化 点 以上温 度 停留的时 间 , 使熔 融 钎料 在 发生 流淌 之 前迅 速冷 却 凝 固 , 才 有可 能 避免 流淌 的发生 . .3 4 熔点 以上 温 度停 留 时 间与流 淌 的关 系 由现 场钎 焊 实验 结 果可 以看 出 8 10 ℃ , 7 m in 一舟 发 生钎 料流淌 , 而 s m in 一舟 流 淌轻 微 , 说 明 在熔 化温度 以上停 留 时间越长 , 越 容 易 出现 流淌 现 象 . 可见 , 进 一步 提 高推舟速 度 , 即缩 短在熔点 以上温度 的保温 时 间完全 可 以避 免流 淌 的发 生 . 实验 室钎 焊 实验 结果 也表 明 : 在其 他 条件相 同的情 况 下 , 随着 停 留 时间 的增 加 , 流淌 逐 渐加 剧 ; 而 且 当停 留 时间超 过 某一 临 界 时间 时 , 在几 乎所 有 的实 验条 件 下 , 都会 出现流 淌现 象 . 随着 厚度 的增加 和钎 料用 量 的减少 , 这 一 临界 时间逐 渐 增 加 , 作 为一 般 规律 , 钎 料熔 化 后 在熔 点 以上 温 度停 留时 间不 要超 过 2一3 m in , 否 则将容 易发 生流淌 现 象 . 瓷外 壳的钎 焊质 量 . (2 ) 钎 料 的用 量 也是 影响 陶 瓷外 壳钎料 流 淌 的重要 原 因 , 控 制钎 料的用 量 可 以减 少钎 料流 淌 的倾 向 ; 增 加化 学镀镍 层 的厚度 可 以减 少但 不 能 消 除陶 瓷外 壳钎 料 流淌 的问题 . (3) 对 批 量生 产 的陶 瓷外 壳 , 推 荐 的钎焊 工 艺条 件 是 : 先在 7 0 ℃ 保 温 s m in , 然后 在 8 0 ℃ 保 温 4 m in , 再推 到冷 却 区 ; 直 接 推到 9 0 ℃ 高温 区 保 温 10 m in , 再 推 到冷 却 区 ; 以 4 m in 一舟 , 连 续 推舟 通 过 8 10 ℃ 高温 区 或调整 带 式炉 带速使 外 壳 在熔点 以上 温度 停 留时间 不超 过 s m i.n 4 结 论 ( l) 陶瓷 外 壳钎 料 的流 淌主 要 与在熔 点 以上 温度 停 留的 时间有 关 , 钎 料熔 化 后在熔 点 以上温 度 停 留时间 不要超 过 2一 3 m in , 否则 将容 易 发生 流 淌 现象 ; 相对 高温 快 推法 而 言 , 高温 预 热后 再 在 熔 点 以上 保 温 一段 时间 的 方法 更 容 易保 证 陶 参 考 文 献 走1] 刘联 宝 , 杨任 平 , 柯 春和 , 等 . 陶瓷一 金属封 接技术 指南 . 北京 : 国防工业 出 版社 , 19 0 . 83 2[ ] 张 启运 , 庄鸿 寿 . 钎 焊手册 . 北 京 : 机 械工 业 出版 社 , 19 98 . 5 3 2 [3 ] S h a 印 s P 民 OT m s i a A P, Pas k J A . W七t ign an d sP er ad in g in ht e C u一 gA sy s t e m . A c t a M e at l , 19 8 1 , 2 9 ( 5 ) : 8 5 5 [4 j We ir auc h D A , K沙a if e k W J rJ hT e s厂 e a d l n g k i n et i e s o f gA · 2 8C u伍) o n ia e k e l ( S ) P art l : are a o f s Pre ad te s ts o n n i e ke l of i l . J M a te r R e , , 19 9 6 , 1 1 ( 8) : 18 9 7 15 ] We l r a u e h D A, H vor hat 5 F J t T h e sP er ad ign k咖 ti e s o f gA - 2 8C u伍 ) on n i c k e l( S ) P art 11 : aer a o f s P r e ad on s ur 俪 e s Pl aet d w iht e l e e otr lyt i c N i . J M a t e r eR s , 19 97 , 12 ( 4 ) : 9 53 6[ l 姚伟 , 王思爱 , 沈 卓身 . A醉u2 8 共 晶钎 料的铺 展性研 究 . 电 子 元件 与材 料 , 2 0 0 4 , 2 3 (8 ) : 36 [ 7 ] K l e in 一 W舀s s i n k R J . S o ld e irn g in El e e加 n i e s . yA r : El e e otr e h e m · i e al uP b li c iat o n s L dt , 19 8 9 . 7 8 O P t im i z at i o n o f b r az i n g P ro e e s s fo r e e r am i e P a e k a g e 万口 uY n 切g 环月N G S ia i, YA 口 肠i, `弘醒八 了 hZ “ os h en Maet ir a l s S e i e cn e an d E n gin e e r i n g S e h o o l , U 苗v er s ity o f s e i e cn e an d eT c hn o l o gy B e ij ign , B e ij l n g l 0 0 0 8 3 , Ch in a A B S T R A C T W】l e n ht e l e ad fr am e m a d e o f 4 J 4 2 a l l o y 1 5 b r az e d t o t he b arz ign z o n e o f an a l切m i n a s u b str at e us i n g an A gC u2 8 if ll e r in e e r 田m i e D IP P r o d u e it o n , ht e li种d if l l e r o fet n fl o w s o n t o ht e s ur af e e o f ht e l e a d fr aJ m e aft e r b r az · ign , 汕d het q u a liyt o f ifn i s h e d P or d u c t s i s i n fl ue cn e d gr e at l.y T七e s e rP ob l em s ar e er l at e d t o 1m P r o P e r b r az i n g P r 0 , c e s s for e e r a 幻n i e P ac k a g e . T h e e fe e t s o f b arZ ign et m P e r a t u r e , h o l d t im e an d if ll e r q anU t iyt on ht e fl ow o f an A g C u2 8 if ll e r w er s ut d i e d un d e r af e t o yr a n d l ab o r at o yr e o dn it on s . hT e er s ul t s s h o w e d ht at ht e fl o w o f het A g C u2 8 if ll e r m o st l y d e P e n d s o n ht e h o l d t im e at ht e t e m p e r a t u r e ab o v e ht e m e l int g P o int . T h r e e o tP lmu br iaZ n g P r o c e s s e s i n hw i ch ht e fl o w o f t h e if l l e r c ou ld b e va o id w er e fo un d : ifr st ly h e ld at 7 00 ℃ fo r 5 m in an d ht e n h e l d at 8 0 0 oC fo r 4 m in , s e e o n dly h e ld at 9 0 0 oC for 1 0 m in , a n d in ht e last P r o e e s s , ht e gr a P h i te b o at s P as s e d htr o u gh het z on e o f 8 l 0 oC at ht e s P e e d o f a b o at ve e yr 4 m in in ht e m a n u a 1 w ay o r het ho l d t i m e at ht e t e m P e r at ur e ab o v e het m e l int g P o i nt i s lim it e d in 5 m i n by adj us it gn ht e b e it s P e e d o f ht e c von e y e r 一 yt P e c o int n u o u s fu m a e e . K E Y W O R D S e er am i e P a e k a g e ; b r az ign ; AgC u2 8 if l l e r m e tal ; le ad fr a m e