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第12期 李春元等：Ag一Au一Ge中温钎料的性能 ,1405 对于纤料来说，能否与基板形成较好的浸润，是 浸润性较差，润湿角很大，不能应用于工业之中， 能否顺利地完成焊接的关键.如果一种合金不能浸 (4)综合分析所有的实验结果，可以推断 润基板材料，则会因浸润不良而在界面上产生空隙， AAG1合金可以作为400~500℃间钎料使用 易使应力集中而在焊接处发生开裂.这种合金即使 致谢感谢中国科学院过程工程研究所李晶博 其力学性能很优越，也不能用作焊料. 士在浸润性测定方面给予的帮助， 由实验数据看出，在氩气气氛下，随着温度的升 高，试样在实验用基板上的浸润角逐渐减小，AAG1 参考文献 浸润角都比较小，说明与基板的浸润性很好，AAG2 [1]Long L.AlSiC metal matrix composites and its application in mi- 的浸润角相对而言比较大，浸润性较差.电子封装 croelectronics packaging Electron Packag.2006.6(6):16 工业中通常要求浸润角<208]；由此推断，AAG2 (龙乐.电子封装中的铝碳化硅及其应用.电子与封装，2006,6 (6):16) 合金不能作为钎料使用， [2]Mo W J.Wang Z F.Wang HS.et al.A primary study of the 实验中所用的装置是临时设计的，如图6所示， Au-Ag Si solder.Precious Met.2004.25(4):45 采用的是流动氩气气氛，没有满足实际钎焊过程中 (莫文剑，王志法，姜美圣，等.Au-Ag Si钎料合金的初步研究 的氢气气氛，可能会存在一定的偏差，工业中通常 贵金属，2004,25(4)：45) 采用氢气气氛焊接，还原性气氛会降低固体的表面 [3]Mo W J.Wang Z F.Jiang GS,et al.Study of a new type of Au 张力，有助于钎料与母材的润湿]，所以推断在氢 Ag Si intermediate temperature eutectic solder.Rare Met Mater Eng,2005,34(3):497 气气氛下，实验用的合金试样的浸润性比在氩气条 (莫文剑，王志法，姜美圣，等.Au-Ag Si新型中温共晶钎料的研 件下会更好. 究.稀有金属材料与工程，2005,34(3)：497) 控温热电偶 控温仪表 [4]He C X.Phase Diagram of Precious Metal Alloys.Beijing:Met- 管式电炉 allurgical Industry Press.1983:167 保护气出口 高纯氯气进口 (何纯孝.贵金属合金相图.北京：治金工业出版社，1983： 放大镜头数码 口相机 167) [5]Hassam S.Gambino M,Gaune-Escard M,et al.Experimental 测温热电偶 and calculated Ag-Au-Ge phase diagram.Metall Trans A.1988. 石英管 19A(3):409 计算机处理系统 [6]Borzone C.Hassam S.Bros JP.A note on the Ag-Au-Ge cqui- 图6润湿性实验装置示意图 librium phase diagram.Metall Trans A.1989.20A(10):2167 Fig.6 Schematic diagram for wetting experiment [7]Chang T C.Wang J W.Wang M C.et al.Solderability of Sn- 9Zn-0.5Ag-lIn lead-free solder on Cu substrate:Part I.Ther- mal properties,microstructure,corrosion and oxidation resis- 3结论 tance.J Alloys Compd.2006.422:239 [8]Wu B S.Yang X H.Chen WZ.Review of applying of lead-free (1)实验中两种合金的熔点都在400~500℃ soldering technology in the electronic packaging industry.Phys 之间，但熔化区间相对较大 Test Chem Anal Part A.2005.41(Suppl):77 (2)显微组织表明两种合金的组成接近共晶组 (吴本生，杨晓华，陈文哲无铅焊接技术在微电子封装工业中 成，存在典型的共晶组织，两种合金与基板间有较 的应用综述∥理化检验：物理分册.2005,41（增刊）：77) [9]Zhang Q Y,Zhuang HS.Brazing and Soldering Manual.Bei- 好的接触性，界面间没有明显的金属间化合物形成， jing:China Machine Press,1999:14 (3)AAG1合金对Al-SiC/Ni/Au基板的浸润 (张启运，庄鸿寿，钎焊手册.北京：机械工业出版社，1999： 性较好，润湿角相对较小；而AAG2合金对基板的 14)对于钎料来说能否与基板形成较好的浸润是 能否顺利地完成焊接的关键．如果一种合金不能浸 润基板材料则会因浸润不良而在界面上产生空隙 易使应力集中而在焊接处发生开裂．这种合金即使 其力学性能很优越也不能用作焊料． 由实验数据看出在氩气气氛下随着温度的升 高试样在实验用基板上的浸润角逐渐减小．AAG1 浸润角都比较小说明与基板的浸润性很好．AAG2 的浸润角相对而言比较大浸润性较差．电子封装 工业中通常要求浸润角＜20°［8］；由此推断AAG2 合金不能作为钎料使用． 实验中所用的装置是临时设计的如图6所示 采用的是流动氩气气氛没有满足实际钎焊过程中 的氢气气氛可能会存在一定的偏差．工业中通常 采用氢气气氛焊接还原性气氛会降低固体的表面 张力有助于钎料与母材的润湿［9］所以推断在氢 气气氛下实验用的合金试样的浸润性比在氩气条 件下会更好． 图6 润湿性实验装置示意图 Fig．6 Schematic diagram for wetting experiment 3 结论 （1） 实验中两种合金的熔点都在400～500℃ 之间但熔化区间相对较大． （2） 显微组织表明两种合金的组成接近共晶组 成存在典型的共晶组织．两种合金与基板间有较 好的接触性界面间没有明显的金属间化合物形成． （3） AAG1合金对 Al－SiC／Ni／Au 基板的浸润 性较好润湿角相对较小；而 AAG2合金对基板的 浸润性较差润湿角很大不能应用于工业之中． （4） 综 合 分 析 所 有 的 实 验 结 果可 以 推 断 AAG1合金可以作为400～500℃间钎料使用． 致谢 感谢中国科学院过程工程研究所李晶博 士在浸润性测定方面给予的帮助． 参 考 文 献 ［1］ Long L．AlSiC metal matrix composites and its application in microelectronics packaging．Electron Packag20066（6）：16 （龙乐．电子封装中的铝碳化硅及其应用．电子与封装20066 （6）：16） ［2］ Mo W JWang Z FWang H Set al．A primary study of the Au-Ag-Si solder．Precious Met200425（4）：45 （莫文剑王志法姜美圣等．Au-Ag-Si 钎料合金的初步研究． 贵金属200425（4）：45） ［3］ Mo W JWang Z FJiang G Set al．Study of a new type of AuAg-Si intermediate temperature eutectic solder．Rare Met Mater Eng200534（3）：497 （莫文剑王志法姜美圣等．Au-Ag-Si 新型中温共晶钎料的研 究．稀有金属材料与工程200534（3）：497） ［4］ He C X．Phase Diagram of Precious Metal Alloys．Beijing：Metallurgical Industry Press1983：167 （何纯孝．贵金属合金相图．北京：冶金工业出版社1983： 167） ［5］ Hassam SGambino MGaune-Escard Met al．Experimental and calculated Ag-Au-Ge phase diagram．Metall T rans A1988 19A（3）：409 ［6］ Borzone GHassam SBros J P．A note on the Ag-Au-Ge equilibrium phase diagram．Metall T rans A198920A（10）：2167 ［7］ Chang T CWang J WWang M Cet al．Solderability of Sn- 9Zn-0∙5Ag-1In lead-free solder on Cu substrate：Part Ⅰ．Thermal propertiesmicrostructurecorrosion and oxidation resistance．J Alloys Compd2006422：239 ［8］ Wu B SYang X HChen W Z．Review of applying of lead-free soldering technology in the electronic packaging industry．Phys Test Chem A nal Part A200541（Suppl）：77 （吴本生杨晓华陈文哲．无铅焊接技术在微电子封装工业中 的应用综述∥理化检验：物理分册．200541（增刊）：77） ［9］ Zhang Q YZhuang H S．Brazing and Soldering Manual．Beijing：China Machine Press1999：14 （张启运庄鸿寿．钎焊手册．北京：机械工业出版社1999： 14） 第12期 李春元等： Ag－Au－Ge 中温钎料的性能 ·1405·