CN107009050A - 一种陶瓷颗粒增强复合钎料 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种陶瓷颗粒增强复合钎料，所述陶瓷颗粒增强复合钎料包括以下重量百分比的原料：金属粉末A 90‑99％、纳米陶瓷颗粒B 1‑10％；所述金属粉末A包括以下重量百分比的原料：Au粉73‑89％、Sn粉11‑27％。该陶瓷颗粒增强复合钎料可以减少硬脆相的产生，增强焊缝的抗热疲劳性，从而得到具有高气密性能、高强度的焊接；所述陶瓷颗粒增强复合钎料用于在真空和保护气氛中的玻璃(陶瓷)/玻璃(陶瓷)或玻璃(陶瓷)/金属钎焊，适用于光电器件的封接，特别适用于各种光通讯和光传导窗口的封装。

Description

一种陶瓷颗粒增强复合钎料
技术领域
本发明涉及焊接技术领域，具体是一种陶瓷颗粒增强复合钎料。
背景技术
在陶瓷钎焊过程中，为获得良好的玻璃(陶瓷)/玻璃(陶瓷)、玻璃(陶瓷)/金属接头，利用低温焊接的金锡焊料具有强度高，抗氧化性能好，抗热疲劳和蠕变性优良，熔点低，流动性能好等特点，使得成为光电子封装的最佳焊料，随着光电子器件的快速发展，对Au-Sn焊料的需求也越来越大，已经成为广泛应用的低温焊接材料。
但是由于Au是I，B族的元素，Sn是IV，A族元素，Au和Sn的扩散机制是间隙机制，所以扩散速度很快，金锡二元合金相图很复杂，存在许多中间相，这些中间相都是硬脆相，金锡所有成分的合金都是由这些金锡中间相组成的，而如何减少中间相的产生过程成为目前亟待解决的问题。因此，本发明提供一种陶瓷颗粒增强复合钎料，通过在Au-Sn的焊料中增加陶瓷粉体添加剂来减少中间相的产生过程，促使微结构更均匀更合理。
发明内容
本发明的目的在于提供一种陶瓷颗粒增强复合钎料，以解决上述背景技术中提出的问题。
为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：
一种陶瓷颗粒增强复合钎料，所述陶瓷颗粒增强复合钎料包括以下重量百分比的原料：金属粉末A 90-99％、纳米陶瓷颗粒B 1-10％；所述金属粉末A包括以下重量百分比的原料：Au粉73-89％、Sn粉11-27％。
作为本发明进一步的方案：所述纳米陶瓷颗粒B为氧化铟、氧化锡，氧化铜或氧化铝。
作为本发明进一步的方案：所述金属粉末A包括以下重量百分比的原料：Au粉78％、Sn粉22％。
作为本发明进一步的方案：所述陶瓷颗粒B的粒径为1-500nm。
作为本发明进一步的方案：所述陶瓷颗粒B的粒径为10-200nm。
作为本发明进一步的方案：所述陶瓷颗粒增强复合钎料包括以下重量百分比的原料：金属粉末A 95-99％、纳米陶瓷颗粒B 1-5％。
作为本发明进一步的方案：所述陶瓷颗粒增强复合钎料包括以下重量百分比的原料：金属粉末A 98％、纳米陶瓷颗粒B 2％。
作为本发明进一步的方案：所述陶瓷颗粒增强复合钎料为粉末、合金带或合金丝、或膏的形式。
作为本发明进一步的方案：所述的陶瓷颗粒增强复合钎料在半导体、光电封装上的应用。
作为本发明进一步的方案：所述的陶瓷颗粒增强复合钎料在光通讯窗口、红外窗口的封装中的应用。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：
该陶瓷颗粒增强复合钎料可以减少硬脆相的产生，增强焊缝的抗热疲劳性，从而得到具有高气密性能、高强度的焊接；所述陶瓷颗粒增强复合钎料用于在真空和保护气氛中的玻璃(陶瓷)/玻璃(陶瓷)或玻璃(陶瓷)/金属钎焊，适用于光电器件的封接，特别适用于各种光通讯和光传导窗口的封装。
具体实施方式
下面结合具体实施方式对本专利的技术方案作进一步详细地说明。
实施例1
一种陶瓷颗粒增强复合钎料，所述陶瓷颗粒增强复合钎料包括以下重量百分比的原料：金属粉末A 90％、纳米陶瓷颗粒B 10％；所述金属粉末A包括以下重量百分比的原料：Au粉73％、Sn粉27％，金属粉末A由Au粉与Sn粉混合而成；所述纳米陶瓷颗粒B为氧化铟。所述陶瓷颗粒B的粒径为1nm。所述陶瓷颗粒增强复合钎料为粉末的形式。所述的陶瓷颗粒增强复合钎料可用于半导体、光电封装，尤其是各种窗口：光通讯窗口，红外窗口等的封装。
实施例2
一种陶瓷颗粒增强复合钎料，所述陶瓷颗粒增强复合钎料包括以下重量百分比的原料：金属粉末A 99％、纳米陶瓷颗粒B 1％；所述金属粉末A包括以下重量百分比的原料：Au粉89％、Sn粉11％，金属粉末A由Au粉与Sn粉混合而成。所述纳米陶瓷颗粒B为氧化锡。所述陶瓷颗粒B的粒径为500nm。所述陶瓷颗粒增强复合钎料为合金带的形式。所述的陶瓷颗粒增强复合钎料可用于半导体、光电封装，尤其是各种窗口：光通讯窗口，红外窗口等的封装。
实施例3
一种陶瓷颗粒增强复合钎料，所述陶瓷颗粒增强复合钎料包括以下重量百分比的原料：金属粉末A 98％、纳米陶瓷颗粒B 2％；所述金属粉末A包括以下重量百分比的原料：Au粉78％、Sn粉22％，金属粉末A由Au粉与Sn粉混合而成。所述纳米陶瓷颗粒B为氧化铜。所述陶瓷颗粒B的粒径为50nm。所述陶瓷颗粒增强复合钎料为合金丝的形式。所述的陶瓷颗粒增强复合钎料可用于半导体、光电封装，尤其是各种窗口：光通讯窗口，红外窗口等的封装。
实施例4
一种陶瓷颗粒增强复合钎料，所述陶瓷颗粒增强复合钎料包括以下重量百分比的原料：金属粉末A 95％、纳米陶瓷颗粒B 5％；所述金属粉末A包括以下重量百分比的原料：76％Au粉、24％Sn粉，金属粉末A由Au粉与Sn粉混合而成。所述纳米陶瓷颗粒B为氧化铝。所述陶瓷颗粒B的粒径为10nm。所述陶瓷颗粒增强复合钎料为膏的形式。所述的陶瓷颗粒增强复合钎料可用于半导体、光电封装，尤其是各种窗口：光通讯窗口，红外窗口等的封装。
实施例5
一种陶瓷颗粒增强复合钎料，所述陶瓷颗粒增强复合钎料包括以下重量百分比的原料：金属粉末A 99％、纳米陶瓷颗粒B 1％；所述金属粉末A包括以下重量百分比的原料：85％Au粉、15％Sn粉，金属粉末A由Au粉与Sn粉混合而成。所述纳米陶瓷颗粒B为氧化锡。所述陶瓷颗粒B的粒径为200nm。所述陶瓷颗粒增强复合钎料为粉末的形式。所述的陶瓷颗粒增强复合钎料可用于半导体、光电封装，尤其是各种窗口：光通讯窗口，红外窗口等的封装。
实施例6
一种陶瓷颗粒增强复合钎料，所述陶瓷颗粒增强复合钎料包括以下重量百分比的原料：金属粉末A 92％、纳米陶瓷颗粒B 8％；所述金属粉末A包括以下重量百分比的原料：88％Au粉、12％Sn粉，金属粉末A由Au粉与Sn粉混合而成。所述纳米陶瓷颗粒B为氧化铝。所述陶瓷颗粒B的粒径为7nm。所述陶瓷颗粒增强复合钎料为粉末的形式。所述的陶瓷颗粒增强复合钎料可用于半导体、光电封装，尤其是各种窗口：光通讯窗口，红外窗口等的封装。
可利用混合的方法将本发明的陶瓷颗粒增强复合钎料制成粉末形式；可以通过加入75-90质量％的粘结剂，例如乙基纤维素的松油醇溶液，或三乙醇胺和正癸醇并且简单地混合，将本发明的陶瓷颗粒增强复合钎料制成膏状形式；还可以利用粉末冶金的方法，把本发明的陶瓷颗粒增强复合钎料制成合金带(或合金丝)。因而，本发明的陶瓷颗粒增强复合钎料可用于半导体，光电封装，尤其是用于各种窗口：光通讯窗口，红外窗口等的封装中。
使用该陶瓷颗粒增强复合钎料进行钎焊的方法为：用毛笔沾着焊膏均匀涂敷到陶瓷焊接面上直至涂层厚度在0.05mm～0.5mm的范围内，再叠加陶瓷或金属到涂敷的钎焊料上，依靠焊膏较高的粘度定位装配，并施加一定压力，再将装配件加热到高于钎料液相线但低于母材固相线的温度，保温一定时间完成材料连接；本发明的复合钎料的熔点温度在280℃以上、焊接温度在310℃。本发明的复合钎料具有良好热膨胀系数匹配，预定位功能粘度较高，温度低，可以在气氛下进行，降低了对钎焊设备的要求，使钎焊过程更容易实现。
该陶瓷颗粒增强复合钎料可以减少硬脆相的产生，增强焊缝的抗热疲劳性，从而得到具有高气密性能、高强度的焊接；所述陶瓷颗粒增强复合钎料用于在真空和保护气氛中的玻璃(陶瓷)/玻璃(陶瓷)或玻璃(陶瓷)/金属钎焊，适用于光电器件的封接，特别适用于各种光通讯和光传导窗口的封装。
上面对本专利的较佳实施方式作了详细说明，但是本专利并不限于上述实施方式，在本领域的普通技术人员所具备的知识范围内，还可以在不脱离本专利宗旨的前提下做出各种变化。

Claims (10)

1.一种陶瓷颗粒增强复合钎料，其特征在于，所述陶瓷颗粒增强复合钎料包括以下重量百分比的原料：金属粉末A 90-99％、纳米陶瓷颗粒B 1-10％；所述金属粉末A包括以下重量百分比的原料：Au粉73-89％、Sn粉11-27％。
2.根据权利要求1所述的陶瓷颗粒增强复合钎料，其特征在于，所述纳米陶瓷颗粒B为氧化铟、氧化锡，氧化铜或氧化铝。
3.根据权利要求1所述的陶瓷颗粒增强复合钎料，其特征在于，所述金属粉末A包括以下重量百分比的原料：Au粉78％、Sn粉22％。
4.根据权利要求1所述的陶瓷颗粒增强复合钎料，其特征在于，所述陶瓷颗粒B的粒径为1-500nm。
5.根据权利要求1所述的陶瓷颗粒增强复合钎料，其特征在于，所述陶瓷颗粒B的粒径为10-200nm。
6.根据权利要求1所述的陶瓷颗粒增强复合钎料，其特征在于，所述陶瓷颗粒增强复合钎料包括以下重量百分比的原料：金属粉末A 95-99％、纳米陶瓷颗粒B 1-5％。
7.根据权利要求1所述的陶瓷颗粒增强复合钎料，其特征在于，所述陶瓷颗粒增强复合钎料包括以下重量百分比的原料：金属粉末A 98％、纳米陶瓷颗粒B 2％。
8.根据权利要求1所述的陶瓷颗粒增强复合钎料，其特征在于，所述陶瓷颗粒增强复合钎料为粉末、合金带或合金丝、或膏的形式。
9.根据权利要求1所述的陶瓷颗粒增强复合钎料在半导体、光电封装上的应用。
10.根据权利要求1所述的陶瓷颗粒增强复合钎料在光通讯窗口、红外窗口的封装中的应用。
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