基于Au基共晶焊料的焊接技术及其应用.pdf

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1、第38卷第9期2008年9月重晖梭ElectricWeldingMachineV01．38No．9Sept．2008基于Au基共晶焊料的焊接技术及其应用胡永芳。李孝轩，禹胜林(南京电子技术研究所，江苏南京210013)摘要：采用BTU隧道妒对Au基共晶焊料(金锡、金锗)的焊接技术及在TR组件应用情况进行研究分析，并进行了显微镜观察、X—ray检测。试验结果表明：通过隧道炉进行的Au基共晶焊料的焊接润湿角小于900，呈R角，焊透率均能达到95％以上，具有很低的空洞率，剪切强度远大于砷化镓本身材料的强度，生产效率高，能够满足产品的大批量生产应用

2、。关键词：Au／Sn焊料；Au／Ge焊料；空洞率中图分类号：TG425文献标识码：B文章编号：1001—2303(2008)09-0057—04AueutecticsoldersweldingtechnologyanditsapplicationHUYong—fang，LIXiao—xuan，YUSheng—lin(NanjingResearchInstituteofElectronicsTechnology，Nanjing210013，China)Abstract：Inthispaper，Aueutectiesolders(Au／Tin，

3、Au／Ge)weldingtechnologyandtheirapplicationintIIeTRmodule黜analyzedbytheBTUconveyorfurnace．Theexperimentpiecesareobservedbymicroscopeandexaminedbythex—raly．ItisshownthatthewettingangleofthegoldeutecticsoldersweldingbytheBTUconveyorfurnaceislessthan90。，presentingRangle．Thecom

4、pletepenetrutionishigherthan95％andtheshearstrengthishigherthantheGaAsoneselfmaterialtotally．Theefficiencyisveryhighandcansatisfythelargequantityofproductapplication．Keywords：Au／Snsolder；Au／Gesolder；imcompletepenetrutionU刖昌雷达技术发展迅猛，雷达一直受益于Moore's定律和许多新技术成果，如MMICGaAsT／R组件和相控

5、阵组件等。兼容到未来机载、星载雷达上的使用，组件的体积、质量必须尽可能的小，才能满足高机动性的作战目的。考虑到TR组件壳体材料的特殊性和使用环境的恶劣性，其封装材料的选择至关重要。目前常用的封装材料有四种：钎焊料、共晶焊料、玻璃焊料和有机焊料。有机焊料由于在力学、导电、导热、气密性等方面有明显不足，在可靠性要求较高的雷达制造中使用受到限制。在一定温度范围内，玻璃焊料膨胀系数与硅接近，封接造成热应力较小、机械强度较高、热稳定性和化学稳定性好、气收稿日期：2008-07-16作者简介：胡永芳(198l一)，女，江西临川人，硕士。主要从事微组装工

6、艺技术的研究工作。密性好，但封接层是绝缘的不适用。钎焊时，原始硅表面不能被焊剂所浸润，因此必须对硅表面进行金属化处理。钎焊作业温度低，产生的热应力比共晶焊接小，但由于机械强度较低和存在热疲劳蠕变现象，也很少被使用。共晶焊接速度快，一般不需要助焊剂，工艺重复性好，封装气密性好，机械强度高，并具有较高的热和化学稳定性，应用较多【11。1Au基共晶焊料焊接基本原理和研密内容1．1Au基共晶焊料焊接的基本原理钎焊的第一阶段是熔化的焊料在准备接合的固体金属表面进行充分的扩散，这一过程一般称为“润湿”。对于金属晶体来说，原子有规则地排列在原子空间，各个

7、原子互相吸引又互相排斥，以此维持一定的间隔；游离的电子为许多金属离子所共有，这些金属离子有规则地排列，形成金属的结晶。熔化专曩讨论鼋珲俄第38卷的焊料要润湿固体金属表面，必须具备一定的条件。其条件之一就是要求焊料和金属表面必须“清洁”，这样焊料与母材的原子才能接近到能够相互吸引结合的距离，即接近到原子引力起作用的距离。用焊料焊接同体时，润湿是重要的条件。伴随着这种润湿现象，还会出现焊料向同体金属扩散的现象。扩散又分为表面扩散、晶界扩散和晶内扩散。焊接时，在母材与焊料的界面，即液相与固相界面卜发生扩散现象。焊接后冷却至室温，在焊接处形成由焊料

8、层、合金层和母材层组成的接头结构，此结构决定焊接接头的强度。这个合金层就是在焊料和母材界面上生成的，称“界面层”，与该层直接或间接有关的层称“扩散层”，此时在焊接结合处必须有金属