电磁压制与烧结工艺对无镉中温银基钎料性能的影响

摘要

无铅无镉钎焊材料是全球性的环保发展需求，在计算机、汽车、航空航天等领域中的微电子产品封装和一些特殊材料的焊接方面具有广阔应用前景。如何高效率低成本地制造性能优良的环保钎料一直是企业界和学术界致力解决的关键问题。近年来，用电磁压制方法制备环保钎焊材料薄片是一种新的探索，可有效回避传统方法因熔炼、凝固产生大量脆性相导致后续成形加工难以进行的瓶颈问题，且压制模具可直接根据封装产品形状、尺寸进行设计，压制成形的钎料经烧结后即可直接用于钎焊封装工序，在满足微电子封装用钎焊材料多样性需求的同时，也简化了后续工艺、降低了生产成本。本文将电磁成形与粉末冶金技术结合，充分利用各自的特点与优势，采用电磁压制方法制备微电子封装所用的环保钎焊材料，不仅能够较好地解决环保钎料难以加工成形的难题，还能通过提高压坯压制密度和致密均匀性来进一步改善钎料最终的焊接性能。探索了一种优质高效的环保钎料制备新技术，对推进微电子封装产业的发展、丰富难成形材料制备加工理论与方法具有重要意义和经济价值。
　　本文采用理论分析、工艺实验和微观分析的方法对粉末电磁压制压坯和液相烧结体进行了系统的研究。以钎料性能和环境保护作为研究目的，通过分析各元素对钎料性能的影响，确定BAg44Cu28Zn25Sn3无镉中温银基钎料作为研究对象，在低电压电磁脉冲成形机上进行电磁压制，通过观察不同放电电压下压坯的断口形貌，采用控制变量法计算不同放电电压以及储能电容下压坯的密度，分析多金属混合粉料高速压制成形的机理与规律，有针对性地构建高速率压型方程，为多金属混合粉料高速压制过程的模拟分析提供模型与方法。结果显示随着放电电压的增大，电磁脉冲力不断增大，压坯内的粉末颗粒结合越紧密颗粒变形越小，压坯致密性越好；放电电容越大，电磁脉冲力增大的同时也延长了压制时间，致使压坯密度出现先增大后减小的趋势。
　　电磁压制后的压坯在SX2-4-10箱式节能电阻炉中采用氩气的保护气氛进行液相烧结，以烧结温度和烧结时间为变量，结合烧结体密度计算、显微硬度测量、显微组织及断口形貌分析、EPMA面分布分析、XRD物相测试及相图分析，讨论了烧结工艺参数对烧结体性能的影响，为合理制定烧结工艺提供了参考。结果显示烧结温度增加保温时间减小会使烧结体内孔洞变小变少，显微组织细化，元素分布均匀，组成成分和内部组织越接近于完全合金化的烧结体，性能越好。

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第1章 绪论

1.1 研究背景

1.2 无镉银基钎料的研究进展

1.3 粉末冶金

1.4 本课题主要研究意义及内容

第2章 低电压电磁压制实验与分析

2.1 引言

2.2 低电压电磁压制实验

2.3 实验材料

2.4 高速率压型方程的建立

第3章 液相烧结实验研究及分析

3.1引言

3.2粉末冶金烧结概述

3.3实验参数

3.4实验设备

3.5烧结体的致密化程度分析

3.6烧结体的硬度分析

第4章 烧结体的微观组织分析

4.1 引言

4.2 烧结体的SEM微观组织分析

4.3 烧结体的元素EPMA面分布分析

4.4 烧结体的XRD物相分析

第5章 总结与展望

5.1 总结

5.2 展望

参考文献

致谢

攻读硕士期间发表的论文