高体积分数铝基复合材料Zn基钎料钎焊接头组织与性能

摘要

为了拓展高体积分数(70％)SiC颗粒增强铝基复合材料在电子封装领域的应用,从冶金思路出发,通过添加降熔元素Mg和Ga以改善钎缝/母材界面致密润湿,用3种Zn基中温软钎料在相同工艺参数(钎焊温度480℃,压力0.5 MPa,保温30 min)下钎焊铝基复合材料,重点分析了Mg、Ga元素的添加对钎焊接头组织、 力学性能及润湿性的影响.Zn可深度扩散入基体内,改善基体/钎料(M/M)界面润湿性.力学性能试验结果表明:采用Zn-25Al-10Ga-9Mg-1Ti钎料(熔化范围418～441℃)获得了平均剪切强度为16.6 MPa的钎焊接头,均高于其他两种材料;采用优化后的1 MPa压力时,Zn-25Al-10Ga-9Mg-1Ti钎料接头剪切强度可达30 MPa.断裂表面和断裂路径分析表明,P/M(颗粒/金属钎料)界面是薄弱环节,同时钎缝中生成的块状Mg2Si相(含少量Al,约6％)也对接头的力学性能不利.3种含Mg量不同的钎料钎焊结果表明,Zn基钎料中Mg含量对M/M界面影响无显著差异,但对P/M界面润湿性与钎缝析出相(Mg2Si)有显著影响,这为优化Mg含量与钎焊规范(调控基体溶解与消除钎缝脆性)指明了方向.