[发明专利]一种Ag-Cu-In-Sn-Ti合金钎料及其制备方法和应用

说明书

本发明涉及一种Ag‑Cu‑In‑Sn‑Ti合金钎料及制备方法，属于金属‑陶瓷、陶瓷‑陶瓷的低熔点活性钎料领域。该钎料的组成为：Cu 22～26wt.％、In 8‑12wt.％、Sn8‑12wt.％、Ti 2～6wt.％、Mo 0.05～2wt.％、Mn 0.05～2wt.％、玻璃粉0.01～1wt.％、Ag余量。本发明还公开了该钎料的制备方法。该钎料熔化温度低，对陶瓷具有良好的润湿性，钎焊工艺性好，焊缝强度高，钎料与陶瓷线膨胀系数匹配性好，适用于陶瓷‑陶瓷、金属‑陶瓷的焊接。

技术领域

本发明涉及一种Ag-Cu-In-Sn-Ti合金钎料及制备方法，属于金属-陶瓷、陶瓷- 陶瓷的低熔点活性钎料领域。

背景技术

工程陶瓷具有优异的耐高温、耐腐蚀、耐磨损等性能特点，已经成为被普遍认可的高性能结构材料，在电子器件等工程领域中应用日趋广泛。然而在与金属进行焊接时，由于陶瓷与金属存在物理结构和化学性能的较大差异，大部分钎料既不能润湿陶瓷，也不能与之发生反应形成牢固的连接。为使陶瓷能与金属发生可靠的连接，需要预先对陶瓷进行金属化处理，即在陶瓷表面涂覆一层粘结牢固而又不被熔化的金属薄膜，二次镀Ni后采用AgCu等钎料进行封接，即间接焊接。近几年电子器件年产量迅速增加，电子器件质量的可靠性显得尤为重要，影响电子器件质量的主要因素之一就是漏气，相当部分发生在陶瓷金属化上。

陶瓷与金属的直接连接可免去陶瓷金属化带来的不足，而活性钎焊是可以选用的一种重要连接方法。活性钎焊的原理是，在常规钎料中加入Ti、Zr等具有较强化学活性的元素，向钎料内加入这些元素后，使得钎料在钎焊温度下对构成陶瓷的硅酸盐及氧化物等具备亲和性，从而提高钎料对陶瓷的润湿性。Ag-Cu-Ti(Ti 含量大于3％)钎料是比较常用的活性钎料，但随着电子器件结构变得越来越复杂，采用阶梯钎焊的方式实现成形变得更加普遍。

发明内容

本发明的目的之一是提供一种具有较低熔点的Ag-Cu-In-Sn-Ti合金活性钎料及其制备方法。本发明提供的Ag-Cu-In-Sn-Ti合金钎料，熔化温度低，对陶瓷具有良好的润湿性，钎焊工艺性好，焊缝强度高，钎料与陶瓷线膨胀系数匹配性好，适用于陶瓷-陶瓷、金属-陶瓷的焊接，可用于Ag-Cu-Ti钎料的下级钎焊。

一种Ag-Cu-In-Sn-Ti合金钎料，由以下含量的成分组成：Cu 22～26wt.％、In 8～12wt.％、Sn 8～12wt.％、Ti 2～6wt.％、Mo 0.05～2wt.％、Mn 0.05～2wt.％、玻璃粉0.01～1wt.％、Ag余量。

优选地，上述钎料的组成为：Cu 23～25wt.％、In 8～10wt.％、Sn 8～10wt.％、Ti 3～4wt.％、Mo 0.05～0.5wt.％、Mn 0.05～0.5wt.％、玻璃粉0.01～0.05wt.％、Ag 余量。

钎料中Ti为活性元素，In、Sn可以有效降低钎料的熔点，Mo、Mn可以使钎料的热膨胀系数与陶瓷相匹配，玻璃粉可以提高钎料对陶瓷的润湿性。

所述的Ag-Cu-In-Sn-Ti合金钎料的形态为箔。该合金钎料可以应用于陶瓷-陶瓷、金属-陶瓷的直接焊接，适用于二次钎焊需求。

本发明的另一目的是提供上述活性钎料的制备方法。

一种Ag-Cu-In-Sn-Ti合金钎料的制备方法，包括如下步骤：

A.按重量百分比，分别称取Cu 22～26wt.％、In 8～12wt.％、Sn 8～12wt.％、 Ti2～6wt.％、Mo粉0.05％～2wt.％、Mn粉0.05％～2wt.％、玻璃粉0.01％～1wt.％和余量Ag，上述组分总量100％；

B.利用真空气雾化制粉炉，将称取的Ag、Cu、In、Sn和Ti金属原料放置在内，加热至1100℃～1200℃真空熔炼，待金属熔清后，进行真空气雾化制粉，制得 Ag-Cu-In-Sn-Ti合金粉末；