[发明专利]铜基材料大气条件下无助焊剂超声低温钎焊方法及应用

权利要求书

1.铜基材料在大气条件下无助焊剂超声低温钎焊方法，其特征在于，包括如下步骤：

步骤S1：将铜基母材和合金钎料组成待焊组件，其中，所述铜基母材选用主要成份为铜的铜板、铜管或铜导线；所述合金钎料选用Sn3Ag0.5Cu、Sn3Ag0.5Cu8In、Sn3.5Ag8In、Sn3.5Ag1Bi4In或Sn3.5Ag1Bi8In中的一种；

步骤S2：超声钎焊，通过超声焊接设备将第一超声波传导至铜基母材的焊接区域，在超声钎焊过程中，使超声焊接设备的超声焊接头压接铜基母材，并将第一超声波的频率控制在30～50KHz、功率控制在15～20w、钎焊温度控制在150～280℃，第一超声波的作用时间控制在2～5s，使铜基母材与合金钎料形成冶金结合；通过加热元件加热超声焊接头或加热待焊组件，将加热元件的温度控制在400～550℃，使铜基母材和合金钎料在超声钎焊过程中的温度控制在150～280℃；在撤除第一超声波后，控制超声焊接设备的超声焊接头保持压接铜基母材3～7s；

步骤S3：形成冶金共晶相，超声钎焊过程中，在铜基母材和合金钎料均未达到其融熔温度的前提下，在第一超声波及温度作用下，合金钎料与铜基母材之间产生化学反应并形成连结铜基母材的冶金共晶相层；

在所述步骤S1之前增加超声浸钎步骤，通过超声浸钎方法使铜基母材的焊接部表面预浸有合金钎料，组成待焊组件；

所述超声浸钎方法是将铜基母材的焊接部在合金钎料槽中浸泡1～5秒之后再移出合金钎料槽，且至少在浸泡过程中，对合金钎料槽中的液态合金钎料施加第二超声波或者对铜基母材施加第二超声波，并将第二超声波的频率控制在15-100KHz、功率控制在100-500w，从而使焊接部的表面附着一层细密的合金钎料层。

2.一种铜导线与电路铜基板在大气条件下无助焊剂超声低温钎焊方法，其特征在于，包括如下步骤：

步骤S1：脱线皮，剥除铜导线末端部的外皮，使铜导线的外端部裸露而形成一铜线焊接部；

步骤S2：超声浸钎，将铜线焊接部和/或电路铜基板在合金钎料槽中浸泡1～5秒之后再移出合金钎料槽，且至少在浸泡过程中，对合金钎料槽中的液态合金钎料施加第二超声波，或者对铜线焊接部和/或电路铜基板施加第二超声波，并将第二超声波的频率控制在15-100KHz、功率控制在100-500W，从而使铜线焊接部和/或电路铜基板的表面附着一层细密的合金钎料层；

所述合金钎料由中间合金SnAg、SnCu、SnIn或SnBi中的至少两种配制形成，通过加热使投入在合金钎料槽中的合金钎料融熔成液态；

步骤S3：定位装夹，将铜线焊接部与电路铜基板定位装夹于超声焊接设备，组成待焊组件，并使超声焊接设备的超声焊头压接铜线焊接部或电路铜基板；步骤S4：超声钎焊，通过超声焊接设备对铜线焊接部及电路铜基板施加第一超

声波，并将第一超声波的频率控制在14～100KHz、功率控制在10～30w、钎焊温度控制在100～287℃，使铜线焊接部与电路铜基板在100～287℃的温度环境下完成超声钎焊，第一超声波的作用时间控制在0.5～6s；

步骤S5：形成冶金共晶相，超声钎焊过程中，在铜线焊接部、合金钎料和电路铜基板均未达到其融熔温度的前提下，在第一超声波及温度作用下，铜线焊接部与合金钎料之间、合金钎料、电路铜基板与合金钎料之间产生化学反应并形成冶金共晶相层，冶金共晶相层是铜线焊接部与电路铜基板之间的焊接层。

3.根据权利要求2所述的铜导线与电路铜基板在大气条件下无助焊剂超声低温钎焊方法，其特征在于：所述步骤S4中，使超声焊接设备的超声焊接头压接铜线焊接部或电路铜基板，并将第一超声波的频率控制在30～50KHz、功率控制在15～20w、钎焊温度控制在150～280℃，第一超声波的作用时间控制在0.5-1s；

所述合金钎料选用Sn3Ag0.5Cu、Sn3Ag0.5Cu8In、Sn3.5Ag8In、Sn3.5Ag1Bi4In或Sn3.5Ag1Bi8In中的一种。