论文部分内容阅读
铝及铝合金具有轻质、比强度高、导热性好和低成本等优势而被广泛应用于LED照明组件、通讯设备和电子产品等制造。然而铝及铝合金表面存在致密氧化膜层,导致其可焊性较差,特别低温钎焊情况下。电子制造(包括LED)行业要求低温用锡膏在保证焊接活性的同时应具有良好的印刷性和存储稳定性。相比于常规焊铜锡膏,铝用锡膏中活性剂的活性较强,在锡膏常温存储过程中会与钎料合金粉发生剧烈的反应,造成锡膏粗化及使用时活性降低。因此研制铝用锡膏的难点在于寻求合适的活性物质和制备方法,使得锡膏在常温条件下具有较低的活性以保证锡膏的存储稳定性,而在工艺温度(焊接温度)下具有较高的活性以保证在钎焊过程中能够较好地去除合金表面氧化膜,促进钎料润湿和接头形成,最终实现铝及铝合金的可靠焊接。随着大功率LED器件的发展,其散热问题越来越严峻,已普遍采用轻质低成本的铝制散热器(片),但目前急需能够高效可靠地实现低温铝及铝合金钎焊的锡膏。本论文研究的目标为开发出适用于LED组件封装的低温铝用锡膏。通过添加活性剂、溶剂、成膜剂、表面活性剂、触变剂,并采用单变量法及多组分正交实验对铝用锡膏助焊剂的成分配比进行设计及优化。在获得优化配方的基础上,以升温速率、峰值温度、焊点尺寸等工艺参数为变量,深入剖析助焊剂中活性物质在钎焊铝合金过程中的作用机制,并通过可焊性和力学性能测试对锡膏活性及钎焊工艺性进行评价,最终得出钎焊工艺、活性物质及焊点可靠性等因素之间的定性关系或量化关系。在前期实验数据及结果的基础上,以外加活性盐的方式提高新体系锡膏的存储寿命,并通过锡膏制备及钎焊工艺优化,改善焊点成形和降低焊后残留,并最终获得了存储稳定性高的铝用锡膏。研究结果表明,有机胺和无机酸复配所得到的盐在钎焊铝合金时具有良好的活性,添加活性盐能够进一步提高钎焊活性但同时对钎料合金粉的腐蚀性也较大;通过扫描电镜和能谱(SEM&EDS)分析表明,采用本研究研制的助焊剂与Sn-0.3Ag-0.7Cu合金粉制成的锡膏对6061铝合金进行钎焊时,在界面无金属间化合物(IMC)或固溶体形成;影响焊接接头连接质量和强度的主要因素为界面腐蚀深度、焊点内部气孔数量及气孔尺寸;所研制的新体系焊铝锡膏中,特定醇醚对活性盐的溶解能力随温度的升高而大幅度升高,利用该特性(即通过外加活性盐的方式),可制备出存储稳定性较高的铝用锡膏。