專利名稱：一種Ni-P-Cu系鎳基釬焊料的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種釬焊料，特別是涉及到用于銅-低碳鋼，低碳鋼-低碳鋼以及銅-銅釬焊用的鎳基釬焊料。
用于上述材料釬焊的焊料，各國以前曾有很多文獻(xiàn)報(bào)導(dǎo)。美國專利US4209570，4253870和4316573公開的銅基Cu-P-Ni焊料的合金成份重量百分比含量為Ni5～42.6、P8～11.3，其余為Cu。固-液相線溫度范圍為678～814℃。
這類銅基焊料在釬焊時(shí)蒸氣壓較高，并且該蒸氣壓隨著釬焊溫度的增高而增加。Cu-P-Ni焊料熔化溫度較低(678～814℃)所以釬焊時(shí)，磷大量揮發(fā)，沉積在釬焊件即電子元件的玻璃絕緣子上，破壞了電子元件的高壓絕緣性能(標(biāo)準(zhǔn)電壓≥2000V，電阻≥108Ω)。并且在焊料溶煉過程中，由于熔體中磷的揮發(fā)，嚴(yán)重腐蝕設(shè)備，從而影響了這類焊料的進(jìn)一步使用。
本發(fā)明提出一種在釬焊過程中焊料成份基本不揮發(fā)，焊料成份和性能穩(wěn)定的新型釬焊料。
本發(fā)明的任務(wù)通過設(shè)計(jì)一種鎳基的Ni-P-Cu釬焊料完成的，該焊料的合金成份重量百分比含量為Ni70～85，P10～14，Cu5～20，其它固體、氣體雜質(zhì)含量≤0.3，該焊料的液相線溫度為905～920℃。
本焊料的最佳重量百分比含量為Ni73.5，P11.5，余量為Cu，另外其它固、氣體雜質(zhì)含量≤0.3。
本焊料在920℃釬焊，沒有覺察到磷的揮發(fā)，未發(fā)現(xiàn)釬焊件(即電子元件的玻璃絕緣子上)有磷的沉積物，因此電子元件的耐高壓絕緣性能良好。并且在熔煉過程中，磷的揮發(fā)極少，不會(huì)腐蝕熔煉設(shè)備。
焊料的合金原材料的純度、氣體和雜質(zhì)含量直接影響釬焊性能和制成電子器件的氣密性，所以原材料的純度應(yīng)當(dāng)如下電解鎳GB6516-86Ni-ONi+Co≮99.99%Ni-1Ni+Co≮99.9%電解銅GB466-82Cu-1Cu+Ag≮99.95%Cu-2Cu+Ag≮99.9%
赤磷滬Q/HG/2-265-87分析純黃磷<0.015%可溶物<0.6%本焊料與前述美國的銅基Cu-P-Ni焊料相比，本申請(qǐng)的焊料是鎳基的，而美國專利提出的是銅基的，以及這三種元素的重量百分比含量差別比較大。
更重要的是本申請(qǐng)的焊料與前述美國焊料相比，具有如下一些本質(zhì)的差別首先本申請(qǐng)的鎳基Ni-P-Cu焊料在920℃時(shí)蒸氣壓明顯的低于上述美國專利的銅基Cu-P-Ni焊料的蒸氣壓，因此釬焊時(shí)合金成份中的磷揮發(fā)極少，可以保證釬焊件即電子元件玻璃絕緣子的高壓絕緣性能的穩(wěn)定。
其次，本申請(qǐng)的鎳基Ni-P-Cu焊料形成大量Ni3P化合物，該放熱反應(yīng)的生成熱為48.4千卡/克分子，而銅基Cu-P-Ni焊料的形成Cu3P化合物的放熱反應(yīng)的生成熱為32千卡/克分子，因此，Ni3P的結(jié)合力比Cu3P的結(jié)合力強(qiáng)，在高溫下前者的熱穩(wěn)定性比后者高，也就是該Ni3P比Cu3P(在相同溫度下)難分解，所以Ni3P的蒸氣壓比Cu3P低，在高溫下Ni3P的揮發(fā)大大低于Cu3P。
本申請(qǐng)的焊料的制作方法將上述配制好的焊料合金在100千瓦的中頻感應(yīng)爐中通電加熱，當(dāng)熔體溫度達(dá)1150～1250℃時(shí)，注入噴粉設(shè)備的坩堝漏斗內(nèi)，進(jìn)行氣體霧化法制粉，以后粉末在110～120℃的烘干箱中烘干4～6小時(shí)，嚴(yán)防溫度過高而氧化，其后進(jìn)行過篩、包裝等。
本發(fā)明的焊料與最接近的美國銅基焊料相比，具有焊料成分和性能穩(wěn)定，焊接接頭的氣密性好的優(yōu)點(diǎn)。
實(shí)施例采用如表1所示的焊粉成份。
試件在830型鏈?zhǔn)奖Ｗo(hù)釬焊爐上施焊，釬焊加熱最高溫度920℃，加熱區(qū)長度300mm，釬焊件移動(dòng)速度116mm/分，釬焊試驗(yàn)結(jié)果如表2所示。
可見采用本發(fā)明的釬焊料進(jìn)行Cu/Cu，F(xiàn)e/Fe和Cu/Fe的釬焊可以得到良好的釬焊性能和理想的釬焊接頭的機(jī)械性能。
本釬焊焊料特別適用于大功率晶體管管座的釬焊焊接。


權(quán)利要求
1.一種用于銅與低碳鋼，低碳鋼與低碳鋼，以及銅與銅釬焊的含有Ni-P-Cu的鎳基釬焊料，其特征在于該焊料的組成份及重量百分比含量為Ni70～85，P10～14，Cu5～20，其它固體、氣體雜質(zhì)含量≤0.3。
2.按照權(quán)利要求1所述釬焊料，其特征在于該焊料的最佳重量百分比含量為Ni73.5，P11.5，余量為Cu，另外其它固體、氣體雜質(zhì)含量≤0.3。
3.按照權(quán)利要求1所述的釬焊料，其特征在于該焊料的組成份應(yīng)當(dāng)是電解鎳GB6516-86Ni-0 Ni+Co 99.99%Ni-1 Ni+Co 99.9%電解銅GB466-82Cu-1 Cu+Ag 99.95%Cu-2 Cu+Ag 99.9%赤磷滬Q/HG12-265-87分析純黃銅<0.015%可溶物<0.6%
全文摘要
本申請(qǐng)涉及到一種Ni-P-Cu鎳基釬焊料。本釬焊料的組成份及重量百分比含量為Ni70～85，P10～14，Cu5～20其它固體、氣體雜質(zhì)含量≤0.3。本釬焊料與現(xiàn)有技術(shù)中的銅基釬焊料相比具有磷揮發(fā)極小，釬焊接頭性能穩(wěn)定等優(yōu)點(diǎn)。本發(fā)明的釬焊料用于釬焊銅-低碳鋼、低碳鋼-低碳鋼以及銅-銅，該焊料特別適于大功率晶體管座的釬焊。
文檔編號(hào)B23K35/28GK1102150SQ93118738
公開日1995年5月3日 申請(qǐng)日期1993年10月23日 優(yōu)先權(quán)日1993年10月23日
發(fā)明者陳宣鈞, 祝邦文, 郭德興, 傅子文 申請(qǐng)人:浙江省冶金研究所