一种大间隙钎焊接头制备方法技术

一种大间隙钎焊接头制备方法，其包括如下步骤：将不同孔隙度的开孔泡沫金属箔按孔隙度大小依次排布夹装在待焊母材的待融合面之间；将焊料合金置于钎焊间隙的入口处，孔隙度最大的开孔泡沫金属箔所在侧；加热待焊接头使焊料合金熔化，并保持其熔融状态一段时间，使熔融的焊料在这段时间内，在不同孔隙度泡沫金属提供的梯度毛细吸附力作用下快速填充钎焊间隙，完成大间隙钎焊接头的制备。不同孔隙度泡沫金属提供的梯度毛细吸附力，使熔融焊料对钎焊间隙进行均匀、快速填充，使接头具有较高的焊合率，泡沫金属连续的网状结构，能避免高熔点脆性相的团聚，而且能显著提升大间隙钎焊接头的性能，调整泡沫金属的厚度，可对钎焊间隙进行精确控制。精确控制。精确控制。

【技术实现步骤摘要】
一种大间隙钎焊接头制备方法


[0001]本专利技术涉及钎焊材料
，具体涉及一种大间隙钎焊接头制备方法。

技术介绍

[0002]近年来电子通讯行业的迅速发展对电子器件中钎焊接头的可靠性要求不断提升。如何提高功率器件中钎焊接头的热疲劳抗性一直是行业内的重要技术难题。研究表明，采用屈服强度较低的In基焊料钎焊热膨胀系数差异较大的异质材料时能起到很好的自屈服效应，从而释放钎焊接头残余应力，提高钎焊接头热、力疲劳抗性。这种自屈服钎焊接头通常需要较大的钎焊间隙，以提高钎缝间隙的应变量，促进钎焊接头残余应力的释放。
[0003]制备大间隙钎焊接头在某些功率器件中是十分必要的。然而，大间隙钎焊接头的制备存在着较大挑战。钎缝间隙较大时难以在钎缝中形成较强的毛细吸附力，不利于熔融焊料对钎缝的快速、均匀填充，钎焊接头容易产生未焊透和溢出等缺陷。
[0004]中国专利技术专利CN107486651A公布了一种低温焊料片的制备方法，采用浸渗的方法将焊料填充进泡沫金属，并采用该种复合焊料对母材进行钎焊连接。然而这种预填充焊片在钎焊时容易因表面精度问题在钎缝内形成气孔，并且复合焊料在重熔后其厚度会发生适当改变，无法实现高精度钎焊接头制备。
[0005]中国专利技术专利CN201610842139.X公布了一种利用高、中、低熔点焊料分层混合，通过自上而下流动发生重排实现大间隙钎焊的方法。但该方法在高熔点组分发生重排时易造成高熔点脆性相的团聚。
[0006]因此，急需开发一种精度高、缺陷少的大间隙钎焊接头制备方法。

技术实现思路

[0007]本专利技术的专利技术目的在于，解决上述技术中存在的问题，提供一种精度高、缺陷少的大间隙钎焊接头制备方法。
[0008]本专利技术的专利技术目的实现方案如下：一种大间隙钎焊接头制备方法，其特征在于，其包括如下步骤：
[0009]将不同孔隙度的开孔泡沫金属箔按孔隙度大小依次排布夹装在待焊母材的待融合面之间；
[0010]将焊料合金置于钎焊间隙的入口处，孔隙度最大的开孔泡沫金属箔所在侧；
[0011]加热待焊接头使焊料合金熔化，并保持其熔融状态一段时间，使熔融的焊料在这段时间内，在不同孔隙度泡沫金属提供的梯度毛细吸附力作用下快速填充钎焊间隙，完成大间隙钎焊接头的制备。
[0012]将泡沫金属夹装在钎焊间隙中，其微型多孔结构可提供毛细吸附力，促进液态焊料渗入泡沫金属内。但单一孔隙度的泡沫金属在焊料填充过程中产生的毛细吸附作用力是不断变化的，焊料最先填充的部位因为焊料与泡沫骨架间发生反应会在泡沫表面形成金属间化合物，逐步堵塞泡沫金属，降低熔融焊料的流速，减缓甚至最终阻止焊料的渗入，使得
焊缝的填充深度、结构均匀性等均受到影响。大孔隙度泡沫提供的毛细吸附力大于小孔隙度泡沫，本专利技术在靠近焊料的位置采用大孔隙度的泡沫金属，降低因堵塞对熔融焊料流速的影响，从而使得熔融焊料可以在不同孔隙度泡沫金属提供的梯度毛细吸附力作用下，对钎焊间隙的均匀、快速填充，使接头具有较高的焊合率。另外，本专利技术制备方法，以泡沫金属为骨架，泡沫骨架连续的网状结构，能彻底避免高熔点脆性相的团聚问题，其由不同方向的孔筋交织、重叠形成的独特空间结构，相比颗粒增强或纤维增强等不连续复合材料骨架而言，也能显著提升大间隙钎焊接头的性能，调整泡沫金属厚度，还可实现对焊缝间隙的精确控制，从而制备出一种精度高、缺陷少的大间隙钎焊接头。
[0013]进一步的，选用的开孔泡沫金属箔厚度为0.1
‑
3mm，孔隙率为70
‑
98％；相邻开孔泡沫金属箔的孔隙度差异为5％
‑
25％。
[0014]进一步的，所述待焊母材材质相同或不同，选自陶瓷、碳材料、铝合金、铜合金等。
[0015]进一步的，选用的泡沫金属为泡沫钛、泡沫镍、泡沫铜或其它合金材质的泡沫金属。
[0016]进一步的，同一钎焊接头中的开孔泡沫金属箔材质相同。
[0017]进一步的，所述焊料为In基、Sn基、Zn基、Al基、Ag基或Ni基合金等，形态为丝状、箔状、粉状或膏状。
[0018]采用超塑性合金焊料时，由本专利技术方法制备的钎焊结构，能起到自屈服作用，接头耐疲劳性能好。
[0019]开孔泡沫金属箔在待焊母材的待融合面之间的夹装方式如下：
[0020]它们通过工装夹具来进行安装，所述工装夹具包括支撑板、压板以及压力杆，所述压板通过螺栓固定在所述支撑板上，构成一位于所述支撑板上的凸台，待焊母材中，一放置于所述支撑板上，另一放置于所述压板上，并由所述压力杆加压，所述压力杆位于在上母材位于所述压板上方的一侧，两母材的待融合面上下相对，它们之间的距离即为钎焊间隙，焊接时，在待焊母材的待融合面之间放入相应厚度的开孔泡沫金属箔。
[0021]先设定好焊缝的宽度再进行焊接，有利于对焊缝宽度进行更精确的控制。
[0022]进一步的，对在上的母材施加的压力为0.1
‑
5MPa。
[0023]与现有技术相比，本专利技术具有如下有益效果：
[0024]本专利技术利用不同孔隙度泡沫金属提供的梯度毛细吸附力，使熔融焊料对钎焊间隙进行均匀、快速填充，使接头具有较高的焊合率，并借助泡沫金属连续的网状结构，避免高熔点脆性相的团聚，另外，泡沫金属由不同方向的孔筋交织、重叠形成的独特空间结构，相比颗粒增强或纤维增强等不连续复合材料骨架而言，也能显著提升大间隙钎焊接头的性能，调整泡沫金属的厚度，可对钎焊间隙进行精确控制，所以，利用本专利技术方法能实现对精度高、缺陷少的大间隙钎焊接头的制备。
附图说明
[0025]图1为本专利技术制备方法优选的钎焊装配示意图；
[0026]图2为图1的俯视图；
[0027]图3为本专利技术制备方法优选实施例的流程示意图；
[0028]图4为本专利技术制备方法实施例1中接头形貌图；
[0029]图5为本专利技术制备方法实施例2中接头形貌图；
[0030]图6为本专利技术制备方法实施例3中接头形貌图。
具体实施方式
[0031]针对现有技术中大间隙钎焊接头精度、缺陷情况上的不足，特提供一种大间隙钎焊接头制备方法，具体流程如下：
[0032]1)焊前表面处理：将不同孔隙度的开孔泡沫金属箔置于浓度为2
‑
20％的稀盐酸在超声波下清洗10s
‑
10min，再对待焊母材进行打磨处理，最后将它们与焊料放入无水乙醇中清洗10s
‑
10min，干净后拿出晾干待用；
[0033]2)将不同孔隙度的开孔泡沫金属箔按孔隙度大小依次排布放置于待焊母材的待融合面之间，固定待焊接头并施加0.1
‑
5MPa压力；
[0034]3)将焊料合金置于钎焊间隙的入口处，孔隙度最大的开孔泡沫金属箔所在侧；
[0035]4)加热待焊接头使焊料合金熔化，并保持其熔融状态一段时间，使熔融的焊料在这段时间内，在不同孔隙度泡沫金属提供的本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种大间隙钎焊接头制备方法，其特征在于，其包括如下步骤：将不同孔隙度的开孔泡沫金属箔按孔隙度大小依次排布夹装在待焊母材的待融合面之间；将焊料合金置于钎焊间隙的入口处，孔隙度最大的开孔泡沫金属箔所在侧；加热待焊接头使焊料合金熔化，并保持其熔融状态一段时间，使熔融的焊料在这段时间内，在不同孔隙度泡沫金属提供的梯度毛细吸附力作用下快速填充钎焊间隙，完成大间隙钎焊接头的制备。2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述开孔泡沫金属箔厚度为0.1
‑
3mm，孔隙率为70
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98％。3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，相邻开孔泡沫金属箔的孔隙度差异为5％
‑
25％。4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述待焊母材材质相同或不同，选自陶瓷、碳材料、铝合金、铜合金。5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述泡沫金属为泡沫钛、泡沫镍、泡沫铜或其...

【专利技术属性】
技术研发人员：王玲，万超，符永高，胡嘉琦，曹诺，杜彬，
申请(专利权)人：中国电器科学研究院股份有限公司，
类型：发明
国别省市：