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陶瓷封装是一种高质量、工艺比较成熟的电子封装形式,它相对于玻璃、塑料等其他材料的封装,有气密性好可靠性高等优点。陶瓷封装钎焊有真空钎焊和还原性气氛(氢气)钎焊等。本篇介绍陶瓷封装外壳的真空钎焊工艺。
真空钎焊是指在真空条件下,通过对钎料加热升温使其达到熔化温度后,利用其液态钎料的凝固及其与基体金属之间的扩散作用实现金属件之间连接的一种方法。其生产工艺包括钎焊前零件表面准备、零件的装配与固定、钎料的放置、钎焊及焊后处理等工序,每道工序都会影响产品的最终质量。其中钎焊工序是形成良好的焊接接头的决定性工序。
真空钎焊具有以下优点:
(1)真空钎焊不采用钎剂,不会出现气孔、夹渣等缺陷,能够显著提高产品的抗腐蚀性,既可免除对环境的污染,又能够为安全生产创造必要的条件;
(2)真空钎焊既可节省大量昂贵的金属钎剂,又不需要采用复杂的焊剂清洗工序,降低了生产成本;
(3)真空钎焊钎料的湿润性和流动性好,易于焊接形状复杂或通道狭小的工件;
(4)适于钎焊不锈钢、高温合金,尤其是铝、钛含量较高的耐热合金,可获得优质的焊接接头,也适合于钛、铌、铁、钼、锡和钽等多种难熔合金或异种金属的连接;
(5)由于被焊接件在真空条件下加热,因此不会出现氧化增碳,脱碳,污染变质等问题,被焊件在炉中处于整体加热状态,因此热应力可使变形量控制到最小限度;
(6)基体金属和钎料周围处于低压状态,易于排除钎焊温度下释放出来的挥发性杂质和气体,可使基体金属本身的性能得到改善;
(7)可将被焊件的热处理工序和真空钎焊的工艺一起进行,也可以将钎焊工序安排为最终工序;
(8)真空钎焊后的工件不但表面清洁光亮,也易于对焊缝的质量进行检查。
(1)填剂不良,部分间隙未被填满
接头设计不合理,装配间隙过大或者过小,装配时零件倾斜;钎焊温度过低或分布不均匀;钎料选用不当,如钎料的润湿作用差,钎料量不足;钎料安置不当;焊前准备工作不佳,如清洗不净等。
(2钎缝气孔
接头间隙选择不当;钎焊前零件清洁不干净;保护气体去氧化作用差;钎料在钎焊时析出气体或钎料过热;
(3)钎缝焊渣
加热不均匀;接头间隙选择不当;钎料从接头两面填缝;钎料与钎剂熔化温度不匹配。
(4)钎缝开裂
由于异种母材热膨胀系数不同,冷却过程中形成的内应力过大;同种钎焊材料加热不均匀,造成冷却过程中收缩不一致;钎料凝固时,零件相互错动;钎料结晶温度间隔过大;钎缝脆性过大。
(5)母材开裂
母材过烧或过热;钎料向母材晶间渗入,形成脆性相;加热不均匀或由于刚性夹持工具而产生过大的内应力;工件本身的内应力而引起的应力;异种母材的热膨胀系数相差过大而其延展性低;焊料流失。
(6)钎料流失
钎焊温度过高,保温时间过长;母材与钎料之间的作用太剧烈;钎料量过大。
封面来源:河北厚膜科技中心 ,陶瓷双列直插封装
原文始发于微信公众号(艾邦陶瓷展):陶瓷封装外壳真空钎焊工艺介绍
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