新型金合金材料及其制备方法
【专利摘要】本发明涉及一种新型金合金材料及其制备方法，属于贵金属钎焊材料领域。本发明公开了一种利用高能球磨技术制备金合金的方法：以粒度均小于200目(平均粒度<70μm)，纯度均大于99.995％的金粉、镓粉、锗粉、锑粉、碲粉、锡粉等为原料，按合金化学成份配方要求配制，在真空条件下，进行机械高能球磨5－20小时，制备成金合金钎料粉末；然后将金合金粉末与溶剂、助剂、粘结剂等搅拌混合1－3小时，制备成钎料焊膏。利用本方法制备的合金粉末，具有产品性能优异、制备工艺可控、制备成本低等特点，制备的钎料焊膏综合性能优异，满足有关集成电路、电子、计算机、电器等行业的使用要求。
【专利说明】新型金合金材料及其制备方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种新型金合金及其制备方法，属于贵金属钎焊材料领域，可应用于集成电路、电子、计算机、电器等有关行业。
【背景技术】
[0002]金合金钎料是应用于集成电路、半导体器件、计算机、电子等行业的一种重要钎料，具有比锡基或铅基钎料较优良的热导率和电导率，以及较高的抗热疲劳性能等。金基合金由于有硬脆的金属间化合物生成，合金加工成型困难，目前德国、美国、日本，以及国内有关单位等常用的制备方法有:多层复合法、甩带法、磁控溅射法、电子束蒸发法、电镀法等。
[0003]随着上述行业的快速发展，集成电路的集成度迅速增大，电子器件的功率越来越大，单位面积芯片产生的热量急剧增加。这要求金合金钎焊材料必须同时具有高的导热系数、低的热膨胀系数和尽可能小的密度。但是，上述制备金合金钎焊材料的方法存在一些缺陷，在材料成份、合金熔化温度范围、利用率等方面难以精确控制。为了解决现有技术方法存在的问题，本发明提供了一种高能球磨技术制备金合金的方法，然后再将金合金粉末制备成钎料焊膏。首先，通过高能球磨，使金属粉末经历挤压变形、焊合、断裂，再焊合、再断裂等过程，最终形成成份非常均匀、粒度微细的合金粉末；其次，通过将合金粉末与熔剂、助剂、粘结剂等进行混合，制备成钎焊材料用合金焊膏，可以解决合金难加工和成型困难等问题，满足不同形状的使用要求。第三，采用本发明方法制备的金合金钎焊温度在300 -1000°C之间，钎料具有良好的润湿性和漫流性，优良的耐热耐蚀性等优点，适合新型封装材料的钎焊，具有产品性能优异、制备工艺可控、制备成本低等特点；还可用于钎焊Cu、N1、钢、可伐合金，以及开金合金饰品等同种或者异种金属之间的钎焊，满足有关集成电路、电子、计算机、电器、装饰等行业的使用要求。
【发明内容】
[0004]新型金合金的化学成份(重量％ )为:0.5?5.0Ga, 0.5?5.0Ge, 0.1?5.0Sb,
0.1 ?5.0Te, 0.1 ?10.0Sn，余量为 Au。
[0005]高能球磨制备金合金的技术方案为:选择纯度均大于99.995%、粒度均小于200目(平均粒度〈70 μ m)的金粉、镓粉、锗粉、锑粉、碲粉、锡粉等为原材料，根据金合金化学成份配方要求进行配比,将球料比为3:1?10:1的钢球和混合粉末，放入球磨罐中并抽真空，真空度为:〈1X10—2Pa ;在室温和水冷的条件下，以500 — 2000转/分钟的转速进行高能球磨5 - 20小时，得到金合金粉末(平均粒度〈30 μ m)。
[0006]金合金焊膏的制备方案为:金合金焊膏组成及化学成份为(重量％ ):
[0007]粘结剂组成和比例为:乙二醇乙醚溶剂I 一 5 %，醋酸丁酯助剂20 - 30%，丙烯酸树脂粘结剂10 - 20%，余量填料为金合金粉末。
[0008]金合金焊膏合成工艺方案为:将熔剂、助剂、粘结剂和填料放入混合容器内，进行搅拌混合I 一 3小时，搅拌速度为1000 - 3000转/分钟，制备成钎焊材料用金合金焊膏， 测试粘度10 - 20s。
【具体实施方式】
[0009]实施列1:选择纯度为99.995%、粒度为一 200目(平均粒度〈75 μ m)的金粉、镓粉、锗粉、锑粉、碲粉、锡粉等为原材料，合金化学成份配方为2.0Ga, 2.0Ge, 0.5Sb，0.5Te,
5.0Sn，余量为Au进行混合；将球料比为3:1的钢球和混合粉末，放入球磨罐中并抽真空，真空度为:〈1 X 10 — 2Pa ;在室温和水冷的条件下，以500转/分钟的转速进行高能球磨6小时，得到金合金粉末；将合金粉末与粘结剂进行混合，具体粘结剂的组成和比例为:乙二醇乙醚溶剂2 %，醋酸丁酯助剂20%，丙烯酸树脂粘结剂12%，余量填料为金合金粉末；将熔齐U、助剂、粘结剂和填料放入混合容器内，进行搅拌混合I小时，搅拌速度为1000转/分钟，制备成钎焊材料用金合金焊膏。钎焊材料性能为:熔点980°C，平均粉末粒度<25μπι，焊膏粘度20s。
[0010]实施例2:选择纯度为99.995%、粒度为一250目(平均粒度〈60 μ m)的金粉、镓粉、锗粉、锑粉、碲粉、锡粉等为原材料，合金化学成份配方为3.0Ga, 3.0Ge, 1.0Sb, 1.0Te,
7.0Sn，余量为Au进行混合；将球料比为5:1的钢球和混合粉末，放入球磨罐中并抽真空，真空度为:〈1 X 10 —2Pa;在室温和水冷的条件下，以1000转/分钟的转速进行高能球磨10小时，得到金合金粉末；将合金粉末与粘结剂进行混合，具体粘结剂的组成和比例为:乙二醇乙醚溶剂3 %，醋酸丁酯助剂25 %，丙烯酸树脂粘结剂15 %，余量填料为金合金粉末；将熔剂、助剂、粘结剂和填料放入混合容器内，进行搅拌混合2小时，搅拌速度为1500转/分钟，制备成钎焊材料用金合金焊膏。钎焊材料性能为:熔点850°C，平均粉末粒度<20μπι，焊膏粘度15s。
[0011]实施例3:选择纯度为99.995%、粒度为一325目(平均粒度〈45 μ m)的金粉、镓粉、锗粉、锑粉、碲粉、锡粉等为原材料，合金化学成份配方为4.0Ga, 3.0Ge, 2.0Sb, 3.0Te,
8.0Sn，余量为Au进行混合；将球料比为8:1的钢球和混合粉末，放入球磨罐中并抽真空，真空度为:〈1 X 10 —2Pa;在室温和水冷的条件下，以2000转/分钟的转速进行高能球磨15小时，得到金合金粉末；将合金粉末与粘结剂进行混合，具体粘结剂的组成和比例为:乙二醇乙醚溶剂5 %，醋酸丁酯助剂30%，丙烯酸树脂粘结剂20%，余量填料为金合金粉末；将熔剂、助剂、粘结剂和填料放入混合容器内，进行搅拌混合3小时，搅拌速度为2000转/分钟，制备成钎焊材料用金合金焊膏。钎焊材料性能为:熔点350°C，平均粉末粒度<16μπι，焊膏粘度10s。
【权利要求】
1.一种金合金材料，其特征在于其化学成份的重量百分比为:0.5?5.0Ga，0.5?5.0Ge, 0.1 ?5.0Sb, 0.1 ?5.0Te, 0.1 ?5.0Sn，余量为 Au。
2.一种利用高能球磨制备金合金材料的方法，其特征在于含有以下步骤: 选择纯度均大于99.995%、粒度均小于200目即平均粒度〈70 μ m的金粉、镓粉、锗粉、锑粉、碲粉、锡粉为原材料，根据金合金化学成份配方要求进行配比，将球料比为3:1?10:1的钢球和混合粉末，放入球磨罐中并抽真空，真空度为:〈1X10 —2Pa ;在室温和水冷的条件下，以500 - 2000转/分钟的转速进行高能球磨5 — 20小时，得到金合金粉末即平均粒度 <30 μ m。
3.一种金合金焊膏，其特征在于其化学成份的重量百分比为:溶剂I 一 5%，乙二醇乙醚；助剂20 - 30%，醋酸丁酯；粘结剂10 - 20%，丙烯酸树脂；余量填料为金合金粉末， 金合金粉末化学成份的重量百分比为:0.5?5.0Ga，0.5?5.0Ge, 0.1?5.0Sb, 0.1?5.0Te, 0.1 ?5.0Sn,余量为 Au。
4.一种金合金焊膏的制备方法，其特征在于含有以下步骤: (1)金合金焊膏组成及化学成份的重量百分比为: 溶剂I 一 5 %，乙二醇乙醚；助剂20 — 30 %，醋酸丁酯；粘结剂10 — 20 %，丙烯酸树脂；余量填料为金合金粉末， 金合金粉末化学成份的重量百分比为:0.5?5.0Ga，0.5?5.0Ge, 0.1?5.0Sb, 0.1?5.0Te, 0.1 ?5.0Sn,余量为 Au。 (2)金合金焊膏合成工艺: 将熔剂、助剂、粘结剂和填料放入混合容器内，进行搅拌混合I 一 3小时，搅拌速度为1000 - 3000转/分钟，制备成钎焊材料用金合金焊膏，测试粘度10 — 20s。
【文档编号】B23K35/40GK104148823SQ201410351773
【公开日】2014年11月19日 申请日期:2014年7月23日 优先权日:2014年7月23日
【发明者】谢明, 张吉明, 胡洁琼, 杨有才, 陈永泰, 王松, 王塞北, 陈松, 李爱坤, 魏宽, 刘满门 申请人:昆明贵金属研究所