一种新型低熔点VC均热板用铜基钎料焊膏

本发明涉及材料制备与连接领域，特别涉及一种新型低熔点vc均热板用铜基钎料焊膏。

背景技术：

1、真空腔(vapor chamber，vc)均热板是一种将工作液体注入内部设置有毛细结构的近真空腔体而形成的能进行相变传热的板状传热装置。它主要由壳体、毛细吸液芯、工作液、支柱构成。vc均热板是平面热管，可以在两个方向散热。均热板的上下壳体以无氧铜为材质，其焊接工艺直接制约均热板的生产良率，并影响其使用性能。而钎料是均热板的上下壳体焊接工艺的重要影响因素，在生产vc均热板的行业中，考虑到均热板材质，通常采用铜基钎料对均热板的上下壳体进行焊接。钎焊以温度作为区分标准可以分为软钎焊和硬钎焊。规定钎料液相线温度低于450℃所进行的钎焊为软钎焊，高于450℃所进行的钎焊为硬钎焊。硬钎焊由于强度高，可用于钎焊受力构件，应用广泛，其包括铝基钎料，银基钎料，铜基材料，锰基钎料，镍基钎料，金基钎料，钯基钎料。而铜基钎料作为硬钎料，具有熔点高的特点，但铜材在高温下很容易氧化，所以在保证使用性能的前提下，降低焊接温度可以有效降低生产成本。

技术实现思路

1、本发明的目的是提供一种新型低熔点vc均热板用铜基钎料焊膏，以解决现有技术中存在铜基材料的熔点高、易氧化的问题，本发明通过成分调整实现制备的焊膏使用性能良好的同时，熔点相对较低，具有节约能源、降低成本的优点，而且较低的加热温度也能够降低cu的氧化程度，保证其使用性能优良。

2、为实现上述目的，本发明提供了如下方案：

3、本发明的技术方案之一：提供一种铜基钎料，其组分质量百分占比如下：cu67.5～67.9％，sn22.6～23.0％，ni3.7～3.9％，p5.6～5.8％。

4、本发明的技术方案之二：提供上述铜基钎料的制备方法，包括以下步骤：利用金属锡对ph600铜基钎料进行成分调整得到铜基钎料。

5、进一步地，所述铜基钎料能够根据上述组分的质量百分比直接配制而成。

6、本发明的技术方案之三：提供一种铜基钎料焊膏，含有上述铜基钎料和助焊剂。

7、本发明的技术方案之四：上述铜基钎料焊膏的制备方法，包括以下步骤：利用金属锡对ph600铜基钎料进行成分调整得到铜基钎料粉末后加入助焊剂得到所述铜基钎料焊膏。

8、进一步地，所述铜基钎料焊膏的具体制备步骤，包括：

9、s1.制备铜基钎料粉末：将组分为cu75.0％、p5.2％、sn15.6％、ni4.2％的ph600铜基钎料进行超声清洗、烘干，得到所述铜基钎料粉末；

10、s2.制备所述铜基钎料焊膏：将所述铜基钎料粉末与金属锡粉末混匀后，加入助焊剂混匀，即得所述铜基钎料焊膏。

11、进一步地，按重量份计，所述金属锡粉末的添加量为所述铜基钎料粉末质量的10.0％。

12、进一步地，所述金属锡粉末的纯度大于99.99wt.％。

13、进一步地，所述助焊剂为alpha pop707，按重量份计，所述助焊剂的添加量为所述钎料粉末质量的12±0.5％。

14、本发明的技术方案之五：所述铜基钎料或所述铜基钎料焊膏在制备铜基钎焊接头中的应用。

15、进一步地，所述铜基钎焊接头为cu/铜基钎料/cu三明治钎焊接头。

16、进一步地，所述cu/铜基钎料/cu三明治钎料接头的制备步骤，包括：

17、s1.将无氧cu片放入30％ hno3水溶液中浸泡后，进行超声清洗、烘干；

18、s2.将所述铜基钎料焊膏涂抹在一cu片上，使其在所述cu片形成一定厚度的焊膏，再将另一cu片水平覆盖在焊膏的上方，形成cu/铜基钎料/cu三明治结构；

19、s3.在氮气气氛下对s2中的三明治结构进行焊接，焊接温度约为钎料熔点+40℃，焊接10min后随炉冷却，得到cu/铜基钎料/cu三明治钎焊接头。

20、进一步地，所述无氧cu片的纯度大于99.99wt.％。

21、进一步地，制备cu/铜基钎料/cu三明治钎料接头时，步骤s2中焊膏厚度为200μm。

22、本发明的技术方案之六：所述铜基钎料或所述铜基钎料焊膏在制备铜基vc均热板中的应用。

23、本发明公开了以下技术效果：

24、(1)本发明克服了铜基钎料作为硬钎料熔点高且容易氧化的缺陷，通过成分调整在保证其使用性能良好的前提下，实现制备钎料的熔点在505℃～510℃，相对ph600焊膏降低约90℃，具有节约能源、降低成本的优点，而且较低的加热温度也能够降低cu的氧化程度，保证其使用性能优良。

25、(2)本发明提供一种低熔点铜基钎料焊膏，降低钎焊过程的钎焊温度和能量损耗进而降低加热成本，适用于制备铜及铜合金的炉中钎焊、火焰钎焊、高频钎焊和电阻焊等工艺的钎焊对接接头，同时，采用本发明的技术方案制备的钎焊接头能够满足拉伸、剪切测试的各种要求，进而能够获得准确的接头使用性能数据和接头可靠性评价。

26、(3)本发明的技术方案能够降低现有技术中的铜基钎料的熔点，降低焊接成本，即工艺简单，成本低廉；同时能够应用于vc均热板、焊接接头的制备，且能够应用于微电子连接的力学和热学的可靠性研究。

技术特征：

1.一种铜基钎料，其特征在于，其组分质量百分占比如下：cu67.5～67.9％，sn22.6～23.0％，ni3.7～3.9％，p5.6～5.8％。

2.如权利要求1所述的铜基钎料的制备方法，其特征在于，利用金属锡对ph600铜基钎料进行成分调整得到所述铜基钎料。

3.一种铜基钎料焊膏，其特征在于，包括如权利要求1所述的铜基钎料和助焊剂。

4.如权利要求3所述的铜基钎料焊膏的制备方法，其特征在于，利用金属锡对ph600铜基钎料进行成分调整得到铜基钎料粉末后加入助焊剂得到所述铜基钎料焊膏。

5.根据权利要求4所述的铜基钎料焊膏制备方法，其特征在于，包括以下步骤：

6.根据权利要求5所述的铜基钎料焊膏的制备方法，其特征在于，所述金属锡粉末的纯度大于99.99wt.％。

7.根据权利要求5所述的铜基钎料焊膏的制备方法，其特征在于，所述助焊剂为alphapop707，按重量份计，所述助焊剂的添加量为所述铜基钎料粉末质量的12±0.5％。

8.如权利要求1所述的铜基钎料或权利要求3所述的铜基钎料焊膏在制备铜基钎焊接头中的应用。

9.如权利要求1所述的铜基钎料或权利要求3所述的铜基钎料焊膏在制备铜基vc均热板中的应用。

技术总结
本发明公开了一种新型低熔点VC均热板用铜基钎料焊膏，涉及材料制备与连接领域，该焊膏中的铜基钎料成分质量占比为Cu67.5～67.9％，Sn22.6～23.0％，Ni3.7～3.9％，P5.6～5.8％，本发明利用金属锡对PH600铜基钎料进行成分调整，在保证使用性能良好的前提下，使得焊膏的熔点相对较低，同时克服了铜基钎料作为硬钎料熔点高且容易氧化的缺陷，具有节约能源、降低成本的优点。

技术研发人员：郭福,吕伊铭,汉晶,马立民,晋学轮,李腾,王乙舒,贾强
受保护的技术使用者：北京工业大学
技术研发日：
技术公布日：2024/1/12