文档介绍：10 真空/氮气保护-激光无钎剂软钎焊技术
由于金属表面总是存在着氧化膜,阻碍钎料在材料表面的润湿和铺展,钎焊的基本问题
就是如何去除氧化膜和防止再氧化。采用真空或者惰性气体保护可以有效地防止在钎焊加热
过程中材料的再氧化。而真空或惰性气体保护时的去膜作用和材料有很大的关系,根据已有
的资料,Au、Ti、无氧铜表面的氧化膜在钎焊的温度下会很快分解或者溶解入母材,容易
实现钎焊;Al 的氧化膜稳定性强,在钎焊温度下不会分解,非常难钎焊;Fe 的氧化膜在钎
焊温度下虽然不能完全分解,但会发生积聚,因此具有一定的可钎焊性。
真空保护下和在激光非常快速加热的条件,Cu 焊盘表面的氧化膜是否可以分解或者破
碎,实现无钎剂钎焊,已经对真空度的要求,在以下的研究中进行了阐述。
真空/氮气保护-激光无钎剂软钎焊设备
图 10-1 是真空/氮七保护-激光无钎剂钎焊的实验装置示意图。真空室的上盖采用石英玻
璃材料,聚焦后的激光透过石英玻璃窗口照射到试件,进行加热。真空室内可以为真空或者
充入氮气。
激光器为连续 YAG 激光器,波长 ,激光功率和加热时间均可以进行计算机控
制。
钎焊材料:焊盘为 Cu,钎料为 Sn/Pn 共晶合金。
YAG激光
透镜
石英玻璃
试件
真空室
(a) 原理图(b) 实物照片
图 10-1 真空/激光无钎剂软钎焊实验装置
真空/氮气保护-激光钎焊实验
为了确定基本的钎焊参数并为了进行对比,进行了有钎剂激光钎焊的工艺实验,实验在
真空室中进行,真空度为大气压。实验结果如图 10-2 所示, 和加热时间下的铺展
(a) t= (b) t= (c) t= (d) t=
图 10-2 激光加热时钎料的铺展情况(钎剂保护,激光功率 P=10W)
面积基本相等,认为铺展已经达到稳定。
采用 P=10W、t= 的加热参数进行真空保护下(真空度为 6×10-2Pa)无钎剂 Sn-Pb 钎料
在 Cu 焊盘上的润湿铺展试验,试验结果如图 10-3(a)所示。发现 Sn-Pb 钎料刚好开始熔化,
几乎不能在 Cu 焊盘上润湿铺展。试验结果说明,无钎剂钎料的润湿铺展性不同于有钎剂钎
料,与有钎剂钎料相同的激光加热条件下不能实现无钎剂激光软钎焊。因此,增加了激光加
热时间观察钎料的润湿铺展效果。当激光加热时间为 t=1s 时钎料稍微润湿铺展,但是其结
果仍然不很理想,如图 10-3(b)所示。当激光加热时间为 t=