半导体制造行业中,真空腔,匀气盘,冷却板等诸多设备部件都可能涉及到铝合金材质的电子束钎焊。例如,真空镀膜设备腔室一方面需要维持一定温度以便增强膜层对于基体的附着力和质量,另一方面为了确保膜层的质量和避免气体分子与蒸发或溅射原子之间的碰撞,需要维持高温和高真空环境,因此以AA6061铝合金部件制作的腔室部件的钎焊密封性至关重要。考虑到电子束钎焊能量集中可控,热影响区域小,因此电子束钎焊是半导体镀膜设备腔室为代表的铝合金钎焊的重要工艺方法之一。
最终产品腔室的密封性,一方面取决于电子束钎焊工艺的参数调整和控制,确保钎料在钎焊界面的充分流动和铺展填充,另一方面也取决于铝合金钎料本身成分(例如高蒸气压元素,降熔元素,杂质元素的含量),吸气量(尤其是氢气)的控制。例如,相同工艺参数条件下,夏天中国南方工厂熔炼的钎料,吸氢含量就可能高于在冬天中国北方熔炼的钎料。不过,通过客户事先的特殊要求提示,吸氢含量可以通过工厂熔炼过程中一些有意识的措施获得一定程度上的控制。
从上述基本特性出发,可以洞察到半导体设备真空镀膜腔室电子束钎焊密封工艺对于铝合金钎料的基本需求:
1. 铝基钎料:虽然添加铜等元素可能大幅降低某些体系铝合金牌号的熔点范围,但因为会产生强烈的内应力导致热裂,因此基本只能考虑BAlSi体系的钎料。在AlSi钎料体系中,BAlSi-4具有最低的共晶熔点。换句话说,共晶型的合金特性,使得钎料能够在温度达到预期的熔点之后能迅速熔化并具有最好的流动性和铺展能力;因此,除了Si元素含量的精确控制,其他常规合金/杂质元素在这一钎料中的含量都应该得到有意识的控制;
2. 在AlSi钎料中添加一定的Mg,是常规真空钎焊钎料的独门秘诀之一,但却不是这一特殊应用需求的首选项。结合电子束高能量密度的特性,钎料中额外增加的Mg,一方面会扩大钎料的固液相范围(使得液相线温度甚至比共晶钎料还低,看起来似乎是正向影响因素,实则不然),但另一方面会扰乱钎料的特性造成高真空下Mg蒸汽的高温气化,可能在钎缝中形成气孔甚至造成漏气;
3. 除了控制Mg含量和其他合金杂质元素以保证熔点及钎料熔体的汽化,从熔炼铸造源头考虑,也需要在钎料熔炼过程中有意识严格控制熔体的吸氢。
针对对性能一致性有严格要求的钎料,常规通用的钎料生产并不能保证产品不同批次之间的一致性,甚至任一批次材料的适用性。而特殊行业的用量相对通用行业而言往往又是极为有限的,这就导致看似一样的定制材料往往比通用材料价格高得多,甚至一料难求。
基于我们在有色金属冶金和钎焊行业的经验,以及对钎焊材料在特定电子束钎焊应用中的理解,上海工泽厚专门订制了用于电子束钎焊应用的真空级BAlSi-4钎料,用于进口替代。
目前具体可以提供的少量货架规格有:
1. BAlSi-4, H18, T0.52xW15, 卷材
2. BAlSi-4, H18, T0.52xW50, 卷材
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