[实用新型]热辊温压延设备

说明书

技术领域

本实用新型涉及金属压延成型设备，尤其是一种热辊温压延设备。

背景技术

AuSn20是金锡合金中熔点最低的，其成分按重量百分比为Au 80％、Sn 20％，熔点为280℃，由AuSn相和Au5Sn相组成。AuSn20作为一种金锡共晶合金焊料，具有优良的钎焊工艺性能和钎焊接头强度，包括低的熔点和较高的强度，可保证焊接可靠性；良好的抗热疲劳性能，可防止因为温度循环产生疲劳断裂，可以在气候变化恶劣的条件下使用；良好的抗氧化性能，优秀的漫流性能，以及较高的热导率等，因此广泛应用于光电子封装和高可靠性军用电子器件的焊接。

AuSn20金锡共晶合金焊料的应用形态包括箔材、焊片、焊环、焊丝、焊膏等类型，其中焊片、焊环形式应用最广。但由于AuSn20合金是由金属间化合物组成，脆性大，很难直接加工成形，无法用常规方法加工成箔材。目前，焊片常用的几种制备工艺包括：叠层复合法、电镀沉积法、铸造拉拔法。

层叠法，将分别预处理过、压延至一定厚度的金箔和锡箔彼此相间层叠在一起，预压成复合坯料，再压延成所需规格的箔材，如：日本专利JP58100992A、JP58100993A、美国专利US3181935、中国专利CN1066411A等。该工艺的不足在于：金层、锡层在压延过程中变形不一致，因此难以控制成品的成分，尤其是局部成分的不一致，影响焊接；同时，成品含有金层、锡层以及在金层和锡层之间的金属间化合物层，焊接时熔化存在困难，且流动性差；焊接过程中，若没用保护气氛的保护或是非真空的条件下，都会由于锡氧化而造成锡量不足，无法形成金锡共晶合金和可靠的焊接。

电镀沉积的方法制备金锡焊料，通过电镀、真空镀等工艺形成金膜、锡膜，制备的产品也是叠层焊料，且在沉积成膜过程中，金属消耗、浪费大，因此成本高；且电镀沉积法主要应用于厚度要求极薄的情况，应用有限。

铸造拉拔法，首先通过浇注形成铸坯，然后热压方法将坯料轧制成焊片，该方法可以很精确的制备出合适厚度的焊片，如日本专利JP05-177380、JP03-204190A。AuSn20合金在温度达到180℃时硬度降到40HV以下，温度过低，焊片压延过程中会出现裂纹；但温度过高，焊片的表面质量差，并且氧化加剧，因此热压时坯料的温度允许范围小，热压温度通常为180～200℃。同时，AuSn20焊片厚度为微米级、宽度为毫米级，因此坯料的体积小、冷却快，无法通过先加热再压延的方式进行，现有的热压加工均采用挤压、模压的加工方法，以便于在挤压、模压过程中对坯料持续加热，因此坯料受热时间长，成品焊片的显微组织粗大、脆性大，无法进行常温冲裁。为了改善上述铸造拉拔法的不足，韩国专利K10-0701193R、KR10-0701193通过连铸方式直接形成箔片，并通过控制铸造冷却速度，细化AuSn相，加强合金韧性，在KR10-0701193专利中还对铸造的箔片进一步进行热处理，减小脆性，增强韧性；但连铸过程控制难度大，且连铸成型的焊片表面质量不好，热处理时间过长，生产周期长。

为了解决现有AuSn20制备工艺的问题，申请人提出了一种新的铸造拉拔法工艺，其区别于现有铸造拉拔法工艺的核心在于通过热辊对铸坯进行温压延。所谓热辊即经过加热具备一定温度的轧辊，通过轧辊对坯料进行压延成型，同时坯料主要通过同轧辊的接触受热；由于坯料呈带状或薄板状且宽度小，因此升温快，能够满足坯料压延成型的温度要求。采用该制备工艺，坯料受热时间短，同时经过压力加工，因此压延成型的焊片的性能好、表面质量好，且能缩短之后的热处理时间，整体的加工效率高。

由于AuSn20焊片用于集成电路焊接，因此对于洁净度要求高；AuSn20焊片宽度、厚度小，对热辊温压延设备的加工精度要求高；压延过程中，坯料通过和轧辊的接触受热，因此实际的轧辊表面温度需求远高于AuSn20合金的压延温度要求，也即热辊的最高加热温度高；AuSn20压延时的允许温度范围小，因此对于热辊表面温度的控制精度、周向上的温度均匀性要求高。而现有的热辊温压延设备，主要用于高分子材料、橡胶材料的压延成型、镁合金板材的压延成型，用于AuSn20的压延均存在不足。