發(fā)布時間：2018-04-27 01:10

  本文選題：Ni顆粒 + Cu(Ni)基板��； 參考：《南昌航空大學(xué)》2017年碩士論文

【摘要】：Sn-Bi系無鉛釬料的熔點較低(共晶成分熔點為139℃),能夠降低電子元器件及基板在封裝過程中的熱傷害,在低溫?zé)o鉛釬焊領(lǐng)域具有重要的應(yīng)用價值。但是Sn-58Bi釬料時效組織穩(wěn)定性較差,在80℃到130℃的服役環(huán)境中Bi相會異常粗化,導(dǎo)致釬料的耐沖擊能力變?nèi)�。同時釬焊接頭的Cu3Sn/Cu界面會出現(xiàn)Bi相的偏析,這種偏析嚴重降低了釬焊接頭的強度和可靠性,致使Sn-Bi系無鉛釬料的應(yīng)用受到極大限制。所以本文提出在恒溫時效溫度120℃條件下,通過Ni顆粒強化釬料基體,Cu基板表面鍍Ni改性,以及前兩種機制下的Ni聯(lián)合作用,研究三種工藝條件下Ni對Sn-58Bi釬縫界面反應(yīng)及接頭性能的影響,主要研究結(jié)果表明:當Sn-58Bi釬料中添加Ni顆粒時,可有效細化局部釬料組織,同時釬縫界面形成的IMC(金屬間化合物)為(Cu,Ni)6Sn5,促進了Cu和Sn的擴散平衡,抑制Bi相在IMC/Cu釬縫界面的偏析。在時效反應(yīng)階段Ni顆粒的添加可以抑制釬料組織內(nèi)部Bi相的偏聚,同時在釬縫界面IMC阻擋層的作用抑制了Cu原子擴散速度,間接抑制了釬縫界面Bi相的偏析。不僅提高了Sn58Bi-Ni釬料焊縫接頭在低溫服役環(huán)境下的組織穩(wěn)定性,而且釬焊接頭在服役環(huán)境中的力學(xué)性能得到了提升。當在Cu基板表面鍍Ni改性時,由于鍍層中的高熔點Ni元素促進了釬料內(nèi)部細化,Bi相在釬料組織內(nèi)部偏聚得到延緩,界面形成的Ni3Sn4結(jié)構(gòu)穩(wěn)定不易發(fā)生兩相區(qū)轉(zhuǎn)變,阻礙了Bi相在界面的偏析。并且在時效反應(yīng)階段,釬縫界面IMC層和Ni-P阻擋層的共同作用,Cu元素的擴散速度大幅降低,在釬縫界面Bi的偏析得到有效抑制。整體提高Sn-58Bi/Cu(Ni)釬縫接頭在低溫服役環(huán)境下的組織穩(wěn)定性和釬焊接頭力學(xué)性能。在未時效階段,當Ni聯(lián)合處理時,不僅解決了Sn-58Bi釬料中添加Ni顆粒時,導(dǎo)致的釬縫界面IMC層的厚度過厚,造成釬縫接頭的力學(xué)性能下降。而且解決了在Cu基板表面鍍Ni改性時,導(dǎo)致IMC層的生長得到抑制,造成釬縫接頭力學(xué)性能不佳問題。并且在時效反應(yīng)階段,Ni聯(lián)合處理工藝條件時,Cu元素的擴散速度大幅下降,IMC層的生長速率達到三種工藝條件時最低,Bi在IMC/Cu(Ni)界面的偏析得到進一步抑制,因此釬縫界面組織穩(wěn)定性得到進一步提高。Sn58Bi-Ni/Cu(Ni)釬縫接頭的力學(xué)性能得到整體大幅提升。由三種工藝條件對釬縫界面IMC層的生長速率常數(shù)的影響可知:在Ni聯(lián)合處理中Sn58Bi-0.5Ni/Cu(Ni)釬縫界面IMC層的生長速率最低,且比Sn-58Bi/Cu接頭界面IMC層的生長速率下降了96.19%。說明在Ni聯(lián)合處理條件下,IMC層的生長速率得到有效抑制,延長了釬焊接頭在服役時效過程中的使用壽命。通過三種工藝條件下對釬縫接頭力學(xué)性能的影響,發(fā)現(xiàn)在Ni聯(lián)合處理中Sn58Bi-0.5Ni/Cu(Ni)接頭的拉剪強度為三種工藝條件下的最大值。并且在時效9天后,其拉剪強度依然有40.81MPa,同比Sn-58Bi/Cu接頭的拉剪強度高出25.67MPa。
[Abstract]:The low melting point of Sn-Bi system lead-free solders (the eutectic composition melting point is 139 鈩，

本文編號：1808498