【摘要】：微電子產(chǎn)業(yè)目前已成為世界最重要的產(chǎn)業(yè)之一,與此同時用于微電子封裝的釬料研究也成為備受關注的研究方向。熔點在450℃至600℃之間的電子元器件用中溫銀基釬料一直是各國的熱門研究課題。通過在Ag-Cu系釬料中添加低熔點金屬是降低釬料熔點的常用方法,各國對于Ag-Cu-In-Sn釬料的研究表明在Ag-Cu系釬料中添加Sn和In能夠有效降低釬料熔點和釬焊最低溫度,但過高的Sn和In含量會導致釬料中脆性相的生成,并且當Sn、In含量之和大于20%時采用傳統(tǒng)加工方法難以制備成材。本文采用電磁壓制新型釬料制備方法對高銦高錫銀基釬料進行制備,通過極大的成形壓力和極短的成形時間使該釬料的加工性得到提升并減少其脆性相的生成。目前對于電磁成形粉末壓制的研究方法主要為實驗和有限元仿真,有限元法的連續(xù)體假設與實際粉末顆粒的離散體性質不相符,其仿真精度無法得到保證,本文采用離散元法對電磁壓制釬料粉末進行仿真,從細觀角度對壓制過程的粉末流動、應力和致密度進行研究分析。本文的主要工作內容有:對Ag-Cu-In-Sn釬料電磁壓制成形的放電回路、電磁場及基于離散元理論的粉末壓制進行仿真,從細觀角度解釋高銦高錫銀基釬料致密化行為,探究其致密化機理。研究不同In、Sn含量對電磁壓制制備AgCu-In-Sn釬料壓坯致密度的影響,系統(tǒng)研究放電參數(shù)、顆粒接觸特性、摩擦及壓制方式對電磁壓制釬料壓坯致密度和致密度均勻性的影響,優(yōu)化Ag-Cu-In-Sn釬料成分和電磁成形工藝參數(shù)。對放電回路和電磁場的研究表明:電容越大,電流的振蕩周期越大,電容不影響電流加載;電壓越大回路電流幅值越大,電壓對電流周期無影響;電容和電壓對振蕩電磁力的影響規(guī)律和對回路電流的影響規(guī)律相似。對高銦高錫釬料粉末電磁壓制的研究表明:在相同壓制力下,In含量越高所獲得的釬料壓坯致密度越高;在放電總能量相同的條件下,較大電壓的放電方案能使釬料壓坯致密度更高。在顆粒接觸特性中,靜摩擦系數(shù)和恢復系數(shù)對釬料壓坯致密度影響較大,剛度系數(shù)和滾動摩擦系數(shù)對壓坯致密度影響較小。摩擦系數(shù)越小,壓坯致密度越高;摩擦系數(shù)為0.06時壓坯致密度均勻性最高;顆粒間摩擦比顆粒與模壁間摩擦對壓坯致密度影響更大。壓制相同致密度釬料壓坯,雙向壓制比單向壓制能獲得致密度均勻性更好的釬料。
【學位授予單位】：武漢理工大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2018
【分類號】：TG425
【圖文】：

圖 1-1 動磁壓制技術圖 1-2 DMC 技術制備壓坯致密度壓制即平板線圈電磁壓制，其工裝如圖 1-3 所示，成形原理為電電，驅動片內產(chǎn)生強大感應電流并推動沖頭向下高速運動壓制，該技術與直接電極接觸法相比的優(yōu)勢在于不需要金屬粉末自

7圖 1-2 DMC 技術制備壓坯致密度軸向壓制即平板線圈電磁壓制，其工裝如圖 1-3 所示，成形原理為電極向圈放電，驅動片內產(chǎn)生強大感應電流并推動沖頭向下高速運動壓制模具顆粒，該技術與直接電極接觸法相比的優(yōu)勢在于不需要金屬粉末自身能因此可適用于金屬、陶瓷等粉末的成形。美國圣地亞哥州立大學.Olevsky 等人[35]對氧化鋁粉末進行了單軸電磁壓制，其孔隙率降低了5～6內，武漢理工大學黃尚宇等人[36-37]采取小電壓大電容的放電方案進行了磁壓制鋁粉并獲得了致密度 99%的鋁箔，對 TiO2 陶瓷粉末進行電磁壓制結工藝得到了致密度 98.5%的陶瓷制件。電磁壓制粉末成形工藝的關鍵優(yōu)（1）加工時間極短，縮短了生產(chǎn)周期，提高生產(chǎn)效率；（2）粉末顆粒運最大可達傳統(tǒng)壓制方式的 1000 倍，能夠制備致密度極高的制件；（3）脈用下成形過程只有微秒級，顆粒間不易發(fā)生反應，能夠保證優(yōu)良顯微結構

圖 1-3 軸向電磁壓制工裝國內外粉末仿真研究進展統(tǒng)的粉末壓制工藝設計和模具設計通常都是采用經(jīng)驗試錯法，不試驗延長了研發(fā)周期，而且不能觀測到粉末壓制過程的微觀組織行為和應力分布，無法在燒結工藝進行前預測壓坯的性能和潛在機技術的發(fā)展和普及，各國學者開始將數(shù)值仿真技術應用在粉末多種粉末壓制模型構建的力學方法，并根據(jù)粉體的實際受力和變多種本構模型和接觸模型。利用數(shù)值模擬軟件強大的后處理分析，研究人員能深入研究粉末壓制過程的顆粒變形、粉末流動行為及狀態(tài)，模擬軟件可以記錄壓制過程中每一時間步的信息，方便對粉重排、塑性變形和破裂三個階段進行相應研究。通過對模具參數(shù)和變，可以快速獲得制備更高致密度的壓坯的工藝方法，并對各因素響分析得到材料致密化機理，能更好地預測壓制過程中可能存在避免。

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本文編號：2752763