在高溫電子封裝領(lǐng)域,現(xiàn)有的高溫釬料已經(jīng)無法實現(xiàn)“低溫連接,高溫服役”的技術(shù)要求,目前研究方向主要集中在瞬時液相連接和粉末固相燒結(jié)兩方面。但是兩者都存在難以解決的問題,如高孔隙率,金屬間化合物的硬脆性,銅的易氧化性和銀的電遷移失效等問題。因此,研究一種能有效降低焊接接頭孔隙率、不引入金屬間化合物、具有優(yōu)良性能的高溫互連材料將會極大推動高溫電子封裝技術(shù)的進(jìn)展。本工作使用化學(xué)還原法,制備出納米級和微米級的復(fù)合Cu@Ag粉末,研究分散劑和還原劑對合成粉末形貌粒徑的影響規(guī)律,闡明其化學(xué)還原過程及沉積機(jī)理。利用電磁壓制技術(shù),高效制備致密的Cu@Ag復(fù)合焊片,探究電磁壓制電壓對焊片內(nèi)外組織及性能的影響規(guī)律。通過熱壓燒結(jié)成功制備出結(jié)合強度高達(dá)50MPa的銅銀復(fù)合焊點接頭,借助掃描電鏡和透射電鏡研究焊縫組織的形貌、相組成和微/納缺陷,揭示接頭的斷裂路徑及斷裂機(jī)理。在制備納米級Cu@Ag粉末實驗中,以聚乙烯吡咯烷酮作為分散劑,次磷酸鈉作為還原劑,使兩者與主鹽硫酸銅的質(zhì)量比分別為3:2和1:1的條件下,成功制備出均一性良好的60-80nm類球狀銅粉。并以檸檬酸鈉同時作為配位劑及弱還原劑,原位制備出銀含量達(dá)到... 

【文章來源】：武漢理工大學(xué)湖北省 211工程院校 教育部直屬院校

【文章頁數(shù)】：70 頁

【學(xué)位級別】：碩士

【部分圖文】：

實驗技術(shù)路線圖

14表2-5微米鍍銀銅粉所需要的其他設(shè)備設(shè)備名稱型號生產(chǎn)公司隔膜真空泵GM-0.33A天津津騰2.3電磁壓制Cu@Ag復(fù)合焊片的制備2.3.1電磁壓制實驗裝置電磁壓制實驗使用的設(shè)備為WG-IV電磁成形機(jī)，設(shè)備最大儲存能量60KJ，固定電容為440μF，實物圖及原理圖如下圖2-2所示。WG-IV型電磁成形機(jī)主要由四個部分系統(tǒng)所組成：電源充能系統(tǒng)、電容儲能系統(tǒng)、成形加工系統(tǒng)以及輔助控制系統(tǒng)。為了探究合適的壓制能量，實驗中采用控制變量法，控制電容保持不變，通過改變電壓探究最佳工藝。在實驗過程中，首先在進(jìn)行充電之前通過控制系統(tǒng)預(yù)先設(shè)置充電電壓，充電后可以進(jìn)一步通過電用萬能表對充電電壓進(jìn)行準(zhǔn)確測量，這樣能夠準(zhǔn)確地控制實際電壓，以進(jìn)行一系列準(zhǔn)確的控制變量實驗。圖2-2粉末壓制電磁成形機(jī)實物照片及原理圖2.3.2電磁壓制放電線圈設(shè)計在粉末電磁壓制實驗中，放電線圈的作用是將充電后電容器存儲的電能轉(zhuǎn)換為磁場能。而放電線圈的構(gòu)造尺寸、材料性能和加工質(zhì)量等影響著充電過程后電磁的分布情況和瞬時放電過程中的能量損耗。在本實驗中采用平面螺旋狀線圈，由矩形或類圓形截面的線圈材料圍繞一圓心點螺旋環(huán)繞制成的，由于加工工藝較為簡單且線圈內(nèi)部磁場分布較為均勻的特點被廣泛應(yīng)用于沖壓類電磁成型實驗中。因為在電磁壓制過程中會產(chǎn)生巨大的瞬時電流和壓力，為避免線圈在加工及壓制過程中因過大內(nèi)應(yīng)力損壞，并降低放電過程中產(chǎn)生的過量電阻熱，線圈原料選擇高塑韌性、低電阻率的T2紫銅。加工過程中，使用8mm紫銅板由線切割制得到平面螺旋線圈，其線圈匝數(shù)是12，截面尺寸是6mm×2mm的矩形。線圈的具體物理及結(jié)構(gòu)參數(shù)如表2-6所示。

15表2-6粉末電磁壓制平面螺旋線圈參數(shù)電阻（mΩ）電感（μF）電導(dǎo)率（mm）磁導(dǎo)率(H/m)匝間距(mm)導(dǎo)線尺寸(mm)起點距圓心(mm)18.646.126.85e71.26e-61.5262為防止線圈各匝之間在重放電過程中發(fā)生短路，并使整個線圈有較高的強度和高溫耐用性，實驗中用30mm聚四氟乙烯板為線圈制備出一個模具外殼以在使用過程提高線圈的可靠性，如圖2-3所示。隨后，將線圈固定在聚四氟乙烯模具中后，使用環(huán)氧樹脂AB膠（A、B組分1:3比例）均勻混合后對其進(jìn)行封裝，并在外側(cè)附上一片3mm厚的絕緣電木板將紫銅線圈完全封裝在內(nèi)部。圖2-3紫銅線圈及聚四氟乙烯模具實物照片2.3.3電磁壓制實驗驅(qū)動片設(shè)計本工作中，粉末電磁壓制是通過儲能線圈在放電過程中將電磁力作用于一驅(qū)動片，隨后驅(qū)動片再將力作用于凸模以完成整個加工過程的，即當(dāng)放電開關(guān)閉合后，原本儲存在平面螺旋線圈中的巨大電能瞬間釋放，使周圍產(chǎn)生巨大的磁場以形成電磁力，最后再作用于凸模。根據(jù)電磁成形理論結(jié)合能量損耗可以得出凸模獲得的能量為：12（2-1）式中：W為凸模受到的能量；C為儲能電容；U為放電電壓；k為能量傳導(dǎo)效率。

【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
[1]Ag-Cu釬料粉末壓制致密化行為[J]. 劉運展,胡建華,黃尚宇,胡飛,丁鵬飛,李鑫.  鍛壓技術(shù). 2018(04)
[2]基于電磁壓制的Ag-Cu-Ge釬料合金成形工藝[J]. 許蘭嬌,黃尚宇,鄭菲,雷雨,周夢成,劉俐.  鍛壓技術(shù). 2017(09)
[3]Ag40Cu23Zn31In4Ni2銀基釬料新加工工藝及其組織性能研究[J]. 廖行,黃尚宇,王葦,王穎,周夢成,雷雨.  熱加工工藝. 2016(23)
[4]Ag2O焊膏中添加鍍銀銅粉的低溫?zé)Y(jié)連接及其性能[J]. 趙振宇,母鳳文,鄒貴生,劉磊,閆久春.  焊接學(xué)報. 2014(02)
[5]高溫電子封裝無鉛化的研究進(jìn)展[J]. 馬良,尹立孟,冼健威,張新平.  焊接技術(shù). 2009(05)
[6]金錫焊料及其在電子器件封裝領(lǐng)域中的應(yīng)用[J]. 周濤,湯姆·鮑勃,馬丁·奧德,賈松良.  電子與封裝. 2005(08)
[7]金錫釬料性能及應(yīng)用[J]. 劉澤光,陳登權(quán),羅錫明,許昆.  電子與封裝. 2004(02)



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