本文關(guān)鍵詞：納米Ag_3Sn、Cu_6Sn_5顆粒對Sn基無鉛焊料性能影響研究，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

【摘要】：隨著電子產(chǎn)業(yè)綠色制造的發(fā)展和電子組裝技術(shù)的進步，，各國開始大力發(fā)展無鉛焊料，共晶Sn-Ag-Cu系無鉛焊料被認為是Sn-Pb焊料最有前途的替代品。但是其中貴金屬Ag的成本占到了總成本的一半以上；與此同時，共晶Sn-Ag-Cu系焊料在凝固過程中會生成粗大脆化的Ag3Sn、Cu6Sn5金屬間化合物，而且焊點界面處的脆化Cu-Sn金屬間化合物易發(fā)生過度生長，這些現(xiàn)象都會引起焊點抗跌落性能不佳、熱疲勞性能差等一系列器件焊點劣化問題，如何改善無鉛焊料各項性能、提高焊點可靠性已經(jīng)成為電子封裝技術(shù)研究領域的熱點問題之一。因此，本研究通過人為添加納米顆粒的方法改善無鉛焊料微觀組織，以提高焊料的各項性能及焊點可靠性。本研究中，采用合金熔煉方法向Sn-0.7Cu和Sn-0.5Ag無鉛焊料合金中分別添加不同含量的納米Ag3Sn和Cu6Sn5金屬間化合物顆粒，以制備納米顆粒復合焊料，重點研究了納米Ag3Sn、Cu6Sn5顆粒的添加量對焊料的微觀組織、熔化性能、潤濕性能、焊點界面形成情況、焊點剪切強度以及熱老化條件下器件焊點性能的影響，并將其中某些性能與相同成分的微合金化焊料進行對比。同時還對納米Ag3Sn顆粒添加量對SAC0307焊錫膏熔化性能、潤濕性能及焊點剪切強度的影響進行了分析和研究。 本研究表明，當向焊料合金中適量添加納米Ag3Sn顆粒時，能夠?qū)辖饍?nèi)部微觀組織起到細化作用，且隨納米Ag3Sn顆粒含量增加，細化效果逐漸變強；隨納米Ag3Sn顆粒添加量的增加，復合焊料合金熔點略有降低，能夠與現(xiàn)有無鉛焊料焊接工藝實現(xiàn)良好兼容；同時使?jié)櫇裥阅艿玫教岣�，其中Sn-0.7Cu-2.0(Ag)Ag3Sn復合焊料的潤濕性能最佳。納米Ag3Sn顆粒的適量添加使貼裝器件焊點界面金屬間化合物形貌變得平坦，平均厚度減小，同時提高了焊點的剪切強度，Sn-0.7Cu-2.0(Ag)Ag3Sn復合焊料界面金屬間化合物的平均厚度最小，焊點剪切強度較大。將其與相同成分的微合金化焊料對比可知，納米Ag3Sn復合焊料界面金屬間化合物形貌良好，厚度適宜，焊點剪切強度更大。在熱老化條件下，納米Ag3Sn顆粒的加入使焊點界面金屬間化合物的生長速率降低，從而減弱了由脆化相過度生長引起的焊點力學性能劣化作用，使焊點在經(jīng)歷熱老化后仍具有較大的剪切強度。 當向焊料合金中適量添加納米Cu6Sn5顆粒時，同樣能對合金內(nèi)部微觀組織起到細化作用；隨納米Cu6Sn5顆粒添加量的增加，復合焊料合金熔點略有降低，能夠與現(xiàn)有無鉛焊料焊接工藝良好兼容，同時潤濕性能得到提高，Sn-0.5Ag-0.7(Cu)Cu6Sn5復合焊料熔點最低，潤濕性最好；納米Cu6Sn5顆粒的適量添加能夠抑制焊點界面金屬間化合物過度生長，并提高了焊點的剪切強度，Sn-0.5Ag-0.3(Cu)Cu6Sn5復合焊料界面平均厚度最小，剪切強度最大。在熱老化條件下，納米Cu6Sn5顆粒的適量加入能夠使焊點在經(jīng)歷熱老化后仍具有較大的剪切強度。 對添加不同含量納米Ag3Sn顆粒的SAC0307無鉛焊錫膏各項性能研究表明，隨納米Ag3Sn顆粒添加量的增加，復合焊錫膏熔點變化不大，能夠與現(xiàn)有無鉛焊錫膏焊接工藝良好兼容，潤濕性能有所提高。此外，隨納米Ag3Sn顆粒添加量的增加，貼裝器件焊點的剪切強度逐漸提高。
【關(guān)鍵詞】：納米顆粒增強焊料 納米金屬間化合物顆粒 熱老化 剪切強度 焊錫膏
【學位授予單位】：北京理工大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2015
【分類號】：TG425.1
【目錄】：

• 摘要5-7
• Abstract7-9
• 目錄9-13
• 第1章 緒論13-22
• 1.1 電子封裝軟釬焊技術(shù)13-14
• 1.2 電子封裝用軟釬焊焊料14-16
• 1.2.1 Sn-Pb 焊料的優(yōu)缺點14
• 1.2.2 電子封裝用焊料無鉛化趨勢14
• 1.2.3 無鉛焊料定義14-15
• 1.2.4 無鉛焊料的性能要求和主要合金系15-16
• 1.3 電子封裝用低銀系無鉛焊料16-17
• 1.3.1 無鉛焊料的低銀化趨勢16
• 1.3.2 低銀無鉛焊料的優(yōu)勢16-17
• 1.4 金屬納米顆粒材料17-18
• 1.4.1 納米材料概念及其制備方法17-18
• 1.4.2 金屬納米顆粒制備18
• 1.5 納米顆粒增強復合無鉛焊料18-20
• 1.5.1 復合焊料概述18-19
• 1.5.2 納米顆粒添加復合焊料研究現(xiàn)狀19-20
• 1.6 主要研究內(nèi)容20-22
• 第2章 試驗方案22-34
• 2.1 納米金屬間化合物顆粒的制備22-23
• 2.1.1 制備納米金屬間化合物顆粒的方法及試劑22
• 2.1.2 硼氫化鈉還原法制備金屬間化合物原理22
• 2.1.3 試驗步驟22-23
• 2.1.4 納米金屬間化合物顆粒物相分析及形貌觀察23
• 2.2 納米金屬間化合物顆粒復合焊料合金的制備23-24
• 2.2.1 納米金屬間化合物顆粒復合焊料合金熔煉23-24
• 2.2.2 納米金屬間化合物顆粒復合焊料合金成分設計24
• 2.3 納米金屬間化合物顆粒復合焊錫膏的制備24
• 2.4 納米復合焊料微觀組織觀察24-25
• 2.5 納米復合焊料熔化性能分析25
• 2.6 納米復合焊料潤濕性能分析25-28
• 2.6.1 納米 IMC 顆粒復合焊料合金潤濕性能分析25-27
• 2.6.2 納米 IMC 顆粒復合焊錫膏潤濕性能分析27-28
• 2.7 納米復合焊料合金鋪展試驗28-29
• 2.8 熱老化試驗29
• 2.9 焊點界面金屬間化合物觀察29-30
• 2.10 納米復合焊料焊點力學性能測試30-34
• 第3章 納米 Ag_3Sn 顆粒添加對 Sn-0.7Cu 焊料性能的影響34-69
• 3.1 納米 Ag_3Sn 顆粒物相分析及形貌觀察34
• 3.2 納米 Ag_3Sn 顆粒添加對 Sn-0.7Cu 無鉛焊料微觀組織影響34-42
• 3.3 納米 Ag_3Sn 顆粒添加對 Sn-0.7Cu 無鉛焊料熔化性能影響42-44
• 3.4 納米 Ag_3Sn 顆粒添加對 Sn-0.7Cu 無鉛焊料潤濕性能影響44-48
• 3.5 納米 Ag_3Sn 顆粒添加對 Sn-0.7Cu 焊料焊點界面 IMC 生長的影響48-56
• 3.5.1 焊點界面 IMC 的生長過程48-49
• 3.5.2 納米 Ag_3Sn 顆粒添加量對 Sn-0.7Cu 焊點界面 IMC 形貌影響49-53
• 3.5.3 納米 Ag_3Sn 顆添加量對 Sn-0.7Cu 焊點界面 IMC 平均厚度影響53-54
• 3.5.4 Sn-0.7Cu-x(Ag)Ag_3Sn 與 Sn-0.7Cu-xAg 焊點界面 IMC 形貌比較54
• 3.5.5 Sn-0.7Cu-x(Ag)Ag_3Sn 與 Sn-0.7Cu-xAg 焊點界面 IMC 厚度比較54-56
• 3.6 Sn-0.7Cu-x(Ag)Ag_3Sn 焊點界面 IMC 層熱老化過程中界面生長56-61
• 3.6.1 熱老化條件下，納米 Ag_3Sn 顆粒對 Sn-0.7Cu 界面 IMC 厚度影響56-60
• 3.6.2 Sn-0.7Cu-x(Ag)Ag_3Sn 與 Sn-0.7Cu-xAg 界面 IMC 生長情況比較60-61
• 3.7 納米 Ag_3Sn 顆粒添加對 Sn-0.7Cu 焊料焊點剪切強度的影響61-64
• 3.7.1 納米 Ag_3Sn 顆粒添加量對 Sn-0.7Cu 焊料焊點剪切強度影響62-63
• 3.7.2 Sn-0.7Cu-x(Ag)Ag_3Sn 與 Sn-0.7Cu-xAg 焊料焊點剪切強度比較63-64
• 3.8 Sn-0.7Cu-x(Ag)Ag_3Sn 焊料焊點剪切強度在熱老化過程中的變化64-67
• 3.8.1 熱老化條件下，納米 Ag_3Sn 顆粒對 Sn-0.7Cu 焊點剪切強度影響64-65
• 3.8.2 Sn-0.7Cu-x(Ag)Ag_3Sn 與 Sn-0.7Cu-xAg 焊料焊點剪切強度比較65-67
• 3.9 本章小結(jié)67-69
• 第4章 納米 Cu_6Sn_5顆粒添加量對 Sn-0.5Ag 焊料性能的影響69-90
• 4.1 納米 Cu_6Sn_5顆粒物相分析及形貌觀察69-70
• 4.2 納米 Cu_6Sn_5顆粒對 Sn-0.5Ag 無鉛焊料微觀組織的影響70-75
• 4.3 納米 Cu_6Sn_5顆粒添加對 Sn-0.5Ag 無鉛焊料熔化性能影響75-76
• 4.4 納米 Cu_6Sn_5顆粒添加對 Sn-0.5Ag 無鉛焊料潤濕性能影響76-78
• 4.5 納米 Cu_6Sn_5顆粒對 Sn-0.5Ag 焊料焊點界面 IMC 生長的影響78-82
• 4.5.1 納米 Cu_6Sn_5顆粒添加量對 Sn-0.5Ag 焊點界面 IMC 形貌影響78-79
• 4.5.2 納米 Cu_6Sn_5顆粒添加量對 Sn-0.5Ag 焊點界面 IMC 層平均厚度影響79-80
• 4.5.3 Sn-0.5Ag-x(Cu)Cu_6Sn_5與 Sn-0.5Ag-xCu 焊點界面 IMC 形貌比較80-81
• 4.5.4 Sn-0.5Ag-x(Cu)Cu_6Sn_5與 Sn-0.5Ag-xCu 焊點界面 IMC 厚度比較81-82
• 4.6 Sn-0.5Ag-xCu_6Sn_5焊點界面 IMC 層熱老化過程中界面生長82-84
• 4.7 納米 Cu_6Sn_5顆粒添加對 Sn-0.5Ag 焊料焊點剪切強度的影響84-86
• 4.7.1 納米 Cu_6Sn_5顆粒添加量對 Sn-0.5Ag 焊料焊點剪切強度影響84-86
• 4.7.2 Sn-0.5Ag-x(Cu) Cu_6Sn_5與 Sn-0.5Ag-xCu 焊料焊點剪切強度比較86
• 4.8 Sn-0.5Ag-x(Cu)Cu_6Sn_5焊料焊點剪切強度在熱老化過程中的變化86-88
• 4.9 本章小結(jié)88-90
• 第5章 納米 Ag_3Sn 顆粒添加量對 SAC0307 焊錫膏性能影響90-96
• 5.1 納米 Ag_3Sn 顆粒添加量對 SAC0307 無鉛焊錫膏熔化性能影響90-92
• 5.2 納米 Ag_3Sn 顆粒添加量對 SAC0307 無鉛焊錫膏潤濕性能影響92-94
• 5.3 納米 Ag_3Sn 顆粒添加量對 SAC0307 無鉛焊錫膏焊點剪切強度影響94-95
• 5.4 本章小結(jié)95-96
• 結(jié)論96-98
• 參考文獻98-103
• 攻讀學位期間發(fā)表論文與研究成果清單103-104
• 致謝104

【參考文獻】

中國期刊全文數(shù)據(jù)庫 前7條

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  本文關(guān)鍵詞：納米Ag_3Sn、Cu_6Sn_5顆粒對Sn基無鉛焊料性能影響研究，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

本文編號：374168