本文關(guān)鍵詞：納米顆粒增強(qiáng)低熔點(diǎn)無鉛釬料的制備工藝及機(jī)理研究

  更多相關(guān)文章： 無鉛釬料 納米TiO_2 納米碳管 組織細(xì)化 熱可靠性

【摘要】：電子封裝行業(yè)對無鉛釬料的性能要求越來越高,提高無鉛釬料性能的研究迫在眉睫,目前主要通過合金化法和復(fù)合釬料法來提高無鉛釬料的性能,常用的無鉛釬料合金有Sn-Cu、Sn-Ag、Sn-Bi、Sn-Zn、Sn-Ag-Cu(SAC)等。本文以Sn-Ag-Cu為基礎(chǔ)合金,制備SAC-XTiO_2/納米碳管(CNTs)復(fù)合釬料,并對其熔點(diǎn)、潤濕性、顯微組織、機(jī)械性能以及熱穩(wěn)定性進(jìn)行研究,主要研究內(nèi)容和結(jié)果如下:1、為增加納米TiO_2和納米碳管與釬料金屬的結(jié)合能力,通過化學(xué)沉積法對納米TiO_2顆粒和納米碳管進(jìn)行表面改性。試驗(yàn)結(jié)果表明:包覆效果良好,包覆后的強(qiáng)化材料與釬料的潤濕性因?yàn)殂~單質(zhì)的存在而增加。2、通過球磨混合和粉末冶金的方法制備了SAC-XTiO_2/CNTs復(fù)合釬料,對其成分、熔點(diǎn)、潤濕性等性能進(jìn)行分析。結(jié)果表明:強(qiáng)化材料的加入不改變釬料相組成;復(fù)合釬料的熔點(diǎn)略低于SAC釬料;復(fù)合釬料在銅板上具有良好的潤濕性,其中添加含量為0.5%TiO_2和0.05%CNTs的復(fù)合釬料的潤濕角比SAC釬料減小9.5%和6.1%,鋪展面積比SAC釬料增加5.3%和3.9%。3、釬焊接頭的組織分析表明:與SAC釬料相比,復(fù)合釬料組織細(xì)小,且釬焊接頭處金屬間化合物層的厚度及平均粒徑減小;SAC-0.5TiO_2復(fù)合釬料和SAC-0.05CNTs復(fù)合釬料的金屬間化合物層的厚度和粒徑分別為4.88μm和5.16μm、3.90μm和4.05μm,比SAC釬料分別減小45.8%、42.7%和56.3%、54.6%。4、復(fù)合釬料的力學(xué)性能和服役可靠性研究結(jié)果表明:復(fù)合釬料的顯微硬度、抗拉強(qiáng)度和抗剪強(qiáng)度明顯高于SAC釬料;其中SAC-0.5TiO_2復(fù)合釬料和SAC-0.05CNTs復(fù)合釬料的顯微硬度分別約為38HV和37HV,比SAC釬料提高了58%和54%;SAC-0.5TiO_2復(fù)合釬料的抗拉強(qiáng)度和抗剪強(qiáng)度分別為72MPa和56MPa,比SAC釬料提高了27.3%和26.6%。SAC-0.05CNTs復(fù)合釬料為69MPa和53MPa,比SAC釬料提高了25.5%和17.7%;QFP器件引腳的拉脫力相對于SAC釬料提高了30.4%和22.5%。片式電阻焊點(diǎn)的最大剪應(yīng)力分別提高了13.9%和8.1%。5、復(fù)合釬料的抗熱疲勞能力研究表明:經(jīng)過多次回流釬焊或者等溫時(shí)效處理后,SAC釬料和復(fù)合釬料的釬焊接頭的力學(xué)性能均有所下降,金屬間化合物層變厚,由扇貝狀變?yōu)閷訝?形貌由橢球形變?yōu)榘魻?釬焊接頭的抗拉強(qiáng)度和抗剪強(qiáng)度亦有所下降,但復(fù)合釬料的性能仍明顯優(yōu)于SAC釬料,表現(xiàn)出了比SAC釬料更好的高溫服役可靠性。
【關(guān)鍵詞】：無鉛釬料 納米TiO_2 納米碳管 組織細(xì)化 熱可靠性
【學(xué)位授予單位】：河北工業(yè)大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2015
【分類號(hào)】：TG425
【目錄】：

• 摘要5-6
• abstract6-10
• 第一章 緒論10-16
• 1.1 課題研究背景與意義10-11
• 1.2 無鉛釬料11-13
• 1.2.1 無鉛釬料的性能要求11-12
• 1.2.2 無鉛釬料的合金體系12-13
• 1.3 復(fù)合釬料13-15
• 1.3.1 復(fù)合釬料的研究現(xiàn)狀13-14
• 1.3.2 研究復(fù)合釬料的主要技術(shù)難題14-15
• 1.4 本課題的主要研究內(nèi)容15-16
• 第二章 復(fù)合釬料的制備及性能分析16-34
• 2.1 納米增強(qiáng)材料的選擇16-17
• 2.2 納米顆粒的表面改性17-24
• 2.2.1 概述17
• 2.2.2 試驗(yàn)試劑與設(shè)備17-19
• 2.2.3 納米顆粒的包覆原理19-20
• 2.2.4 納米強(qiáng)化材料包覆試驗(yàn)20-21
• 2.2.5 包覆效果21-24
• 2.3 復(fù)合釬料的制備24-25
• 2.4 復(fù)合釬料的組成及性能25-33
• 2.4.1 強(qiáng)化材料在釬料基體中的分布25
• 2.4.2 復(fù)合釬料的組成成分25-26
• 2.4.3 復(fù)合釬料的熔點(diǎn)26-28
• 2.4.3.1 復(fù)合釬料的熔化特性和結(jié)晶特性26-28
• 2.4.3.2 納米強(qiáng)化材料對釬料熔點(diǎn)的影響機(jī)理28
• 2.4.4 復(fù)合釬料的潤濕性28-31
• 2.4.4.1 復(fù)合釬料的潤濕角28-30
• 2.4.4.2 復(fù)合釬料的鋪展性30-31
• 2.4.4.3 強(qiáng)化材料對復(fù)合釬料潤濕性作用機(jī)理31
• 2.4.5 復(fù)合釬料的組織31-33
• 2.5 本章小結(jié)33-34
• 第三章 復(fù)合釬料的釬焊接頭組織34-42
• 3.1 釬焊接頭橫向界面組織34-36
• 3.2 釬焊接頭縱向界面組織36-38
• 3.3 組織細(xì)化機(jī)理38-41
• 3.3.1 強(qiáng)化材料對釬料組織的作用機(jī)理38-40
• 3.3.2 納米二氧化鈦和納米碳管對釬料的細(xì)化效果比較40-41
• 3.4 本章小結(jié)41-42
• 第四章 復(fù)合釬料釬焊接頭的機(jī)械性能42-52
• 4.1 顯微硬度42-44
• 4.1.1 復(fù)合釬料的顯微硬度42-43
• 4.1.2 強(qiáng)化材料對釬料顯微硬度的影響機(jī)理43-44
• 4.2 抗拉強(qiáng)度和抗剪強(qiáng)度44-47
• 4.2.1 試驗(yàn)方法44-45
• 4.2.2 接頭強(qiáng)度及斷口分析45-47
• 4.3 QFP器件的焊點(diǎn)力學(xué)性能47-48
• 4.4 片式電阻的焊點(diǎn)力學(xué)性能48-50
• 4.5 強(qiáng)化材料對釬料力學(xué)性能的影響機(jī)理50
• 4.6 本章小結(jié)50-52
• 第五章 復(fù)合釬料的釬焊接頭熱疲勞性能52-62
• 5.1 概述52
• 5.2 釬焊界面形貌52-56
• 5.2.1 經(jīng)歷多次回流的釬焊接頭組織52-55
• 5.2.2 金屬間化合物層生長動(dòng)力學(xué)研究55-56
• 5.3 等溫時(shí)效對釬焊接頭抗拉強(qiáng)度和抗剪強(qiáng)度的影響56-60
• 5.3.1 試驗(yàn)方法和結(jié)果56-59
• 5.3.2 強(qiáng)化材料對熱疲勞性的影響機(jī)制59-60
• 5.4 本章小結(jié)60-62
• 結(jié)論62-64
• 參考文獻(xiàn)64-70
• 攻讀碩士學(xué)位期間所取得的相關(guān)科研成果70-72
• 致謝72-73

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5 戴家輝,劉秀忠,陳立博;無鉛釬料的立法與發(fā)展[J];山東機(jī)械;2005年01期

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8 張新平;尹立孟;于傳寶;;電子和光子封裝無鉛釬料的研究和應(yīng)用進(jìn)展[J];材料研究學(xué)報(bào);2008年01期

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1 孫鳳蓮;;低銀無鉛釬料及電子封裝微焊點(diǎn)的可靠性[A];第八屆全國材料科學(xué)與圖像科技學(xué)術(shù)會(huì)議論文集[C];2012年

2 T.A.Siewert;D.R.Smith;J.C.Madeni;;無鉛釬料資料庫[A];2004中國電子制造技術(shù)論壇——無鉛焊接技術(shù)譯文集（下冊）[C];2004年

3 Tennyson A.Nguty;Budiman Salam;Rajkumar Durairaj;Ndy N.Ekere;;對無鉛釬料膏印刷中過程窗口的分析[A];2004中國電子制造技術(shù)論壇——無鉛焊接技術(shù)譯文集（下冊）[C];2004年

4 G.J.Jackson;M.W.Hendriksen;N.N.Ekere;;倒裝裝配用細(xì)顆粒無鉛釬料膏試驗(yàn)和計(jì)算模型描述[A];2004中國電子制造技術(shù)論壇——無鉛焊接技術(shù)譯文集（下冊）[C];2004年

5 Vaidyanathan Kripesh;Poi-Siong Teo;Chai Tai Chong;Gautham Vishwanadam;Yew Cheong Mui;;無線應(yīng)用的無鉛芯片面封裝發(fā)展現(xiàn)狀[A];2004中國電子制造技術(shù)論壇——無鉛焊接技術(shù)譯文集（下冊）[C];2004年

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7 張建綱;戴志鋒;黃繼華;裴新軍;;含稀土Sn-Zn-Bi系無鉛釬料研究[A];第十一次全國焊接會(huì)議論文集（第1冊）[C];2005年

8 王麗風(fēng);孫鳳蓮;劉曉晶;劉洋;;SnAgCuBi無鉛釬料的研究[A];第二屆全國背散射電子衍射（EBSD）技術(shù)及其應(yīng)用學(xué)術(shù)會(huì)議暨第六屆全國材料科學(xué)與圖像科技學(xué)術(shù)會(huì)議論文集[C];2007年

9 Y.Miyashita;Y.Mutoh;;無鉛釬料96.5Sn-3.5Pb的疲勞斷裂行為[A];2004中國電子制造技術(shù)論壇——無鉛焊接技術(shù)譯文集（下冊）[C];2004年

10 Tao-Chih Chang;Min-Hsiung Hon;Moo-Chin Wang;Dong-Yih Lin;;Sn-9Zn-xAg無鉛釬料/Cu界面的熱疲勞抗力[A];2004中國電子制造技術(shù)論壇——無鉛焊接技術(shù)譯文集（下冊）[C];2004年

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1 羅冬雪;Ga對低銀Sn-Ag-Cu無鉛釬料的組織和性能的影響[D];南京航空航天大學(xué);2015年

2 馬儷;Sn8Zn3Bi-xCu無鉛釬料的性能研究[D];北京有色金屬研究總院;2015年

3 王青萌;微量元素對Sn-0.7Cu無鉛釬料潤濕性和高溫抗氧化性的影響[D];重慶理工大學(xué);2015年

4 羅虎;低銀Sn-Ag-Cu無鉛釬料焊點(diǎn)熱可靠性研究[D];重慶理工大學(xué);2015年

5 楊耀春;Sn-Au-Ag(Ni)無鉛釬料微觀組織及其在銅鎳基板上力學(xué)性能的研究[D];大連理工大學(xué);2015年

6 趙雪梅;稀土添加對Sn-Ag-Cu和Sn-Bi-Cu無鉛釬料組織和性能的影響[D];合肥工業(yè)大學(xué);2015年

7 黃強(qiáng);含Al低銀無鉛釬料的研究[D];重慶大學(xué);2015年

8 支雷;納米顆粒增強(qiáng)低熔點(diǎn)無鉛釬料的制備工藝及機(jī)理研究[D];河北工業(yè)大學(xué);2015年

9 戴家輝;微電子連接無鉛釬料的研究[D];山東大學(xué);2005年

10 陳燕;稀土鈰對錫銀銅無鉛釬料組織性能的影響[D];機(jī)械科學(xué)研究總院;2006年

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本文編號(hào)：532699