納米顆粒增強低熔點無鉛釬料的制備工藝及機理研究.pdf

1、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-XTiO2/納米碳管（CNTs）復(fù)合釬料，并對其熔點、潤濕性、顯微組織、機械性能以及熱穩(wěn)定性進行研究，主要研究內(nèi)容和結(jié)果如下：
　　1、為增加納米TiO2和納米碳

2、管與釬料金屬的結(jié)合能力，通過化學(xué)沉積法對納米TiO2顆粒和納米碳管進行表面改性。試驗結(jié)果表明：包覆效果良好，包覆后的強化材料與釬料的潤濕性因為銅單質(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-XTiO2/CNTs復(fù)合釬料，對其成分、熔點、潤濕性等性能進行分析。結(jié)果表明：強化材料的加入不改變釬料相組成；復(fù)合釬料的熔點略低于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％TiO2和0.05%C

3、NTs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)合釬料組織細小，且釬焊接頭處金屬間化合物層的厚度及平均粒徑減??；SAC-0.5TiO2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%、5

4、4.6%。
　　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、抗拉強度和抗剪強度明顯高于SAC釬料；其中SAC-0.5TiO2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-0.5TiO2復(fù)合釬料的抗拉強度和抗剪強度分別為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53

5、MPa，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?，釬焊接頭的抗拉強度和抗剪強度亦有所下降，但復(fù)合釬料的性能仍明顯優(yōu)于S