纳米颗粒对Sn58Bi/Cu微焊点的改性及机理研究
发布时间：2022-07-11 11:10
在电子产品的无铅化进程中,SnBi钎料凭借低成本、低熔点、低热膨胀系数和良好的力学性能在低温封装领域得到了广泛的应用。然而,Sn Bi钎料在使用中存在强度低、脆性大等缺点。为了改善SnBi钎料的组织和性能,本文通过机械搅拌的方法制备纳米颗粒复合焊膏,并对复合焊膏的熔化特性、润湿性、缺陷形成机理、焊后微观组织变化及剪切性能进行了分析研究。研究结果表明:在Sn58Bi焊膏中分别添加3wt%的纳米铜和纳米镍颗粒后,形成的复合焊膏的液相线温度较Sn58Bi焊膏分别上升了1.21、0.38℃,熔程分别增大1.16、0.33℃。添加纳米颗粒后,复合焊膏的在铜基板上的铺展系数有所下降,原因是复合焊膏在熔化过程中的流动性因内部生成高熔点固态金属间化合物而变差所致。借助X射线三维和二维成像技术,通过对纳米铜复合焊膏焊后的缺陷分析发现:随纳米铜含量的增加,焊点内部的孔隙率增大。当铜颗粒含量达到15wt%时,焊点内部孔隙约占整个焊点面积的一半。其原因是铜颗粒在复合焊膏熔化过程中与基体中的Sn反应生成高熔点金属间化合物,铜颗粒含量高的焊点内部生成的金属间化合物多,对助焊剂挥发时气体溢出的阻碍作用大,导致焊点的...
【文章页数】：52 页
【学位级别】：硕士
【文章目录】：
摘要
Abstract
第1章 绪论
1.1 课题研究背景
1.2 低温封装用SnBi钎料的研究现状
1.2.1 添加合金元素对SnBi钎料改性的研究现状
1.2.2 纳米颗粒优化的Sn58Bi钎料改性研究现状
1.3 纳米复合钎料的制备方法
1.3.1 机械混合法
1.3.2 原位生长法
1.4 课题的研究内容及意义
第2章 试验材料及分析方法
2.1 引言
2.2 试验材料
2.3 复合焊膏的制备
2.4 复合焊膏的润湿性测试
2.5 复合焊膏的熔化特性测试
2.6 芯片的焊接与测试
2.6.1 芯片的焊接
2.6.2 复合焊膏焊后的缺陷表征测试
2.6.3 复合焊膏的剪切性能测试
2.7 微观组织分析试样的制备
第3章 复合焊膏的熔点、润湿性及缺陷分析
3.1 引言
3.2 复合焊膏的熔化特性分析
3.3 复合焊膏/Cu的润湿性研究
3.3.1 润湿性的评价指标
3.3.2 纳米颗粒的含量对复合焊膏/Cu润湿性的影响
3.4 复合焊膏的焊接缺陷分析
3.4.1 复合焊膏焊后的X射线三维CT成像分析
3.4.2 纳米铜颗粒的添加对焊点孔隙率的影响
3.4.3 焊点内部气孔的形成机理分析
3.5 本章小结
第4章 复合焊膏/Cu的微观组织及剪切性能分析
4.1 引言
4.2 纳米颗粒复合焊膏焊后的微观组织分析
4.2.1 纳米铜复合焊膏焊后微观组织分析
4.2.2 纳米镍复合焊膏焊后微观组织分析
4.3 纳米铜复合焊膏焊后Bi的偏聚现象
4.4 复合焊膏焊后的剪切性能研究
4.4.1 纳米颗粒含量对复合焊膏焊后剪切性能的影响
4.4.2 纳米颗粒尺寸对复合焊膏焊后剪切性能的影响
4.5 本章小结
结论
参考文献
攻读硕士学位期间发表的学术论文
致谢
【参考文献】：
期刊论文
[1]Sb含量对Sn-Bi系焊料性能的影响（英文）[J]. 张成,刘思栋,钱国统,周健,薛烽. Transactions of Nonferrous Metals Society of China. 2014(01)
[2]Improvement of mechanical properties of Sn-58Bi alloy with multi-walled carbon nanotubes[J]. HE Peng,Lü Xiao-chun,LIN Tie-song,LI Hai-xin,AN Jing,MA Xin,FENG Ji-cai,ZHANG Yan,LI Qi,QIAN Yi-yu. Transactions of Nonferrous Metals Society of China. 2012(S3)
[3]Sn-Bi无铅焊料的研究[J]. 胡丽,曾明,沈保罗. 现代电子技术. 2009(16)
[4]Sn-Bi系列低温无铅焊料及其发展趋势[J]. 徐骏,胡强,林刚,张富文. 电子工艺技术. 2009(01)
[5]Al对Sn-58Bi无铅钎料组织及性能的影响[J]. 李群,黄继华,张华,赵兴科,齐丽华. 电子工艺技术. 2008(01)
[6]超细氧化物颗粒对Sn-58Bi钎料组织及性能影响[J]. 刘晓英,马海涛,王来. 大连理工大学学报. 2008(01)
[7]GaN基发光二极管寿命测试及失效分析[J]. 周跃平,郭霞,王海玲,高国,沈光地. 半导体光电. 2007(03)
[8]白光LED的加速老化特性[J]. 林亮,陈志忠,陈挺,童玉珍,秦志新,张国义. 发光学报. 2005(05)
[9]大功率发光二极管的寿命试验及其失效分析[J]. 郑代顺,钱可元,罗毅. 半导体光电. 2005(02)
[10]Sn-Cu、Sn-Ag-Cu系无铅钎料的钎焊特性研究[J]. 杜长华,陈方,杜云飞. 电子元件与材料. 2004(11)
硕士论文
[1]基于LabVIEW的LED结温测量及其光电特性研究[D]. 周长友.中国海洋大学 2011
本文编号：3658054
【文章页数】：52 页
【学位级别】：硕士
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摘要
Abstract
第1章 绪论
1.1 课题研究背景
1.2 低温封装用SnBi钎料的研究现状
1.2.1 添加合金元素对SnBi钎料改性的研究现状
1.2.2 纳米颗粒优化的Sn58Bi钎料改性研究现状
1.3 纳米复合钎料的制备方法
1.3.1 机械混合法
1.3.2 原位生长法
1.4 课题的研究内容及意义
第2章 试验材料及分析方法
2.1 引言
2.2 试验材料
2.3 复合焊膏的制备
2.4 复合焊膏的润湿性测试
2.5 复合焊膏的熔化特性测试
2.6 芯片的焊接与测试
2.6.1 芯片的焊接
2.6.2 复合焊膏焊后的缺陷表征测试
2.6.3 复合焊膏的剪切性能测试
2.7 微观组织分析试样的制备
第3章 复合焊膏的熔点、润湿性及缺陷分析
3.1 引言
3.2 复合焊膏的熔化特性分析
3.3 复合焊膏/Cu的润湿性研究
3.3.1 润湿性的评价指标
3.3.2 纳米颗粒的含量对复合焊膏/Cu润湿性的影响
3.4 复合焊膏的焊接缺陷分析
3.4.1 复合焊膏焊后的X射线三维CT成像分析
3.4.2 纳米铜颗粒的添加对焊点孔隙率的影响
3.4.3 焊点内部气孔的形成机理分析
3.5 本章小结
第4章 复合焊膏/Cu的微观组织及剪切性能分析
4.1 引言
4.2 纳米颗粒复合焊膏焊后的微观组织分析
4.2.1 纳米铜复合焊膏焊后微观组织分析
4.2.2 纳米镍复合焊膏焊后微观组织分析
4.3 纳米铜复合焊膏焊后Bi的偏聚现象
4.4 复合焊膏焊后的剪切性能研究
4.4.1 纳米颗粒含量对复合焊膏焊后剪切性能的影响
4.4.2 纳米颗粒尺寸对复合焊膏焊后剪切性能的影响
4.5 本章小结
结论
参考文献
攻读硕士学位期间发表的学术论文
致谢
【参考文献】：
期刊论文
[1]Sb含量对Sn-Bi系焊料性能的影响（英文）[J]. 张成,刘思栋,钱国统,周健,薛烽. Transactions of Nonferrous Metals Society of China. 2014(01)
[2]Improvement of mechanical properties of Sn-58Bi alloy with multi-walled carbon nanotubes[J]. HE Peng,Lü Xiao-chun,LIN Tie-song,LI Hai-xin,AN Jing,MA Xin,FENG Ji-cai,ZHANG Yan,LI Qi,QIAN Yi-yu. Transactions of Nonferrous Metals Society of China. 2012(S3)
[3]Sn-Bi无铅焊料的研究[J]. 胡丽,曾明,沈保罗. 现代电子技术. 2009(16)
[4]Sn-Bi系列低温无铅焊料及其发展趋势[J]. 徐骏,胡强,林刚,张富文. 电子工艺技术. 2009(01)
[5]Al对Sn-58Bi无铅钎料组织及性能的影响[J]. 李群,黄继华,张华,赵兴科,齐丽华. 电子工艺技术. 2008(01)
[6]超细氧化物颗粒对Sn-58Bi钎料组织及性能影响[J]. 刘晓英,马海涛,王来. 大连理工大学学报. 2008(01)
[7]GaN基发光二极管寿命测试及失效分析[J]. 周跃平,郭霞,王海玲,高国,沈光地. 半导体光电. 2007(03)
[8]白光LED的加速老化特性[J]. 林亮,陈志忠,陈挺,童玉珍,秦志新,张国义. 发光学报. 2005(05)
[9]大功率发光二极管的寿命试验及其失效分析[J]. 郑代顺,钱可元,罗毅. 半导体光电. 2005(02)
[10]Sn-Cu、Sn-Ag-Cu系无铅钎料的钎焊特性研究[J]. 杜长华,陈方,杜云飞. 电子元件与材料. 2004(11)
硕士论文
[1]基于LabVIEW的LED结温测量及其光电特性研究[D]. 周长友.中国海洋大学 2011
本文编号：3658054
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