纳米颗粒增强SnCu钎料的研制及其性能研究

发布时间：2022-02-22 09:03

　　随着电子封装技术的快速发展和无铅钎料的推广,对钎焊接头的可靠性提出了更高要求,导致新型无铅钎料的开发成为了电子封装钎焊领域的热点研究方向之一。本文以SnCu钎料为基体钎料,采用超声辅助熔炼法和机械搅拌法制备了添加纳米SnO₂颗粒和银颗粒的复合钎料。重点研究了复合钎料的微观组织、熔化性能及钎焊接头界面IMCs生长行为及其影响机制,还探究了钎料与铜板焊接后钎焊接头的剪切强度。对比机械搅拌法与超声辅助熔炼法所得复合钎料,发现超声辅助法制得的钎料微观组织细小,β-Sn为等轴晶,且发现熔点和固液温度区间ΔT均明显减小;随着纳米SnO₂增强相含量的增加,复合钎料微观组织先逐渐细化后粗化;钎料的熔点基本不受增强相SnO₂颗粒的影响,SnO₂纳米颗粒对界面金属间化合物层的生长具有抑制作用,添加1.0 wt.%SnO₂接头界面处的IMCs厚度明显比Sn0.6Cu/Cu薄,从5.29μm减薄到了4.74μm,减薄了10.4%。研究发现随着银含量的增加,复合钎料的微观组织逐渐细化,当Ag含量为2.0... 

【文章来源】：兰州理工大学甘肃省

【文章页数】：62 页

【学位级别】：硕士

【文章目录】：
摘要
Abstract
第1章 绪论
    1.1 研究背景和意义
    1.2 复合钎料
        1.2.1 复合钎料的概念
        1.2.2 强化相类型及特点
        1.2.3 强化相的要求及添加方法
        1.2.4 复合钎料的研究现状
    1.3 超声波在钎焊中的应用
        1.3.1 超声空化与声流效应
        1.3.2 超声辅助制备颗粒增强复合材料
        1.3.3 超声辅助钎焊
    1.4 实验内容
第2章 实验材料与方法
    2.1 实验材料
        2.1.1 实验母材
        2.1.2 纳米增强相颗粒
    2.2 实验设备及方法
        2.2.1 实验设备
        2.2.2 复合钎料的制备
        2.2.3 钎焊实验过程
    2.3 实验分析及测试
        2.3.1 差热分析
        2.3.2 显微组织分析
        2.3.3 力学性能分析
第3章 SnO_2颗粒增强SnCu复合钎料的制备及性能研究
    3.1 引言
    3.2 纳米颗粒增强复合钎料的成分设计
    3.3 纳米SnO_2颗粒对SnCu复合钎料组织形态的影响
        3.3.1 超声对SnCu-SnO_2复合钎料微观组织结构的影响
        3.3.2 纳米SnO_2含量对SnCu钎料的影响
        3.3.3 增强相SnO_2在SnCu复合钎料中的分布
    3.4 纳米SnO_2颗粒对复合钎料熔点的影响
    3.5 增强相对焊点界面IMCs的影响
    3.6 本章小结
第4章 Ag/SnO_2颗粒增强SnCu复合钎料的制备及性能研究
    4.1 引言
    4.2 Ag对 SnCu钎料组织形态的影响
        4.2.1 熔炼法与超声辅助法制备SAC钎料微观组织
        4.2.2 微米Ag颗粒含量对SnCu钎料微观组织的影响
        4.2.3 增强相Ag在 SnCu复合钎料中的分布与作用
    4.3 Ag/SnO_2颗粒增强SnCu复合钎料性能研究
        4.3.1 增强相Ag/SnO_2对SnCu复合钎料微观组织的影响
        4.3.2 Ag/SnO_2颗粒对复合钎料熔点的影响
    4.4 增强相对焊点界面IMCs的影响
    4.5 本章小结
第5章 钎焊接头力学性能测试及失效分析
    5.1 引言
    5.2 纳米SnO_2颗粒增强SnCu钎料钎焊接头剪切性能分析
        5.2.1 Cu/Sn0.6Cu-x SnO_2/Cu接头的力学性能测试
        5.2.2 钎焊接头的断口形貌及失效分析
    5.3 Cu/SAC206-x SnO_2/Cu钎焊接头剪切性能分析
        5.3.1 Cu/SAC206-x SnO_2/Cu接头的力学性能测试
        5.3.2 钎焊接头的断口形貌及失效分析
    5.4 本章小结
结论
参考文献
致谢
附录A 攻读学位期间所发表的学术论文目录


【参考文献】：
期刊论文
[1]纳米材料增强复合钎料的研究进展[J]. 王泽宇,霸金,马蔷,亓钧雷,曹健,冯吉才.  精密成形工程. 2018(01)
[2]Ag-GNSs/SnAgCu钎料纳米压痕变形行为研究[J]. 徐连勇,张舒婷,荆洪阳,韩永典.  机械工程学报. 2018(08)
[3]纳米Ni颗粒增强无铅Sn-Cu-Ag复合钎料搅拌辅助低温钎焊技术[J]. 甘贵生,杜长华,许惠斌,杨滨,李镇康,王涛,黄文超.  中国有色金属学报. 2013(10)
[4]Ag含量对Sn-Ag-Cu无铅钎料显微组织和性能的影响[J]. 周许升,乔培新,龙伟民,潘建军,黄俊兰.  焊接. 2013 (06)
[5]Ag元素含量对Sn-Ag-Cu钎料焊接性的影响[J]. 刘洋,孙凤莲,刘洋,王家兵.  焊接学报. 2011(04)
[6]超声波熔体处理过程中的声流现象[J]. 谢恩华,李晓谦.  北京科技大学学报. 2009(11)
[7]Sn-0.65CuX亚共晶改性钎料的液态性能[J]. 陈方,杜长华,黄福祥,冯再,赵静,苏鉴.  功能材料. 2009(05)
[8]界面金属间化合物对铜基Sn-3.0Ag-0.5Cu焊点拉伸断裂性能的影响[J]. 鞠国魁,韦习成,孙鹏,刘建影.  中国有色金属学报. 2007(12)
[9]电子组装用SnAgCu系无铅钎料合金与性能[J]. 史耀武,雷永平,夏志东,刘建萍,李晓延,郭福.  有色金属. 2005(03)
[10]电子封装焊点可靠性及寿命预测方法[J]. 李晓延,严永长.  机械强度. 2005(04)

博士论文
[1]Sn基复合无铅钎料的研究[D]. 刘晓英.大连理工大学 2010

硕士论文
[1]ZnO纳米颗粒增强SnAgCu无铅钎料的可靠性研究[D]. 曹天泽.北方工业大学 2019
[2]Sn-Zn钎料超声钎焊铝合金工艺及接头强化机制研究[D]. 陈伟.哈尔滨工业大学 2009



本文编号：3639135