基于固态混合法SnBi-SAC系低温复合锡膏性能研究

发布时间：2023-01-12 19:14

　　随着封装领域微焊点日益微小化,对焊点尺寸性能要求日益增加,Sn-58Bi（SnBi）材料由于自身低熔点,良好的润湿性能及抗拉强度在低温封装材料中得到广泛应用,但因SnBi材料中富Bi相脆性大,严重制约SnBi材料的使用,SnBi封装材料的性能改性成为低温封装材料的热点,因此本文通过机械混合方式在SnBi锡膏中分别添加Sn-3.0Ag-0.5Cu（SAC）、Sn-0.7Ag-0.5Cu-3.5Bi-0.5Ni（SACBN）合金粉末制备复合锡膏,对复合锡膏的熔化特性、润湿性、微观组织,硬度及剪切等性能进行分析,为进一步提高SnBi材料性能提供理论依据。通过熔化特性测试表明SnBi-SAC系复合锡膏在180℃焊接时,熔融态SnBi合金与固态存在的SAC系合金粉末发生溶解、扩散反应形成焊接接头。随着SAC系合金粉末的添加,复合锡膏润湿有所降低,其原因是添加的微米级合金粉末在焊接时呈固态存在阻碍熔融态SnBi合金流动,降低其润湿性能。借助扫描电镜（SEM）分析得出:由于SnBi-SAC复合锡膏焊接时SAC微粒的溶解、扩散行为,复合锡膏焊后体钎料中β-Sn含量上升,富Bi相含量相对减少,体钎料成分... 

【文章页数】：60 页

【学位级别】：硕士

【文章目录】：
摘要
Abstract
第1章 绪论
    1.1 课题研究背景及意义
    1.2 低温封装材料的研究现状
        1.2.1 Sn-Zn钎料
        1.2.2 Sn-In钎料
        1.2.3 Sn-Bi钎料
    1.3 低温封装SnBi材料的研究现状
        1.3.1 合金熔炼方法改性的SnBi钎料研究现状
        1.3.2 SnBi锡膏改性研究现状
    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
        2.2.1 SnBi锡膏及合金粉末的选取
        2.2.2 基板选择
    2.3 复合锡膏的制备及印刷
        2.3.1 复合锡膏的制备
        2.3.2 复合锡膏的印刷方法及设备简介
    2.4 润湿性测试
    2.5 复合焊膏的熔化特性测试
    2.6 复合锡膏焊接工艺及焊点的制备
        2.6.1 焊接工艺
        2.6.2 焊点的制备
    2.7 复合锡膏焊后力学性能测试
        2.7.1 焊后体钎料硬度测试
        2.7.2 SnBi-SAC/Cu剪切强度测试
    2.8 本章小结
第3章 复合锡膏焊接性的研究及分析
    3.1 引言
    3.2 复合锡膏熔化特性分析及焊接工艺制定
        3.2.1 SnBi-SAC复合锡膏熔化特性分析
        3.2.2 SnBi-SACBN复合锡膏熔化特性分析
        3.2.3 焊接工艺的选取
    3.3 复合锡膏润湿性分析
        3.3.1 SAC颗粒含量对SnBi-SAC复合锡膏润湿的影响及分析
        3.3.2 SACBN颗粒含量对SnBi-SACBN复合锡膏润湿的影响及分析
    3.4 本章小结
第4章 复合锡膏焊后微观组织分析
    4.1 引言
    4.2 SAC微粒的添加对SAC-SnBi体钎料微观组织形貌的影响
    4.3 SACBN微粒的添加对SnBi-SACBN焊后微观组织形貌的影响
    4.4 SnBi-SAC/Cu复合锡膏焊后界面IMC的生长及演变规律
    4.5 本章小结
第5章 复合锡膏焊后力学性能的研究
    5.1 引言
    5.2 复合锡膏显微硬度的分析
        5.2.1 纳米压痕测试原理
        5.2.2 SnBi-SAC焊后体钎料显微硬度变化规律及分析
        5.2.3 SnBi-SACBN焊后体钎料显微硬度变化规律及分析
    5.3 SnBi-SAC复合锡膏焊后剪切强度及断口形貌分析
        5.3.1 SAC微粒的添加对复合锡膏焊后剪切强度的影响
        5.3.2 SnBi-SAC复合锡膏剪切断口形貌分析
    5.4 SnBi-SAC复合锡膏焊后剪切强度随时效时间变化的演变规律
    5.5 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]SAC/Cu及SAC-Bi-Ni/Cu回流焊界面金属间化合物演变[J]. 刘洋,张洪林,夏鹏,郭龙军,孔祥瑞,王思雨.  哈尔滨理工大学学报. 2015(05)
[2]Sn-58Bi-0.5Ce/Cu界面金属间化合物的性能研究[J]. 胡小武,李玉龙,闵志先.  电子元件与材料. 2013(08)
[3]Sn-30Bi-0.5Cu低温无铅钎料的微观组织及其力学性能[J]. 张富文,徐骏,胡强,贺会军,王志刚.  中国有色金属学报. 2009(10)
[4]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)
[5]电子和光子封装无铅钎料的研究和应用进展[J]. 张新平,尹立孟,于传宝.  材料研究学报. 2008(01)
[6]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)
[7]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)
[8]电子产品中的无铅焊料及其应用与发展[J]. 苏佳佳,文建国.  电子与封装. 2007(08)
[9]稀土改性的Sn-58Bi低温无铅钎料[J]. 董文兴,郝虎,史耀武,夏志东,雷永平.  电子元件与材料. 2007(06)
[10]Sn-Zn系无铅钎料的研究现状及发展趋势[J]. 王慧,薛松柏,韩宗杰,王俭辛.  焊接. 2007(02)

硕士论文
[1]纳米颗粒对Sn58Bi/Cu微焊点的改性及机理研究[D]. 张浩.哈尔滨理工大学 2015
[2]钎料/基体界面IMC的生长变形机制[D]. 董昌慧.江苏科技大学 2014
[3]含碳纳米管的Sn-58Bi无铅钎料的制备及其性能研究[D]. 安晶.哈尔滨工业大学 2010



本文编号：3730329