Sn-58Bi復(fù)合釬料的制備與釬焊性能研究.pdf

1、Sn-37Pb釬料由于其優(yōu)異的軟釬焊性能已被廣泛應(yīng)用在電子封裝領(lǐng)域數(shù)十年，但是由于Pb元素危害環(huán)境以及人類的健康，因此，無鉛釬料的研究近年來掀起了一股熱潮。
　　Sn-58Bi釬料熔點低（138℃），作為一種低溫?zé)o鉛釬料，對于耐熱性能差的電子器件中的釬焊連接，Sn-58Bi釬料展現(xiàn)出了很大的優(yōu)勢。但是，Sn-58Bi釬料同樣存在著一些不可忽視的問題，在重熔服役和等溫時效過程中，Cu-Sn系統(tǒng)界面間的金屬間化合物（Intermeta

2、llic Compound，IMC）粗化嚴重，影響了焊接接頭的可靠性。此外，液態(tài)的Sn-58Bi釬料在冷卻過程中易形成粗大不規(guī)則的硬脆富Bi相，使得釬料的延展性能很差，這是亟待解決的問題。
　　本課題通過添加石墨烯微片（Graphene Nanoplatelets,GNPs）或三氧化二釔（Y2O3）來改性Sn-58Bi釬料，對其解決上述問題的可行性進行研究和討論。
　　研究結(jié)果表明，添加GNPs/Y2O3后，Sn-58Bi復(fù)

3、合釬料的密度和熔點并沒有明顯的改變。對其顯微硬度進行測試，研究結(jié)果發(fā)現(xiàn)：0.05wt.％GNPs以及0.1wt.%Y2O3對Sn-58Bi復(fù)合釬料具有細晶強化的作用，其硬度明顯提高。
　　GNPs/Y2O3增強體的加入對Sn-58Bi復(fù)合釬料的潤濕性具有一定的影響，隨著增強體的加入，Sn-58Bi復(fù)合釬料/Cu基板間的接觸角呈現(xiàn)先減小后增大的規(guī)律，其中，含0.05wt.%GNPs或0.1wt.%Y2O3的Sn-58Bi復(fù)合釬料/C

4、u基板間的接觸角最小。
　　對Cu-Sn系統(tǒng)界面IMC生長動力學(xué)過程進行研究，結(jié)果表明，在重熔服役過程中，0.05wt.%GNPs以及0.1wt.%Y2O3對Cu-Sn系統(tǒng)界面IMC的增厚具有一定的抑制作用，且Cu6Sn5顆粒的形貌隨著重熔次數(shù)的增加，針條狀的Cu6Sn5有向短棒狀/長棒狀轉(zhuǎn)變的趨勢。在90℃等溫時效過程中，統(tǒng)計出不同時效時間下IMC的厚度，然后通過經(jīng)驗擴散公式可以得出Cu-Sn系統(tǒng)界面的原子擴散系數(shù)D，結(jié)果發(fā)現(xiàn)，

5、0.05wt.%GNPs或0.1wt.%Y2O3的加入，使D降低，從而使得時效過程中IMC的增厚受到抑制。對時效過程中Cu6Sn5的形貌進行研究發(fā)現(xiàn)，0.05wt.%GNPs或0.1wt.%Y2O3的加入使得Cu6Sn5顆粒的表面粗糙度得到了降低。
　　對Sn-58Bi復(fù)合釬料合金進行拉伸性能測試，研究發(fā)現(xiàn)，0.05wt.%GNPs或0.1wt.%Y2O3的加入對復(fù)合釬料合金的拉伸強度的提高不是特別明顯，在70MPa左右。而0.0