基于相分離的Al@Sn-Bi核殼型球粒一步法制備工藝.pdf

1、隨著電子產(chǎn)品向“輕、薄、短、小”及多功能方向發(fā)展，先進封裝技術向著小型化、高密度和細間距方向演進，因此，焊球的導電性和散熱性不足、易產(chǎn)生封裝缺陷等問題日益突出。一個較好的解決辦法是采用以高強高導電高熔點材料為核心的核殼型焊球，但因目前此類焊球主要采用電鍍法制備，因此其應用受到嚴重制約。本文研究了Al-Bi-(Sn)偏晶合金的相分離和凝固行為，探討了核殼組織的形成和影響機理，獲得了Al@Sn-Bi核殼型球粒及其一步法制備工藝，為核殼型金屬

2、顆粒包括電子封裝用焊球的制備和應用奠定了基礎。
　　首先，針對Al-Bi二元體系，采用射流斷裂法研究了合金成分、過熱度、硅油溫度、液滴飛行距離和液滴尺寸的影響。結果表明，由于表面偏析，不同成分的Al-Bi合金顆粒殼層總是由富Bi相組成。顆粒有圓環(huán)型和月食型核殼兩種形貌。通過ANSYS軟件模擬液滴的溫度場，并計算第二相小液滴的運動速率，發(fā)現(xiàn)只有當冷卻速度和溫度梯度精確地配合，才會使Marangoni和Stokes運動速率相平衡，從而

3、能獲得圓環(huán)型核殼組織。對于Al-65.5Bi(in wt.％)合金，當熔體過熱度為100 K，液滴自由飛行距離為3 mm，硅油為常溫時，直徑0.9 mm左右的顆?；灸塬@得圓環(huán)型核殼形貌，否則易獲得月食型核殼形貌。根據(jù)上述分析，總結并圖解了Al-Bi合金的凝固路徑和核殼形貌的形成過程。此外，還發(fā)現(xiàn)核殼型Al-65.5Bi合金球粒的整體與內(nèi)核直徑滿足關系式：Dcore=0.9137 Dparticle-0.0312，線性相關度為0.96。

4、
　　其次，對于Al-Bi-Sn合金，研究了7種成分，發(fā)現(xiàn)成分點位于液相難混溶區(qū)內(nèi)和邊界上都易于獲得核殼形貌。隨著過熱度降低和硅油溫度提高，顆粒由三層變成兩層同心和兩層偏心核殼形貌。對于(Al34.5Bi65.5)67.8Sn32.2合金顆粒，當過熱度為100 K，飛行距離為30 mm，硅油溫度為283-473 K時，易形成完好核殼組織。其殼層由Sn-Bi基合金組成，熔化范圍為407?431 K，符合低溫無鉛焊料的熔化溫度要求；其