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(jìn)封裝技術(shù)向著小型化、高密度和細(xì)間距方向演進(jìn)，因此，焊球的導(dǎo)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(gè)較好的解決辦法是采用以高強(qiáng)高導(dǎo)電高熔點(diǎn)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(yīng)用受到嚴(yán)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(jī)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(yīng)用奠定了基礎(chǔ)。
　　首先，針對(duì)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(jié)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(jì)算第二相小液滴的運(yùn)動(dòng)速率，發(fā)現(xiàn)只有當(dāng)冷卻速度和溫度梯度精確地配合，才會(huì)使Marangoni和Stokes運(yùn)動(dòng)速率相平衡，從而

3、能獲得圓環(huán)型核殼組織。對(duì)于Al-65.5Bi(in wt.％)合金，當(dāng)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(shí)，直徑0.9 mm左右的顆粒基本能獲得圓環(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(jié)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(guān)系式：Dcore=0.9137 Dparticle-0.0312，線性相關(guān)度為0.96。

4、
　　其次，對(duì)于Al-Bi-Sn合金，研究了7種成分，發(fā)現(xiàn)成分點(diǎn)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(duì)于(Al34.5Bi65.5)67.8Sn32.2合金顆粒，當(dāng)過熱度為100 K，飛行距離為30 mm，硅油溫度為283-473 K時(shí)，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?zé)o鉛焊料的熔化溫度要求；其