鎳、鍍鎳碳納米管增強(qiáng)Sn58Bi無鉛焊料微觀結(jié)構(gòu)與機(jī)械性能的研究.pdf

1、鎳、鍍鎳碳納米管增強(qiáng)鎳、鍍鎳碳納米管增強(qiáng)Sn58Bi無鉛焊料微無鉛焊料微觀結(jié)構(gòu)與機(jī)械性能的研究觀結(jié)構(gòu)與機(jī)械性能的研究MicrostructuremechenicalpropertiesstudyofNiNicoatedCarbonNanotubesreinfcedSn58Bileadfreesolder（申請碩士學(xué)位）專業(yè)：材料物理與化學(xué)研究生：楊立壯指導(dǎo)教師：吳萍教授天津大學(xué)理學(xué)院物理系2016年5月I中文摘要由于鉛具有毒性，含鉛焊料

2、的使用越來越受到限制。在電子封裝工業(yè)中，無鉛焊料的發(fā)展已勢在必行。與傳統(tǒng)SnPb焊料相比，Sn58Bi無鉛焊料具有熔點(diǎn)低、機(jī)械強(qiáng)度高和潤濕性好等優(yōu)點(diǎn)。但是，由于Sn58Bi焊料延展性較差，并且長時(shí)間工作會造成焊料微觀結(jié)構(gòu)粗化，這會引起電子器件的失效。因此，我們需要對Sn58Bi在常溫以及時(shí)效條件下的微觀結(jié)構(gòu)與機(jī)械性能進(jìn)行改善。由于鎳(Ni)能在焊料基體中與錫(Sn)反應(yīng)形成穩(wěn)定的NiSn金屬間化合物，因此，Ni被認(rèn)為是無鉛焊料的有效強(qiáng)化

3、相。碳納米管(CNTs)由于其諸多的優(yōu)點(diǎn)和微小尺寸，也被認(rèn)為是強(qiáng)化相的良好選擇。為了更好的使強(qiáng)化相與基體結(jié)合，本文選取鎳與鍍鎳碳納米管(NiCNTs)作為添加物來改善Sn58Bi焊料的微觀結(jié)構(gòu)與機(jī)械性能。當(dāng)NiCNTs作為強(qiáng)化相時(shí)，研究結(jié)果表明：由于NiCNTs的連接和載荷轉(zhuǎn)移效應(yīng)，Sn58Bi焊料拉伸強(qiáng)度與延展性得到強(qiáng)化；復(fù)合焊料的斷裂模式隨著NiCNTs含量升高而呈現(xiàn)出由韌性向脆性斷裂的轉(zhuǎn)變；與Sn58Bi焊料相比，復(fù)合焊料的抗蠕變

4、性能也得到了非常好的強(qiáng)化。當(dāng)Ni作為強(qiáng)化相時(shí)，研究結(jié)果表明：在常溫與時(shí)效條件下，隨著Ni含量的增加，復(fù)合焊料的彈性模量、拉伸強(qiáng)度和屈服強(qiáng)度都升高；此外，在常溫與時(shí)效條件下，硬度的變化與拉伸和屈服強(qiáng)度變化呈線性關(guān)系，這說明焊料的機(jī)械穩(wěn)定性主要是由微觀結(jié)構(gòu)控制。界面反應(yīng)結(jié)果表明：在回流過程中，Ni與NiCNTs可以抑制界面處Cu6Sn5的增長。在溫度為100℃且時(shí)間為120和240小時(shí)的時(shí)效條件下，Ni與NiCNTs可以抑制金屬間化合物(I