Ni涂層碳納米管增強(qiáng)Sn-Ag-Cu無鉛釬料的可靠性研究.pdf

1、在電子器件的各級封裝中,釬焊焊點(diǎn)既可以提供機(jī)械互聯(lián)又能提供電氣連接。隨著電子器件不斷向小型化、功能化方向發(fā)展,電子封裝技術(shù)面臨著越來越嚴(yán)峻的挑戰(zhàn),所以急需開發(fā)出新的高性能的連接釬料以滿足更為嚴(yán)苛的服役要求。提高傳統(tǒng)釬料性能的切實(shí)可行的辦法之一就是引入強(qiáng)化相,合成復(fù)合釬料。本文所做的主要工作包括以下幾部分:
　　 1.用粉末冶金的方法成功地合成了Ni涂層碳納米管(Ni-CNTs)復(fù)合Sn-Ag-Cu(SAC)釬料,并測試了復(fù)合釬料

2、的物理性能、熱性能、力學(xué)性能和顯微組織。結(jié)果表明,隨著Ni-CNTs的加入,復(fù)合釬料的密度減小,潤濕性提高,線膨脹系數(shù)減小同時(shí)熔點(diǎn)基本不變。Ni-CNTs的加入量低于0.05％能使機(jī)械性能提高,而加入量大于0.1％使機(jī)械性能下降。
　　 2.用納米壓痕試驗(yàn)的方法研究了SAC釬料及其復(fù)合釬料的蠕變性能和硬度。首先研究了25℃-125℃下SAC釬料的蠕變和硬度。材料的抗蠕變性能和硬度值都隨溫度的升高而下降。隨后研究了室溫下壓痕尺寸效

3、應(yīng)對SAC釬料的蠕變和硬度的影響。壓痕蠕變率,蠕變應(yīng)變率,壓痕應(yīng)力和硬度都表現(xiàn)出了很強(qiáng)的尺寸效應(yīng)。最后研究了SAC釬料及其復(fù)合釬料的蠕變性能和硬度。隨著Ni-CNTs的加入,納米復(fù)合釬料的抗蠕變能力提高,同時(shí)硬度值也有所升高。
　　 3.研究了SAC及其復(fù)合釬料焊點(diǎn)的可靠性。不論是在回流焊后還是在等溫時(shí)效/熱循環(huán)處理后,復(fù)合釬料/Au/Ni/Cu界面處的IMC層的厚度都比SAC焊點(diǎn)中的小。復(fù)合釬料焊點(diǎn)無論是在回流焊后還是在不同的

4、等溫時(shí)效時(shí)間/熱循環(huán)次數(shù)下都表現(xiàn)出更高的剪切強(qiáng)度。同時(shí)所有焊點(diǎn)的剪切強(qiáng)度隨時(shí)效時(shí)間/熱循環(huán)次數(shù)的增加都表現(xiàn)出下降的趨勢。
　　 4.研究了SAC釬焊焊點(diǎn)的蠕變行為并基于背應(yīng)力理論建立了新的蠕變本構(gòu)模型。在新的蠕變模型中,低應(yīng)力區(qū)背應(yīng)力是施加剪切應(yīng)力的函數(shù),而在高應(yīng)力區(qū)中,背應(yīng)力是金屬間化合物顆粒大小、體積百分比和顆粒粗化的函數(shù)。這些函數(shù)被用來構(gòu)建蠕變應(yīng)變速率和剪切應(yīng)力的關(guān)系。結(jié)果表明,由修正模型預(yù)測得到的結(jié)果與試驗(yàn)結(jié)果基本吻合。