石墨烯增强sn-ag-cu复合无铅钎料的设计与性能研究 - 慧知文库

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1、石墨烯增强Sn-Ag-Cu复合无铅钎料的设计与性能研究原文地址：http://www.jactc.com/view/af4d5290d9c58e73c9a2f94aab02fd3b.html?天津大学硕士学位论文石墨烯增强Sn-Ag-Cu复合无铅钎料的设计与性能研究DesignandPropertyStudyonaSn-Ag-CuLead-freeSolderReinforcedwithGraphene学科专业：材料加工工程研究生：刘向东指导教师：徐连勇副教授天津大学材料科学与工程学院2012年

2、12月独创性声明本人声明所呈交的学位论文是本人在导师指导下进行的研究工作和取得的研究成果，除了文中特别加以标注和致谢之处外，论文中不包含其他人已经发表或撰写过的研究成果，也不包含为获得天津大学或其他教育机构的学位或证书而使用过的材料。与我一同工作的同志对本研究所做的任何贡献均已在论文中作了明确的说明并表示了谢意。学位论文作者签名：签字日期：年月日学位论文版权使用授权书本学位论文作者完全了解天津大学有关保留、使用学位论文的规定。特授权天津大学可以将学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索，并

3、采用影印、缩印或扫描等复制手段保存、汇编以供查阅和借阅。同意学校向国家有关部门或机构送交论文的复印件和磁盘。（保密的学位论文在解密后适用本授权说明）学位论文作者签名：签字日期：年月日导师签名：签字日期：年月日中文摘要在无铅钎料中，Sn-Ag-Cu系钎料因其良好的力学性能及可靠性，目前被广泛的应用。但是，随着微/纳机电系统技术的不断进步，微电子器件不断向小型化、轻量化、功能化发展。传统的无铅钎焊技术已经难以满足钎焊接头可靠性的要求。因此，急需开发出一种新型无铅钎料以满足更为苛刻的服役条件。一个可行

4、且具有前景的解决方案就是引入强化相，制备出复合钎料。在本研究中，采用具有超强的力学性能、热稳定性及导电性的新型二维纳米材料石墨烯作为强化相，加入传统的Sn-Ag-Cu钎料中形成复合钎料。本文的主要工作可分为两部分。(1)利用粉末冶金法成功制备了石墨烯纳米片（GNSs）复合无铅钎料，并测试了材料的一系列物理性能及微观组织。随着GNSs添加量的增加，复合材料的润湿性相应得到提高，但熔点没有明显变化。热机械分析显示，GNSs可以有效降低复合钎料的线膨胀系数。另外，GNSs的引入提高了复合钎料的抗拉强度

5、但降低了延展性。(2)研究了复合钎料与Cu基板间在回流钎焊中，及固态等温时效中界面处金属间化合物（IMC）的生长情况。结果表明，不论在回流钎焊过程中，还是固态等温时效中，相比SAC钎料，复合钎料的IMC层的生长都较慢，经计算其扩散系数也较小。这说明，GNSs可以有效抑制界面IMC在回流及时效过程中IMC的生长，防止IMC过度粗大影响焊点的可靠性。关键词：Sn-Ag-Cu无铅钎料；石墨烯；力学性能；金属间化合物；ABSTRACTAmongallthedevelopedlead-freesolder

6、s,Sn-Ag-Cualloyshavebeenwidelyacceptedasthemostpromisinglead-freesoldersbecauseoftheiroptimalmechanicalpropertiesandreliability.However,withtheadvancementofmicro/nanosystemtechnologies,microelectronicdeviceshaveevolvedtobecomesmaller,lighter,andmoref

7、unctional.Conventionallead-freesoldertechnologymaynotguaranteetherequiredjointreliabilityinsuchcases.Hence,thedevelopmentofnewlead-freesoldersisdrivenbytheurgentrequirementsposedbythesmaller,lighter,andmorefunctionalmicroelectronicdevices.Anattractiv

8、eandpotentiallyfeasiblemethodtoenhancetheperformanceofalead-freesolderistointroducereinforcementsintoaconventionalalloy,soastoformacompositelead-freesolder.Inthisstudy,theauthorattempttointroducegrapheneasthenano-reinforcement,whichhavesuperiortherma