纳米颗粒对sn58bi2fcu微焊点的改性与机理分析

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1、工学硕士学位论文纳米颗粒对Sn58Bi/Cu微焊点的改性及机理研究张浩哈尔滨理工大学2015年6月万方数据国内图书分类号：TG454工学硕士学位论文纳米颗粒对Sn58Bi/Cu微焊点的改性及机理研究硕士研究生：张浩导师：孙凤莲申请学位级别：工学硕士学科、专业：材料加工工程所在单位：材料科学与工程学院答辩日期：2015年6月授予学位单位：哈尔滨理工大学万方数据ClassifiedIndex:TG454DissertationfortheMasterDegreeinEngineeringStudyofModi

2、ficationandMechanismofNano-particlesonSn58Bi/CuMicroSolderJointsCandidate：ZhangHaoSupervisor：SunFenglianAcademicDegreeAppliedfor：MasterofEngineeringSpecialty：MaterialProcessingEngineeringDateofOralExamination：June,2015University：HarbinUniversityofSciencea

3、ndTechnology万方数据哈尔滨理工大学硕士学位论文原创性声明本人郑重声明：此处所提交的硕士学位论文《纳米颗粒对Sn58Bi/Cu微焊点的改性及机理研究》，是本人在导师指导下，在哈尔滨理工大学攻读硕士学位期间独立进行研究工作所取得的成果。据本人所知，论文中除已注明部分外不包含他人已发表或撰写过的研究成果。对本文研究工作做出贡献的个人和集体，均已在文中以明确方式注明。本声明的法律结果将完全由本人承担。作者签名：日期：年月日哈尔滨理工大学硕士学位论文使用授权书《纳米颗粒对Sn58Bi/Cu微焊点的改性及

4、机理研究》系本人在哈尔滨理工大学攻读硕士学位期间在导师指导下完成的硕士学位论文。本论文的研究成果归哈尔滨理工大学所有，本论文的研究内容不得以其它单位的名义发表。本人完全了解哈尔滨理工大学关于保存、使用学位论文的规定，同意学校保留并向有关部门提交论文和电子版本，允许论文被查阅和借阅。本人授权哈尔滨理工大学可以采用影印、缩印或其他复制手段保存论文，可以公布论文的全部或部分内容。本学位论文属于保密，在年解密后适用授权书。不保密√。（请在以上相应方框内打√）作者签名：日期：年月日导师签名：日期：年月日万方数据哈尔

5、滨理工大学工学硕士学位论文纳米颗粒对Sn58Bi/Cu微焊点的改性及机理研究摘要在电子产品的无铅化进程中，SnBi钎料凭借低成本、低熔点、低热膨胀系数和良好的力学性能在低温封装领域得到了广泛的应用。然而，SnBi钎料在使用中存在强度低、脆性大等缺点。为了改善SnBi钎料的组织和性能，本文通过机械搅拌的方法制备纳米颗粒复合焊膏，并对复合焊膏的熔化特性、润湿性、缺陷形成机理、焊后微观组织变化及剪切性能进行了分析研究。研究结果表明：在Sn58Bi焊膏中分别添加3wt%的纳米铜和纳米镍颗粒后，形成的复合焊膏的液相

6、线温度较Sn58Bi焊膏分别上升了1.21、0.38℃，熔程分别增大1.16、0.33℃。添加纳米颗粒后，复合焊膏的在铜基板上的铺展系数有所下降，原因是复合焊膏在熔化过程中的流动性因内部生成高熔点固态金属间化合物而变差所致。借助X射线三维和二维成像技术，通过对纳米铜复合焊膏焊后的缺陷分析发现：随纳米铜含量的增加，焊点内部的孔隙率增大。当铜颗粒含量达到15wt%时，焊点内部孔隙约占整个焊点面积的一半。其原因是铜颗粒在复合焊膏熔化过程中与基体中的Sn反应生成高熔点金属间化合物，铜颗粒含量高的焊点内部生成的金属

7、间化合物多，对助焊剂挥发时气体溢出的阻碍作用大，导致焊点的孔隙率增大；然而，本文添加的铜颗粒尺寸对焊点内部的孔隙率影响不明显。添加纳米铜颗粒后，其与基体中Sn反应生成的Cu6Sn5相作为形核质点弥散的分布在基体组织中，使复合焊膏焊后的微观组织得到了细化；纳米颗粒的加入消耗了基体中的一部分Sn，使得Bi在焊点表面区析出形成富Bi相，且随纳米铜颗粒含量的增加，析出现象变得更加明显。添加纳米镍颗粒后，镍以化合物的形式弥散的分布在基体组织中，对复合焊膏的微观组织起到了一定的细化作用。复合焊膏焊后的剪切力随纳米颗粒

8、的加入有所降低，其原因是由于添加纳米颗粒后，焊点内部的孔隙率增大，导致焊点的连接强度降低；通过剪切断口形貌分析，添加纳米铜颗粒后，焊点的断裂位置由体钎料与基板的界面处向体钎料内部转移；对比分析铜颗粒尺寸对焊点剪切性能的影响，添加-I-万方数据哈尔滨理工大学工学硕士学位论文50nmCu颗粒的复合焊膏焊后剪切力降低程度较其它两种粒径的铜颗粒明显。关键词SnBi钎料；复合焊膏；纳米颗粒；微观组织；剪切性能-II-万方数据哈尔滨理工大