低温软钎焊用Sn—58Bi预成型焊片的制备及回流焊点的性能研究

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1、硕士学位论文低温软钎焊用Sn–58Bi预成型焊片的制备及回流焊点的性能研究作者姓名周舟学科专业材料加工工程指导教师马骁副教授所在学院材料科学与工程学院论文提交日期2018年4月22日IPreparationofSn–58Bisolderpreformforlowtemperaturesolderingandpropertiesofthereflow-assembledpreformsolderjointsAThesisSubmittedfortheDegreeofMasterCandidate：ZhouZhouSupervisor：Associate

2、Prof.MaXiaoSouthChinaUniversityofTechnologyGuangzhou,China分类号：学校代号：10561学号：201520115759华南理工大学硕士学位论文低温软钎焊用Sn–58Bi预成型焊片的制备及回流焊点的性能研究作者姓名：周舟指导教师姓名、职称：马骁副教授申请学位级别：工学硕士学科专业名称：材料加工工程研究方向：电子封装材料与工程论文提交日期：2018年04月22日论文答辩日期：2018年06月04日学位授予单位：华南理工大学学位授予日期：年月日答辩委员会成员：主席：邱万奇委员：张新平马骁王刚袁斌III

3、华南理工大学学位论文原创性声明本人郑重声明：所呈交的论文是本人在导师的指导下独立进行研究所取得的研究成果。除了文中特别加以标注引用的内容外，本论文不包含任何其他个人或集体已经发表或撰写的成果作品。对本文的研究做出重要贡献的个人和集体，均已在文中以明确方式标明。本人完全意识到本声明的法律后果由本人承担。作者签名：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学校有关保留、使用学位论文的规定，即：研究生在校攻读学位期间论文工作的知识产权单位属华南理工大学。学校有权保存并向国家有关部门或机构送交论文的复印件和电子版，允许学位论文被查阅（除在保密期

4、内的保密论文外）；学校可以公布学位论文的全部或部分内容，可以允许采用影印、缩印或其它复制手段保存、汇编学位论文。本人电子文档的内容和纸质论文的内容相一致。本学位论文属于：□保密，在年解密后适用本授权书。□不保密,同意在校园网上发布，供校内师生和与学校有共享协议的单位浏览；同意将本人学位论文提交中国学术期刊(光盘版)电子杂志社全文出版和编入CNKI《中国知识资源总库》，传播学位论文的全部或部分内容。(请在以上相应方框内打“√”)作者签名：日期：指导教师签名：日期作者联系电话：电子邮箱：联系地址(含邮编)：摘要随着电子元器件集成度的持续提高，基底焊盘形状

5、、钎焊互连所需锡量及分级封装导致的热失效问题日趋突出，Sn–58Bi预成型焊片凭借其精准的尺寸、较低的钎焊温度及低孔洞率而广受关注。目前，通过对Sn–58Bi合金的显微组织和性能进行全面探究，寻求一种工艺流程简洁、生产效率高的Sn–58Bi合金预成型焊片加工技术显得十分急迫。本论文首先研究了空冷、水冷和激冷三种不同的凝固冷却方式以及100ºC时效200h两种处理工艺对Sn–58Bi合金显微组织及力学性能的影响；再采用10-1s-1和10-4s-1两个量级差别很大的单轴拉伸应变速率，研究了Sn–58Bi合金的塑性与变形条件的关系，进而得出应变速率敏感性

6、对Sn–58Bi合金力学性能的影响。在此基础上，通过研究压延过程中均匀化退火温度与时间、压延温度、压延方向对Sn–58Bi合金的影响，优选出最佳工艺参数来制备所需预成型焊片。针对所得Sn–58Bi预成型焊片，选出最适宜使用的助焊剂，改变回流焊的峰值温度、回流时间及焊片厚度，研究了上述工艺参数对Sn–58Bi焊点性能的影响。研究结果表明，Sn–58Bi合金的显微组织随着凝固过程冷却速度的增加而逐渐细化，合金的延伸率有轻微上升。但在热时效过程中，Sn–58Bi合金的延伸率逐渐降低，塑性变差。Sn–58Bi合金具有明显的应变速率敏感性，与热处理相比，应变速

7、率的改变对合金的塑性影响更大，时效态Sn–58Bi合金延伸率在高低两种应变速率下的变化幅度可达334.13%。均匀化退火能有效降低Sn–58Bi合金在熔铸过程产生的成分偏析，在压延过程中，室温下的压下量可达60%。随着压延温度从室温升高至75ºC和100ºC，再结晶软化导致合金更容易承受大压下量变形，可在压下量达98%的变形条件下保持良好的成型质量。随着压延道次的增加，合金的显微组织沿压延方向呈现一定方向性，因此需要通过改变压延方向来制得具有较低硬度和回弹量的Sn–58Bi合金预成型焊片。使用改良后的助焊剂配合所得预成型焊片进行回流后，可以得到光亮、

8、饱满的焊点。通过增加峰值温度及回流时间，均能在一定程度上增加合金的铺展面积及界面金属间化合物（IMC）层厚度