Ni涂層碳納米管增強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,釬焊焊點既可以提供機械互聯(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,電子封裝技術面臨著越來越嚴峻的挑戰(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苛的服役要求。提高傳統(tǒng)釬料性能的切實可行的辦法之一就是引入強化相,合成復合釬料。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)復合Sn-Ag-Cu(SAC)釬料,并測試了復合釬料

2、的物理性能、熱性能、力學性能和顯微組織。結果表明,隨著Ni-CNTs的加入,復合釬料的密度減小,潤濕性提高,線膨脹系數減小同時熔點基本不變。Ni-CNTs的加入量低于0.05％能使機械性能提高,而加入量大于0.1％使機械性能下降。
　　 2.用納米壓痕試驗的方法研究了SAC釬料及其復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、應對SAC釬料的蠕變和硬度的影響。壓痕蠕變率,蠕變應變率,壓痕應力和硬度都表現出了很強的尺寸效應。最后研究了SAC釬料及其復合釬料的蠕變性能和硬度。隨著Ni-CNTs的加入,納米復合釬料的抗蠕變能力提高,同時硬度值也有所升高。
　　 3.研究了SAC及其復合釬料焊點的可靠性。不論是在回流焊后還是在等溫時效/熱循環(huán)處理后,復合釬料/Au/Ni/Cu界面處的IMC層的厚度都比SAC焊點中的小。復合釬料焊點無論是在回流焊后還是在不同的

4、等溫時效時間/熱循環(huán)次數下都表現出更高的剪切強度。同時所有焊點的剪切強度隨時效時間/熱循環(huán)次數的增加都表現出下降的趨勢。
　　 4.研究了SAC釬焊焊點的蠕變行為并基于背應力理論建立了新的蠕變本構模型。在新的蠕變模型中,低應力區(qū)背應力是施加剪切應力的函數,而在高應力區(qū)中,背應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。這些函數被用來構建蠕變應變速率和剪切應力的關系。結果表明,由修正模型預測得到的結果與試驗結果基本吻合。