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《復(fù)合釬料釬焊接頭熱疲勞顯微組織與殘余力學(xué)性能研究》由會(huì)員上傳分享，免費(fèi)在線閱讀，更多相關(guān)內(nèi)容在學(xué)術(shù)論文-天天文庫。
1、摘要傳統(tǒng)sn．Pb釬料具有良好的潤濕性和較低的熔化溫度，曾是電子封裝材料的首選。由于鉛是有毒元素，特別是歐盟等國家和地區(qū)關(guān)于電子產(chǎn)品的WEEE和RoHs指令的出臺(tái)，無鉛化的呼聲越來越高。另外，隨著電子產(chǎn)品微型化發(fā)展，焊點(diǎn)尺寸隨之減小，作為支撐、通電和散熱媒介，焊點(diǎn)所承受的力學(xué)、電學(xué)和熱力學(xué)載荷越來越重。由此產(chǎn)生的一些問題，如蠕變、熱疲勞以及電遷移等突顯出來，這就要求無鉛釬料具有較高的服役可靠性。目前無鉛釬料改性研究主要集中在兩個(gè)方面，一是合金化，另一方面是制備復(fù)合釬料。本文通過外加法向sn．3．5Ag焊膏中加入體積分?jǐn)?shù)為10％的微米級(jí)Cu、Ni顆粒制備了復(fù)合釬料。首先對復(fù)合釬料的顯
2、微組織、力學(xué)性能以及潤濕性能進(jìn)行了研究；重點(diǎn)研究了復(fù)合釬料釬焊接頭熱疲勞作用后顯微組織的演變，表面損傷的積累及熱疲勞后的殘余力學(xué)性能。主要的研究結(jié)果表明：復(fù)合釬料的顯微組織中，在增強(qiáng)顆粒周圍以及基板界面處生成了金屬間化合物，其形態(tài)以及大小因加入顆粒而不同；Cu、Ni顆粒在sn基體中的擴(kuò)散系數(shù)以及Cu-Sn與Ni．sn的激活能不同是造成顯微組織差異的主要原因。顆粒的加入提高了釬料釬焊接頭的剪切強(qiáng)度，其中Cu顆粒增強(qiáng)的復(fù)合釬料釬焊接頭的剪切強(qiáng)度比Sn-3．5Ag的接頭提高_(dá)]r33％，Ni顆粒增強(qiáng)的復(fù)合釬料接頭提高了20％；熔融釬料流動(dòng)性變差導(dǎo)致顯微組織中的氣孔是剪切強(qiáng)度下降的主要原因
3、。在潤濕性方面，兩種復(fù)合釬料的鋪展面積均比Sn-3．SAg釬料下降了約15％，其中cu顆粒增強(qiáng)的復(fù)合釬料其潤濕角由11。增加到18。。在sn．3．5AgpA及Cu顆粒增強(qiáng)復(fù)合釬料釬焊接頭表面均觀察到熱疲勞損傷，在Sn-3．SAg顯微組織中，熱疲勞裂紋沿著界面萌生，并且以450角擴(kuò)展到釬料內(nèi)部；而Cu顆粒增強(qiáng)的復(fù)合釬料中，大部分裂紋只是沿著釬料及金屬間化合物界面擴(kuò)展而沒有延伸到釬料內(nèi)部；釬料內(nèi)部，在cu增強(qiáng)顆粒與其周圍的金屬間化合物之間觀察到了熱疲勞裂紋，一定程度上釋放了熱應(yīng)力，改善了接頭的應(yīng)力狀態(tài)。Ni顆粒增強(qiáng)的復(fù)合釬料表面沒有出現(xiàn)熟疲勞裂紋，顯示了較好的耐熱疲勞的能力。本文研究了
4、不同熱沖擊速度對Cu顆粒增強(qiáng)復(fù)合釬料顯微組織的影響，結(jié)果顯北京工業(yè)大學(xué)工學(xué)碩士學(xué)位論文示較快的沖擊速度下，金屬間化合物／釬料界面熱疲勞損傷更加嚴(yán)重；亓iiCu增強(qiáng)顆粒與其周圍的金屬間化合物的損傷，在沖擊速度較慢的情況下反而嚴(yán)重，主要原因可能是沖擊速度較低時(shí)，低溫停留時(shí)間更長，對CIl增強(qiáng)顆粒與其周圍的金屬間化合物的損傷更加嚴(yán)重。對熱疲勞釬焊接頭的殘余力學(xué)性能進(jìn)行了研究，接頭的剪切強(qiáng)度隨著熱循環(huán)的進(jìn)行逐漸降低，在前100周期下降最快，在隨后的熱循環(huán)過程中下降速度逐漸降低，趨于平緩。在沖擊速度較快的情況下，釬料的殘余剪切強(qiáng)度下降更快，但下降趨勢同較慢沖擊速度相似。關(guān)鍵詞無鉛復(fù)合釬料；熱
5、疲勞；顯微組織：殘余力學(xué)性能；可靠性ABSTRACTABSTRACTTraditionalSnPbsolderwasthepdorityofelectronicpackagingmaterialsforitsbetterwetabilityandlowermeltingtemperature．Becauseleadisatoxicdement,especiallytheWEEEandRoHsWasannouncedinEueropeUnionandothercountriesandarea,lead-freetrendbecomesmoreandmoreobvious．Beside
6、s。solderjointsbecomesmallerastheminiaturizationofelectronics．Asthemediumofsupport,electrifyandcooling,solderjointsenduredmuchmoremechanical，electricalandthermalload．Problemssuchasereep，thermalfatigueandeleetromigrationwereoccurred,whichrequiredhigherservicereliabilityforlead-freesolder．Twomean
7、sofimpreovmentwereusedforlead—freesolderatpresent．OneWasalloying,theotherWascompositing．Inthisresearch,compositesolderswerefabricatedbymechanicallymixingtheSn一3．5Agsolderpastewimmicronscaleof10v01％CuandNiparticles．Mierostructure，mechani
