【摘 要】
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现今电子封装发展趋向于高集成、高功耗、低封装尺寸,需要焊料可焊性、可靠性更高。具有高可焊性、高可靠性的纳米复合焊料研发成为近年来电子封装锡焊料研发热门之一。由于纳米复合焊料应用尚处于起步阶段,对于复合焊料的制备、储藏、焊接、服役、回收等问题研究较少。本文从复合焊膏的制备入手,主要研究纳米相逸出、气泡形成及长大、焊点凝固形核、焊料热学性能以及润湿性能,从而研究复合焊料的可焊性、可靠性。本文通过混合搅
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现今电子封装发展趋向于高集成、高功耗、低封装尺寸,需要焊料可焊性、可靠性更高。具有高可焊性、高可靠性的纳米复合焊料研发成为近年来电子封装锡焊料研发热门之一。由于纳米复合焊料应用尚处于起步阶段,对于复合焊料的制备、储藏、焊接、服役、回收等问题研究较少。本文从复合焊膏的制备入手,主要研究纳米相逸出、气泡形成及长大、焊点凝固形核、焊料热学性能以及润湿性能,从而研究复合焊料的可焊性、可靠性。本文通过混合搅拌的方式制备了SAC3005/（0.01-0.5）Ag复合锡膏,并制得复合焊料合金与复合焊点。采用Thermo-Calc软件计算相图、固溶度,采用电子密度天平测试分析纳米Ag颗粒含量对复合焊料合金密度影响,采用XRD、SEM、金相显微镜观测分析纳米Ag颗粒对焊点基体组织和界面层组织相结构、分布、形貌、尺寸的影响,采用DSC测试分析纳米Ag颗粒对焊料合金热学性能的影响,采用可焊性测试仪测试分析纳米Ag颗粒对焊料可焊性影响,采用无损探伤仪检测分析了纳米Ag颗粒对焊点气泡生长影响和对焊点合格率影响,着重分析了纳米Ag颗粒对焊点组织形核与生长的影响。研究结果表明:（1）、焊接时,纳米Ag颗粒会部分合金化,转化为Ag3Sn相;当纳米Ag颗粒与β-Sn相结合时,纳米Ag颗粒/β-Sn晶界处容易出现宽2-5nm的过渡层,该层Ag:Sn原子个数比接近于3;（2）、纳米Ag颗粒添加量越高,则焊接时逸出焊点的纳米颗粒百分比越低;添加纳米Ag颗粒可能加重“锡珠飞溅”现象;（3）、在100℃下时效超过150h后,焊点气泡不再生长;纳米Ag颗粒不能阻碍气泡生长,反而是促进气泡生长;（4）、添加纳米Ag颗粒后,焊点β-Sn晶格有畸变;焊点基体和界面处组织细化且生长速度降低,当添加量为0.1wt%时,细化效果最明显;焊料合金过冷度先降低后回升,当添加量为0.1wt%时,焊料合金凝固所需过冷度最低,基体组织呈等轴状生长;焊料可焊性随纳米Ag颗粒添加而不断提高,当添加量为0.5wt%时,复合焊料可焊性最高。
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