鎳、鍍鎳碳納米管增強Sn58Bi無鉛焊料微觀結構與機械性能的研究.pdf

1、鎳、鍍鎳碳納米管增強鎳、鍍鎳碳納米管增強Sn58Bi無鉛焊料微無鉛焊料微觀結構與機械性能的研究觀結構與機械性能的研究MicrostructuremechenicalpropertiesstudyofNiNicoatedCarbonNanotubesreinfcedSn58Bileadfreesolder（申請碩士學位）專業(yè)：材料物理與化學研究生：楊立壯指導教師：吳萍教授天津大學理學院物理系2016年5月I中文摘要由于鉛具有毒性，含鉛焊料

2、的使用越來越受到限制。在電子封裝工業(yè)中，無鉛焊料的發(fā)展已勢在必行。與傳統(tǒng)SnPb焊料相比，Sn58Bi無鉛焊料具有熔點低、機械強度高和潤濕性好等優(yōu)點。但是，由于Sn58Bi焊料延展性較差，并且長時間工作會造成焊料微觀結構粗化，這會引起電子器件的失效。因此，我們需要對Sn58Bi在常溫以及時效條件下的微觀結構與機械性能進行改善。由于鎳(Ni)能在焊料基體中與錫(Sn)反應形成穩(wěn)定的NiSn金屬間化合物，因此，Ni被認為是無鉛焊料的有效強化

3、相。碳納米管(CNTs)由于其諸多的優(yōu)點和微小尺寸，也被認為是強化相的良好選擇。為了更好的使強化相與基體結合，本文選取鎳與鍍鎳碳納米管(NiCNTs)作為添加物來改善Sn58Bi焊料的微觀結構與機械性能。當NiCNTs作為強化相時，研究結果表明：由于NiCNTs的連接和載荷轉移效應，Sn58Bi焊料拉伸強度與延展性得到強化；復合焊料的斷裂模式隨著NiCNTs含量升高而呈現(xiàn)出由韌性向脆性斷裂的轉變；與Sn58Bi焊料相比，復合焊料的抗蠕變

4、性能也得到了非常好的強化。當Ni作為強化相時，研究結果表明：在常溫與時效條件下，隨著Ni含量的增加，復合焊料的彈性模量、拉伸強度和屈服強度都升高；此外，在常溫與時效條件下，硬度的變化與拉伸和屈服強度變化呈線性關系，這說明焊料的機械穩(wěn)定性主要是由微觀結構控制。界面反應結果表明：在回流過程中，Ni與NiCNTs可以抑制界面處Cu6Sn5的增長。在溫度為100℃且時間為120和240小時的時效條件下，Ni與NiCNTs可以抑制金屬間化合物(I