热输入对锡银基复合钎料基体中金属间化合物形态的影响

摘要

在钎料中添加增强颗粒制备复合钎料是一种提高普通钎料性能的高效途径,以往的研究中发现,在Ni颗粒增强的Sn-Ag基钎料中通过不同的工艺条件可以生成两种金属间化合物,一种是向日葵状金属间化合物,另一种是多边形状金属间化合物。本研究发现,其中热输入量在影响组织发展的过程中起到了决定性的作用。本研究定义熔点以上的保持时间t和峰值温度与熔点温度差△T为热输入的关键因素。 本研究重点研究了Ni颗粒周围金属间化合物的组织形态与热输入量的关系,研究中通过不同的工艺来改变作用于钎料的热输入量,以摸索热输入量对于组织形态的影响。这些工艺包括恒定的冷却速率下,不同的加热速率；恒定的加热速率下,不同的冷却速率；不同的峰值保温时间；多次再流；不同温度及不同时间的时效等。以此为基础研究了Ni颗粒周围的金属间化合物形态以及钎料/基板界面层处金属间化合物的发展。Ni颗粒周围的金属间化合物随着热输入量的增加从向日葵状、瓣状合并、多边形状到短棒状拱出发展,最终当大量的热输入作用后,生成大量遍布钎料的细碎颗粒。在钎料基板界面层处,由于Ni颗粒的加入,形成大量类似孔洞状结构,而这些孔洞结构的成分实际是Cu-Ni-Sn金属间化合物。 本研究还将复合钎料与Sn-3.5Ag共晶钎料进行界面层厚度的对比。由于复合钎料界面层的特殊结构,其界面层厚度增加趋势和共晶钎料是不同的。随热输入量增加,界面层厚度增加速度首先降低,然后呈现线性增长,但在可预见的后续反应中,当Ni元素反应完毕后,界面层厚度增长速度会继续下降。

目录

文摘

英文文摘

声明

第1章绪论

1.1钎料发展的无铅化

1.1.1无铅钎料的发展及现状

1.2复合钎料的研究

1.2.1复合钎料的研究现状

1.2.2复合钎料IMC形态的研究

1.3课题的背景及意义

1.3.1 本课题提出的背景

1.3.2热输入的引出

1.3.3本课题的研究方向

第2章总体试验方案

2.1试验指导思想

2.2试验基本原则及目的

2.3试验方案确定

2.3.1试验工艺的选择

2.3.2试验流程的确定

第3章增强颗粒添加比例的确定

3.1试验前期准备

3.1.1 概述

3.1.2复合焊膏的配制

3.1.3搭接接头的准备

3.1.4钎焊及相关工艺条件

3.1.5金相组织的观察

3.2试验中增强颗粒的添加比例确定

3.2.1确定比例

3.2.2拉伸试验

3.3试验的后期验证

第4章不同加热冷却速率及峰值保温条件对组织形态的影响

4.1 概述

4.2试验过程

4.3结果及讨论

4.3.1 不同加热速率对组织形态的影响

4.3.2不同冷却速率对组织形态的影响

4.3.3峰值保温的影响

4.3.4 Ni颗粒周围IMC形态发展规律

4.3.5钎料/基板界面层的IMC形态发展规律

4.4本章小结

第5章多次再流条件对组织形态的影响

5.1概述

5.2试验过程

5.3结果及讨论

5.3.1 Ni颗粒周围金属间化合物发展规律

5.3.2钎料/基板界面层发展规律

5.4本章小结

第6章不同的时效条件对组织形态的影响

6.1 概述

6.2试验过程

6.2.1 搭接接头的焊接工艺

6.2.2搭接接头的时效

6.3结果及讨论

6.3.1 低温时效

6.3.2高温时效(熔化态时效)

6.4本章小结

第7章热输入量的影响

7.1 概述

7.1.1 热输入的引出

7.1.2热输入的定义

7.1.3热输入量的实际意义

7.2试验中热输入的采集

7.2.1 前期试验数据汇总

7.2.2温度曲线的测定与热热输入的标定

7.3数据分析与讨论

7.3.1热输入与组织形态的分析

7.3.2接头剪切强度与组织热输入关系的分析

7.4本章小结

结论

参考文献

攻读学位期间发表的学术论文

致谢