鍍鎳碳納米管增強(qiáng)Sn-Ag-Cu無(wú)鉛焊料的性能研究.pdf

1、碳納米管擁有極高的強(qiáng)度、良好的韌性以及優(yōu)秀的電學(xué)性能，由此被認(rèn)為是增強(qiáng)相的最佳選擇之一。本文以鍍鎳多壁碳納米管作為增強(qiáng)相制備了SnAgCu無(wú)鉛復(fù)合焊料，測(cè)試了復(fù)合焊料的熔點(diǎn)、密度、潤(rùn)濕性和界面反應(yīng)等一些基本性能，對(duì)其抗拉伸性能和抗蠕變性能等機(jī)械性能，以及抗電遷移性能進(jìn)行了系統(tǒng)的研究。
　　鍍鎳多壁碳納米管的添加對(duì)SnAgCu無(wú)鉛焊料的熔點(diǎn)影響很小。隨著鍍鎳多壁碳納米管增強(qiáng)相添加量的增加SnAgCu無(wú)鉛復(fù)合焊料的密度會(huì)隨之增加，潤(rùn)濕

2、性能也隨之提升。由于碳納米管上有Ni鍍層的存在，復(fù)合焊料/銅基底界面處的金屬原子間的反應(yīng)發(fā)生了變化，使得該界面處生成的金屬間化合物由原先的扇貝狀的Cu6Sn5轉(zhuǎn)變?yōu)閷訝畹?Cu,Ni)6Sn5。
　　機(jī)械性能的研究表明：0.05 wt.％鍍鎳多壁碳納米管的添加能夠使復(fù)合焊料的極限拉伸強(qiáng)度提升9.80%，而使復(fù)合焊點(diǎn)的極限拉伸強(qiáng)度提升多達(dá)15.95%。焊點(diǎn)在增強(qiáng)效果上的良好表現(xiàn)可歸結(jié)于其在焊接過(guò)程中所發(fā)生的界面反應(yīng)消耗了焊料中過(guò)量的

3、Ni。通過(guò)納米壓痕測(cè)試得到的結(jié)果顯示：相對(duì)于未經(jīng)鍍鎳多壁碳納米管增強(qiáng)的SnAgCu無(wú)鉛焊料，復(fù)合焊料的抗蠕變性能得到明顯的提高。由有限元模擬分析可知碳納米管與焊料母體之間的的應(yīng)力傳遞對(duì)復(fù)合焊料蠕變性能的提高起到了一定的作用，但其效果遠(yuǎn)小于鍍鎳多壁碳納米管充當(dāng)障礙物阻礙位錯(cuò)滑移的作用效果。
　　電遷移試驗(yàn)的研究表明：鍍鎳多壁碳納米管的添加有效地抑制了焊點(diǎn)中電遷移效應(yīng)引起的原子擴(kuò)散。結(jié)合實(shí)驗(yàn)結(jié)果和有限元模擬分析，我們認(rèn)為碳納米管在焊料