热循环与晶界对铜锡镀层锡须生长影响的分子动力学模拟

随着微电子封装全面走向无铅化,且日益趋向极小化、便携化和多功能化,锡须生长严重威胁电子产品服役的可靠性和安全性。本文以铜锡双镀层的锡须生长过程为研究对象,创建有晶界和无晶界分子动力学模型,并在多物理场(热-力)耦合下进行热循环与晶界对锡须生长过程的模拟,探究外力、不同热循环次数(0、5、10次)和晶界等因素对锡须生长的影响及部分内部应力的变化规律。结果表明:在一定范围内,热循环次数增多会促进锡须生长,且在有晶界的模型中,锡须生长速率更大;锡须底部的内应力达到最大,形成应力梯度促进锡须生长;外加载荷会增大铜锡双镀层的内部应力,内部应力积累的时间也缩短1.5 ns左右,从而加快锡须生长速率。

LaAl_(11)O_(18)和Al_(2)O_(3)共同掺杂ZrO_(2)陶瓷的性能研究

在2Y-TZP陶瓷粉中加入总量质量分数50%的不同比例的LaAl_(11)O_(18)和Al_(2)O_(3)粉体,将3种粉体混合均匀、成型并烧结成陶瓷,测试了其力学性能和显微形貌。结果表明,随着LaAl_(11)O_(18)掺杂量增加,烧成陶瓷的力学性能呈现先上升后下降的趋势,w(LaAl_(11)O_(18))∶w(Al_(2)O_(3))最佳为1∶1,此时陶瓷强度可到1040 MPa,比50%ZrO_(2)/50%Al_(2)O_(3)样品提升15%。分析测试结果表明,随着LaAl_(11)O_(18)掺杂量的增加,烧成的陶瓷中晶须状晶粒的数量增加,晶须增强效应促使强度提升;但掺杂量继续提升,陶瓷样品中细长颗粒过多导致晶粒分布不均匀,引起相对密度下降和强度降低。

SiC纳米及晶须增强Si_3N_4基复相陶瓷断裂行为的研究

用扫描电镜、透射电镜及努氏压痕法研究了添加SiC晶须、纳米颗粒及晶须和纳米颗粒的三种Si3N4基复相陶瓷在外力作用下的断裂行为。这三种材料断裂的主要方式是沿晶断裂 ,偶尔可见穿晶断裂。在裂纹发展的路径上当裂纹尖端遇到了晶须、集聚的纳米颗粒及类晶须时 ,会产生扭转、偏转、断裂、拔出和终止 ,从而使裂纹能量消耗 ,抑制和阻碍了裂纹的扩展和传播 ,起到了增韧补强的作用。

还原氮化法合成O'-sialon粉

以SiO2,γAl2O3,Si为原料,采用还原氮化合成了O′sialon粉。研究了原料配比、氮化温度等对O′sialon合成的影响。合成产物中O′sialon的相对质量可以超过90%。对合成的O′sialon的显微结构观察结果表明:在1500℃氮化合成的O′sialon基本为1～2μm左右的等轴颗粒,在1450℃氮化合成的O′sialon试样中,则存在大量的长度达50μm的晶须。

碳纤维无催化剂法制备β-SiC纳米晶须

介绍了使用碳纤维为固相碳源,无催化剂加入制备β-SiC纳米晶须的一种新方法. 制备了直径为10-40nm,长度为几个微米的纯度较高的β-SiC纳米晶须.讨论了这个制备方法的特点,并比较了几种不同制备方法的优缺点.同时分析了β-SiC纳米晶须的显微组织并探讨了其生长机理.研究表明,较高的生长温度、SiO和CO的局部过饱和蒸汽压是此方法能够大量制备β-SiC纳米晶须的关键因素.

氧化铝陶瓷增韧的研究现状

A l2O3陶瓷具有耐高温、抗氧化、耐磨损等优良特性,但韧性低一直是阻碍其进一步应用的重要原因。本文分别通过颗粒弥散相增韧、纤维/晶须增韧、相变增韧、复合增韧以及自增韧等方法对A l2O3陶瓷的增韧研究进行了分类叙述,总结了高韧性氧化铝陶瓷的制备、增韧机理、影响因素的研究进展。

含有定向排列颗粒的氮化硅陶瓷各向异性研究

通过添加α-Si3N4晶须,利用流延成型和热压烧结技术制备含有定向排列颗粒、各向异性的Si3N4陶瓷。研究α-Si3N4相在流延膜及烧结块体中的分布状态,并通过XRD、SEM和力学性能对流延膜和烧结块体的各向异性进行表征。结果表明,1 550℃下烧结制备的块体T(与流延方向平行的平面)、N(与流延方向垂直的平面)、P(侧面)三个面的I(210)/I(102)值与等轴状α-Si3N4粉体的相应值比较,其中T面的值较大,N面和P面的值较小;在T面的显微结构中存在平行于流延方向排列的大颗粒;试样不同面的力学性能(断裂韧性和抗弯强度)中,T面最好,P面次之,N面最差;I(210)/I(102)值、显微结构、力学性能测试结果表明所制备的氮化硅陶瓷存在各向异性。

热蒸发工艺中碳源微观结构对SiC晶须生长的影响

通过高温热蒸发硅粉工艺,以鳞片石墨、膨胀鳞片石墨、纳米炭黑和微米炭黑为碳源制备SiC晶须,研究了碳源结构对SiC晶须生长的影响。采用X射线衍射、扫描电镜和透射电镜等手段对不同碳源和制得样品的微观形貌和结构进行表征。结果表明:SiC晶须更容易在膨胀鳞片石墨和纳米炭黑表面生长,碳源具有乱层堆垛石墨结构和合适的晶粒尺寸是SiC晶须生长的决定性因素。

纯锡镀层锡须生长机理及聚氯代对二甲苯膜抑制效果研究

以无铅器件及无铅引线框架为研究对象,采用扫描电镜、能谱分析了纯锡镀层锡须生长机理。采用化学气相沉积(CVD)法在样品表面镀聚氯代对二甲苯(PC)膜,研究了PC膜对锡须生长的抑制效果。结果表明:Cu/Sn界面处金属间化合物(IMC)易于向Sn晶界处生长,使得原位体积增加44.8%,因此界面处会产生较大压应力。此压应力会随着镀层/基体界面IMC层的不规则形成而增大。在压应力的作用下,Sn被挤出,从而形成锡须。PC膜对锡须的生长具有明显的抑制作用,且随着PC膜厚度的增大,锡须生长变慢,孕育期更长。5μm厚的PC膜能有效抑制锡须生长。