CNTs增强Sn-Bi基复合钎料回流焊焊点显微组织及力学性能

目的为了解决Sn-Bi焊点难以满足高密度封装结构长期服役可靠性要求的难题,研制了CNTs增强Sn-Bi基复合钎料,并分析了复合钎料对焊点组织与力学性能的影响。方法采用机械混合方式制备了不同碳纳米管(CNTs)含量(0%、0.01%、0.025%、0.1%、0.25%,质量分数)的Sn-58Bi基复合钎料,随后采用回流焊方法对Cu薄板进行搭接焊。通过SEM、EDS等技术分析了焊点内的显微组织及界面金属间化合物(Inermetallic Compound,IMC)变化,并使用拉力测试仪研究了焊点剪切强度的变化规律。结果Cu/Sn-58Bi/Cu焊点的显微组织主要为黑色树枝状富Sn相和灰白色层片状富Bi的共晶组织,界面处IMC成分为扇贝状的Cu_(6)Sn_(5)相。添加CNTs可以明显细化组织晶粒,当CNTs质量分数为0.025%时,组织细化最明显。在Sn-58Bi钎料中添加一定量的CNTs可以明显提高焊点的剪切性能,当CNTs质量分数为0.025%时,焊点剪切性能最优,其剪切强度为27.5MPa,相较于Sn-58Bi/Cu焊点,提高了43.37%。结论在一定范围内,随着CNTs含量的增加,Sn-Bi-CNTs复合钎料焊点的显微组织得到明显细化,焊点拉剪性能显著提高。