热循环对Sn58Bi-0.1Ti/Cu焊点界面与性能影响

作     者：姜楠 张亮 孙磊 王凤江 龙伟民 钟素娟 Jiang Nan;Zhang Liang;Sun Lei;Wang Fengjiang;Long Weimin;Zhong Sujuan

作者机构：江苏师范大学机电工程学院江苏徐州221116 哈尔滨工业大学先进焊接与连接国家重点实验室黑龙江哈尔滨150001 南京航空航天大学直升机传动技术国家重点实验室江苏南京210016 江苏科技大学材料科学与工程学院江苏镇江212000 郑州机械研究所新型钎焊材料与技术国家重点实验室河南郑州450001 

出 版 物：《稀有金属材料与工程》 (Rare Metal Materials and Engineering)

年 卷 期：2021年第50卷第1期

页      面：327-332页

核心收录：

学科分类：080503[工学-材料加工工程] 0808[工学-电气工程] 0809[工学-电子科学与技术（可授工学、理学学位）] 0806[工学-冶金工程] 08[工学] 0805[工学-材料科学与工程（可授工学、理学学位）] 0703[理学-化学] 0802[工学-机械工程] 0702[理学-物理学] 080201[工学-机械制造及其自动化] 

基　　金：国家自然科学基金(51475220) 先进焊接与连接国家重点实验室开放课题重点项目(AWJ-19Z04) 江苏省“六大人才高峰”资助项目(XCL-022) 

主　　题：Sn58Bi无铅钎料 Ti纳米颗粒 界面反应 热循环 扩散系数 

摘      要：为了改善Sn58Bi低温钎料的性能,通过在Sn58Bi低温钎料中添加质量分数为0.1%的纳米Ti颗粒制备了Sn58Bi-0.1Ti纳米增强复合钎料。研究了纳米Ti颗粒的添加对-55~125℃热循环过程中Sn58Bi/Cu焊点的界面金属间化合物(IMC)生长行为的影响。结果表明:回流焊后,在Sn58Bi/Cu焊点和Sn58Bi-0.1Ti/Cu焊点的界面处都形成一层扇贝状的Cu_(6)Sn_(5)IMC层。在热循环300次后,在Cu_(6)Sn_(5)/Cu界面处形成了一层Cu3Sn IMC。Sn58Bi/Cu焊点和Sn58Bi-0.1Ti/Cu焊点的IMC层厚度均和热循环时间的平方根呈线性关系。但是,Sn58Bi-0.1Ti/Cu焊点的IMC层厚度明显低于Sn58Bi/Cu焊点,这表明纳米Ti颗粒的添加能有效抑制热循环过程中界面IMC的过度生长。另外计算了这2种焊点的IMC层扩散系数,结果发现Sn58Bi-0.1Ti/Cu焊点的IMC层扩散系数(整体IMC、Cu_(6)Sn_(5)和Cu3Sn IMC)明显比Sn58Bi/Cu焊点小,这在一定程度上解释了Ti纳米颗粒对界面IMC层生长的抑制作用。