針對(duì)微電子封裝中芯片散熱量不斷增大而對(duì)高導(dǎo)熱及高連接強(qiáng)度熱界面材料（TIM）的迫切需求,本文基于復(fù)合電沉積法將低熔點(diǎn)錫-鉍（Sn-Bi）合金和高導(dǎo)熱、高強(qiáng)度的碳納米管結(jié)合,制備了錫-鉍/碳納米管（Sn-Bi/CNTs）復(fù)合材料。并利用掃描電子顯微鏡（SEM）、透射電子顯微鏡（TEM）、能譜儀（EDS）、X射線(xiàn)衍射（XRD）以及差示掃描量熱分析儀（DSC）對(duì)Sn-Bi/CNTs復(fù)合鍍層的表面微觀形貌、組織結(jié)構(gòu)、組成成分及熔點(diǎn)進(jìn)行表征。表征結(jié)果發(fā)現(xiàn),CNTs與Sn-Bi實(shí)現(xiàn)了共沉積,且CNTs的添加對(duì)Sn-Bi的熔點(diǎn)影響不大。本研究首先通過(guò)兩種不同工藝得到Sn-Bi/CNTs復(fù)合材料單搭接接頭樣品。接頭剪切測(cè)試結(jié)果表明不同制備工藝得到搭接接頭的強(qiáng)度差異較大。采用冷壓燒結(jié)法制備了Sn-Bi/CNTs復(fù)合材料拉伸樣品,并研究了不同壓制壓力對(duì)Sn-Bi/CNTs復(fù)合材料拉伸性能的影響。結(jié)果表明較高壓制壓力有利于提高其拉伸性能。隨后重點(diǎn)對(duì)CNTs濃度分別為Omg/L、5mg/L、25mg/L和125mg/L的Sn-Bi/CNTs復(fù)合材料試樣單搭接接頭剪切性能和拉伸性能進(jìn)行了測(cè)試。研究結(jié)果表明,在C... 

【文章來(lái)源】：東南大學(xué)江蘇省 211工程院校 985工程院校 教育部直屬院校

【文章頁(yè)數(shù)】：69 頁(yè)

【學(xué)位級(jí)別】：碩士

【部分圖文】：

圖１－１?（ａ）熱循環(huán)下ＴＩＭ承受剪切應(yīng)變示意圖；（ｂ）散熱片彎曲ＴＩＭ承受拉伸應(yīng)變示意圖

大的長(zhǎng)徑比。碳納米管的分類(lèi)方法較多，按照層數(shù)可分為單壁碳納米管（Ｓｉｎｇｌｅ?ｃａ比ｏｎ??ｎａｎｏｔｕｂｅｓ，?ＳＷＮＴｓ巧日層片間距為?０．３４ｎｍ?的多壁碳納米管（Ｍｕｌｔｉｗａｌｌｅｄ?ｃａｒｂｏｎ?ｎａｎｏｔｕｂｅｓ，??ＭＷＮＴｓ），如圖１－３所示ｆＷ；按手性可分為手性型、銀齒型和扶手椅型；按照形態(tài)可分??為普通封口形、變徑形Ｌ義及竹節(jié)形等ＰＷ。??碳納米管不僅具有優(yōu)異的導(dǎo)熱和導(dǎo)電性能，并且具有極高的彈性模量及強(qiáng)度。其楊??巧模量值可達(dá)ｌＴＰａＰ＾４ｌ，約為鋼的５倍。ＹｕＰＳｊ等報(bào)道的ＳＷＮＴｓ的抗拉強(qiáng)度值平均可??達(dá)１３－５２ＧＰａ，而ＭＷＮＴｓ的抗拉強(qiáng)度值可達(dá)１１？６３ＧＰａ口６］。并且，碳納米管具有極好的??初性，當(dāng)對(duì)ＭＷＮＴｓ施加的彎曲載荷值超過(guò)彎曲強(qiáng)度時(shí)，ＭＷＮＴｓ不會(huì)斷裂，而是發(fā)生??彈性屈曲，當(dāng)外力釋放后可恢復(fù)原狀ＰＳＩ。同時(shí)，由于碳納米管的各向異性，其軸向力學(xué)??性能及物化性能較徑向要高出許多??圖１－３單壁碳納米管（左）和多壁碳納米管（右）結(jié)構(gòu)示意圖ｔＷ。??１．３．２碳納米管／金屬?gòu)?fù)合材料的制備方法??基于上述碳納米管優(yōu)異的性能，有關(guān)碳納米管／金屬?gòu)?fù)合材料的研究己成為碳納米??管應(yīng)用研究熱點(diǎn)之一。其制備方法主要有機(jī)械混合法、原位反應(yīng)合成法Ｗ及共沉積法等??幾種。??（１）機(jī)械混合法??機(jī)械混合法即將增強(qiáng)相ｙｘ機(jī)械混合方式添加到金屬基體中，從而形成復(fù)合材料。Ｃ??Ｓ?ＣｏｈＰＳｌ等人通過(guò)粉末冶金法制備得到Ｍｇ－ＣＮＴ復(fù)合材料并與Ｍｇ－ＳｉＣ復(fù)合材料進(jìn)行性??能對(duì)比。結(jié)果發(fā)現(xiàn)Ｍｇ－ＣＮＴ的屈服強(qiáng)度和抗拉強(qiáng)度要明顯高于Ｍｇ－ＳｉＣ復(fù)合材料。但當(dāng)??ＣＮＴｓ含量繼續(xù)增加時(shí)

含量為０．０５ｗｔ％時(shí)復(fù)合焊料的抗拉強(qiáng)度比純ＳＡＣ焊料提高了約１．６倍，而再繼續(xù)増加??Ｎｉ－ＣＮＴｓ含量時(shí)，復(fù)合焊料的抗拉強(qiáng)度反而下降。主要原因還是在于高含量的Ｎｉ－ＣＮＴ??更容易發(fā)生團(tuán)聚，并且在斷口?ＳＥＭ圖中觀察到的孔洞（圖１－４所示）被認(rèn)為是潛在的??應(yīng)力集中區(qū)域，再加上Ｎｉ－ＣＮＴ與基體的界面結(jié)合差，導(dǎo)致繼續(xù)增加Ｎｉ－ＣＮＴ含量而復(fù)??合焊料抗拉強(qiáng)度下降。??Ｉ?Ｍａｖ．ＭＣＣＩ＊?，６?’：?乂??圖１－４?ＳＡＣ／Ｎｉ－ＣＮＴ復(fù)合焊料拉伸斷口分析ＦＥ－ＳＥＭ圖［４２］??（２）?Ｓｎ－化－ＣＮＴｓ復(fù)合焊料??Ｋ．?Ｍ?ＫｕｍａｒＷ等同樣利用機(jī)械混合法將ＳＷＮＴｓ添加進(jìn)６３Ｓｎ－３７化合金粉末。在得??到的Ｓｎ－Ｐｂ－ＣＮＴｓ復(fù)合焊料中，當(dāng)ＣＮＴｓ添加量為０．３ｗｔ．％時(shí)，復(fù)合焊料的抗拉強(qiáng)度與純??６３Ｓｎ－３７Ｐｂ焊料相比提高了?３０％。但ＣＮＴｓ含量繼續(xù)增加時(shí)，復(fù)合焊料抗拉強(qiáng)度出現(xiàn)下??降，如圖１－５?（ａ）所示。研究者認(rèn)為主要是ＣＮＴｓ發(fā)生團(tuán)聚造成。并且ＣＮＴｓ較多拔出??（圖１－５?（ｂ）），說(shuō)明其與基體的界面結(jié)合強(qiáng)度不高。??（ａ）?！。１?（ｂ）?？??０?０?０１?０．０３?０．０５?０．０８?０．１?０．３?０．５?ｆ??Ｗｔ％?ｏｆ?ＳＷＣＮＴｓ?＾?，??Ｉ一巧函?Ｉ?■?ｕ?叫Ｉ�。�、??圖１－５?（ａ）?Ｓｎ－Ｐｂ－ＣＮＴ復(fù)合焊料

【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
[1]Sb含量對(duì)Sn-Bi系焊料性能的影響（英文）[J]. 張成,劉思棟,錢(qián)國(guó)統(tǒng),周健,薛烽.  Transactions of Nonferrous Metals Society of China. 2014(01)
[2]Improvement of mechanical properties of Sn-58Bi alloy with multi-walled carbon nanotubes[J]. HE Peng,Lü Xiao-chun,LIN Tie-song,LI Hai-xin,AN Jing,MA Xin,FENG Ji-cai,ZHANG Yan,LI Qi,QIAN Yi-yu.  Transactions of Nonferrous Metals Society of China. 2012(S3)
[3]含碳納米管的Sn-58Bi釬料的制備及其釬焊性[J]. 何鵬,安晶,馬鑫,陳勝,錢(qián)乙余,林鐵松.  焊接學(xué)報(bào). 2011(09)
[4]凝固方式對(duì)Sn-Bi釬料組織和性能的影響[J]. 呂曉春,何鵬,張斌斌,馬鑫,錢(qián)乙余.  材料工程. 2010(10)
[5]金屬基復(fù)合材料原位反應(yīng)合成技術(shù)現(xiàn)狀與展望[J]. 李奎,湯愛(ài)濤,潘復(fù)生.  重慶大學(xué)學(xué)報(bào)(自然科學(xué)版). 2002(09)
[6]合金電鍍層厚度的一種計(jì)算方法[J]. 任偉,李學(xué)鋼,王鴻建.  電鍍與精飾. 1986(04)

碩士論文
[1]石墨烯增強(qiáng)Sn-Ag-Cu復(fù)合無(wú)鉛釬料的設(shè)計(jì)與性能研究[D]. 劉向東.天津大學(xué) 2013



本文編號(hào)：2920428