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低熔点In-Bi焊粉的液相分散法制备及其焊接性能研究*

2020-08-03李晓东张晨宇

功能材料 2020年7期

李晓东,张晨宇,黄 迪

(1. 东北大学 材料科学与工程学院,沈阳 110819; 2. 东北大学 材料各向异性与织构教育部重点实验室 陶瓷与粉末冶金研究所 沈阳 110819)

0 引 言

近年来,随着电子封装向微小化、高密度化、柔性化的发展趋势,制备出具有低熔点、高导电率、力学性能优良、可焊性能良好的新型连接材料已成为国内外研究的热点[1-4]。然而,目前广泛应用的焊料的焊接温度大多高达250 ℃,如此高的封装温度势必会对温度敏感材料如导电聚合物、有机发光二极管、聚合物发光二极管、PET基板等造成热损伤[5-8]。因此,开发出高性能的低熔点连接材料是低温电子装联技术发展的关键。

基于In、Sn、Bi、Zn等元素的多组分合金具有较低的熔点,是近年来低熔点连接材料的重要研究方向[9-14],In-Bi共晶合金是其中一种新兴的低熔点焊料。由于In-33.3Bi合金具有较低的熔点(72 ℃),可以作为低温焊接材料的备选材料[15]。目前,已有关于In-Bi焊料与各种基板相互作用的研究报道。例如,Jang等人[16]发现以In-Bi作为焊料连接Bi2212超导体和Cu-Ni金属时,引入Ag涂层可以显著改善连接强度;Knut[17]发现以In-Bi箔片作为焊料可以在115 ℃实现背景PZT的连接,并且使服役温度提高至271 ℃。但是这些研究的焊接温度均高于100 ℃,仍不能满足某些特殊温度敏感材料的热加工需求。比如,PET基板在高于110 ℃下热处理后会性能会严重降低[18]。另外,为了扩大In-Bi焊料的使用范围,需要制备相应的焊膏,首先需要将In-Bi合金铸锭加工成适宜焊接的焊粉。理想的焊粉应满足粒径均匀、球形度高、表面光滑、长径比<1.5、表面氧含量低等要求。目前,有关In-Bi合金焊粉的制备方法还少有报道。

本文采用环保、简单的液相分散法,以聚乙二醇400(PEG400)等溶剂为分散剂,制备了球形度较高,粒径均匀的In-Bi焊料粉体。……

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