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脉冲电流快速烧结纳米铜焊膏连接铜镍基板研究
  • ISSN号:0577-6686
  • 期刊名称:《机械工程学报》
  • 时间:0
  • 分类:TG156[金属学及工艺—热处理;金属学及工艺—金属学]
  • 作者机构:哈尔滨工业大学先进焊接与连接国家重点实验室,哈尔滨150001
  • 相关基金:国家自然科学基金资助项目(51522503)
中文摘要:

利用液相法合成均径为57.5 nm的纳米铜颗粒,并对纳米铜颗粒进行系统的表征,包括有扫描电子显微镜(Scanning electron microscope,SEM)、透射电子显微镜(Transmission electron microscope,TEM)、X射线衍射(X-ray diffraction,XRD)以及热重分析(Thermal gravity analysis,TGA)和差热分析(Differential thermal analysis,DTA),并利用超声手段将纳米铜颗粒均匀分散在水溶液中,从而得到了纳米铜焊膏。采取模板印刷的方法制备镍/纳米铜焊膏/铜的三明治结构,并研究不同脉冲电流烧结工艺下的三明治结构的剪切强度、截面微结构以及断口微结构特征。试验结果表明三明治结构的剪切强度随着电流的增加而增大,在电流为0.8 k A时,剪切强度可达到46.3 MPa,脉冲电流烧结纳米铜焊膏连接铜和镍基板在短时间(小于200 ms)内快速获得了高致密度、性能优良的焊点结构,同时纳米铜颗粒之间以及纳米铜颗粒与微米级的铜基板和镍基板之间实现了牢固的冶金连接。通过分析经脉冲电流烧结后得到的纳米铜焊膏内部的显微组织特征,提出了脉冲电流烧结纳米铜焊膏的烧结机理。

英文摘要:

A simple solution method to synthesize Cu nanoparticles with the mean diameter of 57.5 nm is developed, and as-synthesized Cu nanoparticles are characterized systematically, including scanning electron microscope(SEM), transmission electron microscope(TEM), X-ray diffraction(XRD), thermal gravity analysis(TGA) and differential thermal analysis(DTA). The nano copper paste is prepared by dispensing as-prepared Cu nanoparticles into deionized water with the assistance of ultrasonic. The sandwich structure of nickel/nano copper paste/copper is fabricated using a simple screen-printing method and the shear strength of the sandwich structure, the cross-sectional microstructure and fracture micro-structural features under the different pulsed current sintering processes is studied. Experimental results show that the shear strength of the sandwich structure increase as the current increase, and the shear strength reach the highest value, i.e. 46.3 MPa, when the current is 0.8 kA, also the pulse electric current sinter nano copper paste and connect nanometer copper particles and nickel as well as copper substrates in a short time (less than 200 ms) to obtain a high density and high performance joint structure. Mechanism of pulse current sintering nano copper paste is proposed by analyzing the nano-copper solder paste microstructural features after the pulse current sintering.

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期刊信息
  • 《机械工程学报》
  • 中国科技核心期刊
  • 主管单位:中国科学技术协会
  • 主办单位:中国机械工程学会
  • 主编:宋天虎
  • 地址:北京百万庄大街22号
  • 邮编:100037
  • 邮箱:bianbo@cjmenet.com
  • 电话:010-88379907
  • 国际标准刊号:ISSN:0577-6686
  • 国内统一刊号:ISSN:11-2187/TH
  • 邮发代号:2-362
  • 获奖情况:
  • 中国期刊奖,“中国期刊方阵”双高期刊
  • 国内外数据库收录:
  • 俄罗斯文摘杂志,美国化学文摘(网络版),荷兰文摘与引文数据库,美国工程索引,美国剑桥科学文摘,日本日本科学技术振兴机构数据库,中国中国科技核心期刊,中国北大核心期刊(2004版),中国北大核心期刊(2008版),中国北大核心期刊(2011版),中国北大核心期刊(2014版),中国北大核心期刊(2000版)
  • 被引量:58603