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针对微电子封装中芯片散热量不断增大而对高导热及高连接强度热界面材料(TIM)的迫切需求,本文基于复合电沉积法将低熔点锡-铋(Sn-Bi)合金和高导热、高强度的碳纳米管结合,制备了锡-铋/碳纳米管(Sn-Bi/CNTs)复合材料。并利用扫描电子显微镜(SEM)、透射电子显微镜(TEM)、能谱仪(EDS)、X射线衍射(XRD)以及差示扫描量热分析仪(DSC)对Sn-Bi/CNTs复合镀层的表面微观形貌、组织结构、组成成分及熔点进行表征。表征结果发现,CNTs与Sn-Bi实现了共沉积,且CNTs的添加对Sn-Bi的熔点影响不大。本研究首先通过两种不同工艺得到Sn-Bi/CNTs复合材料单搭接接头样品。接头剪切测试结果表明不同制备工艺得到搭接接头的强度差异较大。采用冷压烧结法制备了Sn-Bi/CNTs复合材料拉伸样品,并研究了不同压制压力对Sn-Bi/CNTs复合材料拉伸性能的影响。结果表明较高压制压力有利于提高其拉伸性能。随后重点对CNTs浓度分别为Omg/L、5mg/L、25mg/L和125mg/L的Sn-Bi/CNTs复合材料试样单搭接接头剪切性能和拉伸性能进行了测试。研究结果表明,在CNTs浓度为0-25mg/L时,Sn-Bi/CNTs复合材料试样的接头强度和抗拉强度随着CNTs浓度升高而增大。即CNTs添加使得Sn-Bi力学性能得到强化。当CNTs浓度为25mg/L时,复合材料试样接头强度和抗拉强度均达到最大,分别约为纯Sn-Bi试样的1.6倍和1.25倍。而CNTs浓度继续增加时,由于CNTs团聚造成复合材料力学性能下降。断口分析显示CNTs能细化基体晶粒尺寸,且主要以桥连和拔出形式存在。本研究基于复合材料理论模型预测得到了不同CNTs含量下Sn-Bi/CNTs复合材料的力学参数,并利用ANSYS软件对单搭接接头模型进行有限元模拟。对比分析CNTs含量和接头几何参数对接头强度的影响。结果发现接头强度受焊料层厚度影响较大,且随着CNTs含量升高而增大。当CNTs含量为1.2vo1.%时,复合材料接头强度较Sn-Bi提高了约126.6%。建立Sn-Bi/CNTs复合材料随机分布和均匀分布细观模型,讨论了CNTs分布和含量对基体应力分布及弹性模量的影响。模拟结果表明,CNTs由于应力分担作用使得复合材料强化,但其末端存在应力集中,可能成为材料失效源。均匀分布模型的弹性模量随着CNTs含量增加而增大且存在极限值。随机分布模型的弹性模量平均值大于均匀分布模型,但偏差较大。