DSC分析：原理、方法与应用

对于含有不同质量分数SWCNT的Sn-Pb和Sn-Ag-Cu复合焊料来说，其熔点和起始转变温度等热性质可以通过DSC测试进行测定。表19.1给出了DSC分析结果。图19.6和图19.7给出了Sn-Pb和Sn-Ag-Cu焊料与其含SWCNT的复合焊料对应的DSC热像图。各个热像图的形状几乎相似。需要采用两个参量来表征这些热像图，分别为与起始转变温度相关的吸热尖峰和与熔点准确对应的尖峰温度。根据表19.1可知，复合焊料的熔点和起始转变温度随SWCNT含量的增加而减小。根据最近的报告，添加纳米腔和纳米二氧化硅的聚醚醚酮（Polyether Ether Ketone，PEEK）具有与SWCNT相似的熔点递减趋势^[28]。

表19.1 Sn-Pb和Sn-Ag-Cu复合焊料起始转变温度和熔点

图19.6 加热速率为10℃/min时的DSC热像图

a）63Sn-37Pb焊料 b）63Sn-37Pb＋0.3wt%SWCNT

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图19.7 加热速率为10℃/min时的DSC热像图

a）Sn-3.8Ag-0.7Cu b）Sn-3.8Ag-0.7Cu＋1wt%SWCNT

表面不稳定性的增加是导致焊料熔点降低的可能原因，而该变化是因添加SWCNT所致。因为添加SWCNT后会导致表面自由能的增加。同时，CNT的尺寸效应能明显改变焊料的晶界/界面特征，从而导致物理性质的改变^[29-31]。

从表19.1可知，纳米复合焊料的熔点和起始转变温度随着CNT含量的增加而降低。然而，Sn-Ag-Cu/SWCNT系统的熔化温度比Sn-Pb/SWCNT系统低很多。这主要是因为，在无铅焊料中，CNT和Ag₃Sn之间存在着良好的附着力。

若在Sn-Pb和Sn-Ag-Cu复合焊料中分别添加SWCNT，会使得焊料的熔点只降低3.4℃和1.5℃。其降低的变化不大，且由此产生的纳米复合焊料可以很轻易地应用在目前被推荐的回流条件中。