分类： 材料科学 >> 材料科学（综合） 提交时间： 2023-03-19 合作期刊: 《金属学报》
摘要： 研究了230 ℃, 5×103 A/cm2条件下液-固电迁移对Ni/Sn-9Zn/Ni 线性焊点界面反应的影响. 在液-固电迁移过程中,Ni/Sn-9Zn/Ni 焊点表现出明显的反极性效应, 即阴极界面金属间化合物(IMC)持续生长变厚, 并且一直厚于阳极界面IMC.由于排除背应力的影响, Sn-9Zn 液态钎料中Zn 原子的反常迁移行为归因于其有效电荷数在高温下为正值, 即在电子风力作用下Zn原子向阴极界面定向迁移, 从而导致焊点在液-固电迁移过程中发生反极性效应. 回流焊后, Ni/Sn-9Zn/Ni 焊点两侧界面上均生成了较薄的Ni5Zn21层. 液-固界面反应过程中(无电流)焊点两侧界面IMC均随时间延长而生长变厚, 从而消耗钎料中的Zn原子并使界面处的相平衡发生变化, 导致界面IMC由Ni5Zn21转变为[Ni5Zn21+(Ni, Zn)3Sn4]. 与之相较, 液-固电迁移过程中阴阳两极界面IMC的类型一直为Ni5Zn21, 并未发生IMC类型的转变. 这是由于, 在电子风力作用下, 阴极界面附近钎料中Zn原子的含量充足, Zn与Ni 反应生成Ni5Zn21型IMC; 同时, 电子风力也阻碍了Zn原子向阳极界面的扩散, 从而抑制了阳极界面IMC的生长, 导致界面IMC较薄, 因此阳极界面也未发生IMC类型的转变. 此外, 运用反证法进一步验证了Zn的有效电荷数在高温下是正值.
分类： 材料科学 >> 材料科学（综合） 提交时间： 2017-03-31 合作期刊: 《金属学报》
摘要： 采用同步辐射实时成像技术对比研究了Cu/Sn-52In/Cu微焊点在120 °C、180 °C，2×104 A/cm2条件下液-固电迁移过程中In、Sn和Cu原子的扩散迁移行为及其对界面反应的影响。由于没有背应力，液-固电迁移条件下Sn-52In焊点中In原子的有效电荷数Z*为负值是其定向扩散迁移至阳极的物理本质，这与Sn-52In焊点固-固电迁移条件下背应力驱使In原子迁移至阴极的机理不同。基于液态金属焓随温度的变化关系，修正了计算液态金属有效电荷数Z*的理论模型，计算获得In原子在120 oC和180 oC下的Z*分别为-2.30和-1.14，为电迁移方向提供了判断依据。液-固电迁移过程中In和Cu原子同时由阴极扩散至阳极并参与界面反应使得界面IMC生长表现为“极性效应”，即阳极界面金属间化合物（intermetallic compounds，IMC）持续生长变厚，并且厚于阴极界面IMC，温度越高界面IMC的“极性效应”越显著。液-固电迁移过程中阴极Cu基体的溶解与时间呈现抛物线关系，温度越高阴极Cu的溶解速率越快。
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