【摘 要】
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随着电子产品的不断小型化,焊点中通过的电流密度逐渐提高。电流会促进焊点界面处金属间化合物(IMC)含量增加导致焊点失效。研究电流作用下IMC演变规律不仅对于丰富电流作用下的界面反应及IMC的演变有着重要意义,对于提高焊点在复杂服役环境下的可靠性也有着一定参考价值。本文以Sn/Cu体系为研究对象,采用DSC-润湿角联测仪,结合光学显微镜、扫描电子显微镜、微区XRD和电子探针等多种表征手段,研究了直流
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随着电子产品的不断小型化,焊点中通过的电流密度逐渐提高。电流会促进焊点界面处金属间化合物(IMC)含量增加导致焊点失效。研究电流作用下IMC演变规律不仅对于丰富电流作用下的界面反应及IMC的演变有着重要意义,对于提高焊点在复杂服役环境下的可靠性也有着一定参考价值。本文以Sn/Cu体系为研究对象,采用DSC-润湿角联测仪,结合光学显微镜、扫描电子显微镜、微区XRD和电子探针等多种表征手段,研究了直流电流(DC)和脉冲电流(ECP)作用下Sn/Cu液固界面IMC的相组成、组织形貌、生成量以及界面反应厚度演变规律,通过对比实验并结合数值模拟,分别从施加电流引起的电迁移效应、焦耳热效应以及Sn熔体内部流动三个方面分析两种形式电流对界面IMC生成的影响,得到以下主要结果:(1)直流电流作用下Sn/Cu界面处IMC演变研究表明,直流电流对界面处IMC的生成具有促进作用。随着直流电流强度增大,Sn/Cu界面处IMC微观组织粗化且界面反应厚度增大。(2)脉冲电流作用下Sn/Cu界面处IMC演变研究表明,电流峰值、频率、脉宽均会影响Sn/Cu界面处IMC的生成及组织形貌。电流峰值对Sn/Cu界面处IMC生成的影响强于频率和脉宽。(3)输入功率相同时,脉冲电流作用下IMC生成量和界面反应厚度小于直流电流作用下IMC生成量和界面反应厚度,表明脉冲电流对界面IMC生成的促进作用弱于直流电流,用脉冲电流替换直流电流有可能减缓界面IMC生成。(4)实验和数值模拟结果分析表明,电迁移效应是脉冲电流对界面IMC生成促进作用弱于直流电流的主要原因。电流促进扩散方向与电子移动方向一致的原子扩散,抑制方向相反的原子扩散。
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