原位研究Cu/Sn-37Pb/Cu微焊点液-固电迁移行为

发布时间：2021-01-09 02:03

　　利用同步辐射实时成像技术原位研究了Cu/Sn-37Pb/Cu微焊点在185℃、1×10⁴A/cm²电流密度条件下液-固电迁移过程中Pb原子的扩散迁移行为及其析出机制。在微焊点加热熔化阶段,Pb原子向阳极定向迁移并聚集形成富Pb相,其厚度随时间的延长而增大;在保温阶段,阳极的富Pb相部分溶解,Pb原子反向扩散至阴极,最终钎料内部形成两相平衡组织;在冷却凝固阶段,Pb原子再次向阳极定向迁移,直至凝固,最终钎料内部形成三相组织:富Pb相、Sn-Pb相和富Sn相。基于加热阶段富Pb相的生长动力学,计算获得Pb原子在185℃下的有效电荷数（Z^*）为-3.20,为Pb原子的电迁移方向提供了判断依据。Pb原子在电迁移中的反常迁移行为归因于电迁移通量(J_em)与化学势通量(J_chem)的竞争机制。 

【文章来源】：金属学报. 2020,56(10)北大核心

【文章页数】：7 页

【部分图文】：

Cu/Sn-37Pb/Cu线性焊点示意图和电迁移试样示意图

式中，C0为共晶焊料中Pb原子浓度，D为扩散系数，k为Boltzmann常数，T为热力学温度，e为电子电荷，ρ为电阻率，j为电流密度。假设电迁移引起的Pb原子扩散量全部聚集于阳极处形成富Pb相，则：图3 185℃、1.0×104A/cm2液-固电迁移后的Cu/Sn-37Pb/Cu焊点的SEM像

图2 Cu/Sn-37Pb/Cu焊点在185℃、1.0×104A/cm2条件下液-固电迁移过程中的同步辐射照片式中，C和v分别为Pb原子浓度和富Pb相的生长速率。联立式(1)和(2)可得：


本文编号：2965752