液-固电迁移Ni/Sn-9Zn/Ni焊点反极性效应研究

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》

黄明亮 张志杰 冯晓飞 赵宁

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.

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