在第3章中将讨论薄膜Sn和薄膜Cu之间的反应。熔融Sn和Cu之间的反应会生成Cu6 Sn5和Cu3 Sn，Cu6 Sn5具有笋钉状形貌，而Cu3 Sn具有层状形貌，这与共晶SnPb和Cu之间的熔融反应很相似。图2.19所示为40Sn60Pb在Cu上形成的圆顶形笋钉状Cu6 Sn5的SEM照片，该照片是将未与Cu反应的SnPb腐蚀掉后、暴露出来的笋钉状Cu6 Sn5的顶部俯视照片。......
2023-06-20
Sn/Cu双层薄膜的室温反应机理研究
【摘要】：研究者采用Sn/Cu双层多晶薄膜来研究室温下的反应过程。实验设定了3组厚度不同的薄膜结构，具体尺寸包括：①350 nm Sn/180 nm Cu/石英；②350 nm Sn/600 nm Cu/石英；③2 500 nm Sn/600 nm Cu/石英。双层薄膜的退火处理在4种不同温度下进行：-2℃（冰箱），20℃（空调房），60℃和100℃（真空炉）。除了室温下退火可能出现温度波动以外，其他情况下温度波动都被控制在±1℃内。
研究者采用Sn/Cu双层多晶薄膜来研究室温下的反应过程。为了检测薄膜样品内发生的反应，研究者采用了高分辨率掠入射X射线衍射来分析界面金属间化合物的形成过程[1-2]。双层薄膜样品制作时需要利用电子束沉积法在直径1 in（1 in＝25.4 mm）、厚度为1/8 in的熔凝石英圆盘上先后沉积Cu、Sn两种金属，且沉积过程需在样品维持室温且环境真空度优于2×10-7 torr[1]的条件下一次性连续沉积而成，沉积速率大约为0.5 nm/s。实验设定了3组厚度不同的薄膜结构，具体尺寸包括：①350 nm Sn/180 nm Cu/石英；②350 nm Sn/600 nm Cu/石英；③2 500 nm Sn/600 nm Cu/石英。由于石英盘的厚度为1/8 in，因此试样在该过程中不会发生弯曲。此外，实验同时在相同的熔凝石英圆盘上以相同的室温条件沉积制备了厚度为350 nm以及2 500 nm的单层Sn薄膜，并将其在室温下放置以作为参照组用于晶格参数测量，同时它们也将用于研究锡须的自发生长（详述见第6章）。
双层薄膜的退火处理在4种不同温度下进行：-2℃（冰箱），20℃（空调房），60℃和100℃（真空炉）。除了室温下退火可能出现温度波动以外，其他情况下温度波动都被控制在±1℃内。退火时间长达1年。
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测量Cu和Sn薄膜中的应变详细阅读
接下来，Cu的220、311、331和420对应的衍射峰，以及Sn的400、231、420、411、440、123、303、233和143对应的衍射峰均用于推断。实验中发现，在室温下退火时，Cu/Cu6 Sn5/Sn三层膜结构中残余Cu膜处于拉应力状态，而残余Sn膜处于压应力状态。与膜表面平行的方向上Cu膜应变约为±0.06%，不确定性为±50%。表3.3室温下退火后Cu和Sn的晶格参数的推测值......
2023-06-20
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Cu-Sn反应驱动下的Sn须生长应力探析详细阅读
铜通过间隙扩散进入锡并在其晶界处生成Cu6Sn5化合物的过程，伴随着压应力的产生。式（6.1）中的负号代表该应力为压应力。这就是锡须自发生长中应力产生的基本机理。此外，如果引脚被弯折，其一侧会处于拉应力状态，而另一层会处于压应力状态。在此之后，持续的化学反应将不断生成晶须生长所需的压应力，因此化学力是持久并起决定性作用的。人们对晶界处Cu6Sn5析出相引发的压应力的认识有几种不同版本的见解。......
2023-06-20
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无铅钎料合金Sn-Cu、Sn-Cu-Ni合金详细阅读
当Sn的质量分数超过60%时，可以看成是Sn-Cu6Sn5二元共晶合金。表3-4-3为Sn-0.7Cu钎料合金和Sn-37Pb钎料合金物理性能比较。这也和图3-4-22的试验结果相符，Sn-0.7Cu钎料的抗蠕变能力大于或等于Sn-37Pb钎料，低于Sn-3.5Ag和Sn-3.9Ag-0.7Cu钎料，而Sn-3.5Ag钎料抗蠕变的能力接近或小于Sn-3.9Ag-0.7Cu钎料。目前Sn-0.7Cu钎料已广泛应用于波峰焊，成为Sn-37Pb钎料的替代品。......
2023-06-26
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Cu6Sn5和Cu3Sn的生长动力学探究详细阅读
因为在室温或高于室温时生成Cu6 Sn5和Cu3 Sn都会消耗Cu，因此，这两相的生长动力学分析是焊点可靠性的一个重要课题。此外，Cu3 Sn的生长往往伴随着柯肯达尔孔洞的形成。在室温老化过程中，Cu6Sn5层的厚度变化通过卢瑟福背散射获得，且在过程中，并没有检测到Cu3Sn相的形成。综合两者，表明此时存在Sn和Cu混合。实验利用卢瑟福背散射实验装置通过测定Cu6Sn5的减少量来获取Cu6 Sn5相和Cu相之间Cu3 Sn相的生长情况。......
2023-06-20
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块体镍与薄膜镍上的焊料反应研究详细阅读
图7.3所示为200~240℃下润湿反应中镍的消耗速率。图7.2240℃环境下，共晶锡铅焊料与镍反应一段时间后生成的Ni3Sn4的三维形貌SEM照片1 min；10min；40 min在UBM层的应用中，镍与熔融锡铅共晶焊料的反应速率较小是一大热点问题。然而，当镍/钛薄膜与熔融焊料发生反应时仍可观察到金属间化合物的剥落现象。NiSn3以片状形式快速生长，且这一过程能在镍的焊料镀层表面快速发生，从而降低其可焊性。......
2023-06-20
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Cu6Sn5和Cu3Sn连续形成的动力学分析详细阅读
在Sn和Cu之间的薄膜反应中，Cu6 Sn5和Cu3Sn相相继形成，即Cu6Sn5首先在室温下单独形成，而Cu3 Sn仅在温度达到60℃以上时才会形成。由于在温度超过60℃时Cu6 Sn5和Cu3 Sn可一起形成，因此Cu3 Sn必然能够在60℃以上时形核。Cu6 Sn5的厚度为xβ，其与Cu和Sn的界面的位置分别由xαβ和xβγ表示。由于这个原因，在Cu6Sn5和Cu3 Sn相继生长的过程中，不能假设它们均可成核，且均为扩散控制型生长，从而达到共存状态。......
2023-06-20
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共晶SnPb与金薄膜反应优化研究详细阅读
在横截面的SEM照片中，可观察到几个非常大的AuSn4晶粒已分散在焊球中。在冷却期间，AuSn4会在焊料中均匀析出。然而在高温下经过几个小时的固态老化后，老化前分散在球栅阵列焊料接头中的一些AuSn4晶粒在焊料/Ni3Sn4界面处再次沉积为连续的一层。老化后的接头强度明显低于老化前的接头强度，且老化后的接头会沿着AuSn4层和Ni3Sn4层界面发生脆性断裂并失效。为了防止再沉积问题发生，可在焊料中添加1%的镍颗粒以保持AuSn4在焊料中的均匀分布。......
2023-06-20
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