微量元素Ce对Sn20Bi0.7Cu1.0Ag/Cu界面层异常生长的影响

• 作者: 顾鑫 白海龙 朱堂葵 刘宝权 严继康 易健宏
• 来源期刊: 稀有金属
• 学科: 工学
• 关键词: Ce 金属间化合物 计算 可靠性
• 年，卷（期）: 2022,（2）
• 所属期刊栏目: 研究论文|Papers
• 页码范围: 169-176
• 页数: 8页
• 分类号: TG425.1
• 语种: 中文
• DOI: 10.13373/j.cnki.cjrm.XY19110022

摘要

研究了Ce元素对Sn20Bi0.7Cu 1.0Ag/Cu界面层组织异常生长的抑制机制.在铜基底上制备了Sn20Bi0.7Cu1.0Ag-xCe (x=0.01～0.20;％,质量分数)/Cu焊点.采用扫描电镜、金相显微镜观察了焊点界面的相组织结构、界面金属间化合物(IMC)层形貌,并测量了IMC层厚度.通过实验数据计算了IMC层的生长动力学参数.研究结果表明:随着IMC颗粒异常长大,周围β-Sn相开始析出Bi相,继而IMC颗粒周嗣Bi相富集并长大,最终IMC颗粒穿晶断裂.当Ce含量为0～0.05％时,焊点界面IMC层厚度随Ce含量增加逐渐降低,当Ce含量为0.05％～0.10％时,焊点界面IMC层厚度随Ce含量增加逐渐增加;Ce含量为0.05％时对界面IMC层生长的抑制效果最好,界面IMC层表面最平滑,界面IMC层的反应常数、扩散系数最小和临界厚度最薄,分别为1.75×10-11m·s-1,1.52×10-16 m2·s-1和7.55 μm.添加微量稀土元素Ce可以阻碍焊点界面IMC层的形成并抑制其异常长大,从而间接抑制焊点界面处Bi相的偏析与降低IMC层微裂纹的出现倾向,并改善焊点界面层形貌,使其表面变得更平滑.