图2.8所示为Cu基板上笋钉状Cu6 Sn5俯视图的SEM照片，且确定了笋钉状金属间化合物和Cu之间的晶体学取向关系。式（2.1）到式（2.6）的六组取向关系可分为两组，这是由于Cu6Sn5中的Cu原子具有很强的伪六角对称关系。笋钉状的Cu6 Sn5沿着两个相互垂直的方向延伸生长，显示出了一种屋脊状的形貌。应当注意到，如果Cu6 Sn5与Cu之间有强取向关系，那么大部分数据的角度都会接近0°。起初，笋钉状Cu6Sn5在一定程度上随机形核，从而造成了图2.......
2025-09-29
笋钉晶粒的尺寸分布研究
【摘要】：由于当反应时间超过10 min时，笋钉状金属间化合物会发生伸长现象，因此未对这种情况进行研究。
试验发现，当焊料为纯Sn时，生成的Cu6 Sn5金属间化合物形貌为多面体形，而当焊料中含有近共晶的组分时，金属间化合物形貌则为球形。由于金属间化合物的形貌会影响笋钉状金属间化合物熟化反应的动力学路径，而FDR理论是假定笋钉状金属间化合物的形貌是半球形的，因此在根据反应时间测试尺寸分布及生长速率前，人们对金属间化合物形貌与焊料组分和反应温度之间的关系已进行过系统研究。
为了研究SnPb/Cu反应中金属间化合物形成的形貌，我们准备了多组不同焊料组分的试样：纯Sn、90Sn10Pb、80Sn20Pb、70Sn30Pb、60Sn40Pb、50Sn50Pb、40Sn60Pb、30Sn70Pb以及20Sn80Pb[17]。由于当焊料中Pb的质量分数高于90%时，形成的金属间化合物为Cu3 Sn而不是Cu6Sn5，因此未对该成分的焊料进行研究。将这些焊料合金切成质量约为0.5 mg的小块，并在中等活化的助焊剂（197RMA）中将其熔化形成一个小球。将纯度为99.999%的Cu箔切成面积为1 cm×1 cm、厚度为1 mm的正方形小片。每一个Cu片都在硅胶悬浊液中机械抛光，以降低其表面粗糙度，并用丙酮进行超声波清洗，随后用甲醇和去离子水除去表面的有机污染物，接着用刻蚀液（组分为5%硝酸+95%水）刻蚀15 s以去除表面的原生氧化物，最后用去离子水清洗，并用氮气进行干燥。之后，将这些Cu片快速浸入热的197RMA型助焊剂中。
试验通过向抛光Cu箔表面滴下焊料液滴，并将其在温度高于焊料合金熔点20℃下持续加热2 min来实现焊料与Cu的润湿。此外，试验将55Sn45Pb焊料在200℃下分别保持30 s、1min、2min、4 min、8min，用于测试金属间化合物的尺寸分布与生长速率。由于当反应时间超过10 min时，笋钉状金属间化合物会发生伸长现象，因此未对这种情况进行研究。(https://www.chuimin.cn)
为了观察平面中笋钉状金属间化合物的形貌，首先通过机械抛光及选择性化学刻蚀去除未反应的焊料，化学刻蚀液组分为：1份硝酸、1份醋酸以及4份甘油。由于过刻蚀或欠刻蚀都会影响金属间化合物形貌，因此为确保获得正确的金属间化合物形貌，采用不同的刻蚀时间反复进行试验。
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