合金元素添加對Sn5Zn-Cu互連界面IMC生長及接頭性能影響的研究

合金元素添加對Sn5Zn-Cu互連界面IMC生長及接頭性能影響的研究合金元素添加對Sn5Zn/Cu互連界面IMC生長及接頭性能影響的研究

摘要：本文研究了在Sn5Zn/Cu接點中加入合金元素的影響，包括Ag、Ni和Mg等不同元素的添加，對于IMC（intermetalliccompounds）相的生長和接頭性能的影響。通過掃描電鏡（SEM）、能量散射光譜（EDS）、X射線衍射(XRD)、拉伸試驗等多種表征手段，探究了添加不同合金元素對IMC相組成、形貌以及接頭強度等方面的影響。研究表明，添加不同合金元素可以有效地調(diào)控IMC相的組成和分布，進而影響接頭性能。其中，Ag、Ni和Mg元素的添加可以分別阻止Cu6Sn5、Cu3Sn以及頂極CuZn10相的生長，其中Ag元素對于抑制IMC相生長的效果最佳。此外，在添加合金元素的情況下，由于表面張力的影響，IMC相與母材的接觸面積減小，導(dǎo)致接頭的弱化。因此，在優(yōu)化IMC相的組成和分布時，需要考慮到接頭的強度。本研究對于在Sn5Zn/Cu互連界面IMC生長和接頭強度研究中的合金元素添加奠定了基礎(chǔ)。

關(guān)鍵詞：Sn5Zn/Cu接頭；IMC相生長；合金元素添加；接頭強IMC（intermetalliccompounds）相是Sn5Zn/Cu互連界面的一種常見的組成成分，其對于接頭的性能有重要的影響。因此，對于IMC相的生長及其組成和分布的調(diào)控具有重要意義。本文中研究了在Sn5Zn/Cu接點中加入Ag、Ni和Mg等不同元素的影響，并通過多種表征手段探究了其對于IMC相組成和接頭性能的影響。

實驗結(jié)果表明，添加不同合金元素可以有效地調(diào)控IMC相的組成和分布。其中，Ag、Ni和Mg元素的添加可以分別阻止Cu6Sn5、Cu3Sn以及頂極CuZn10相的生長，其中Ag元素對于抑制IMC相生長的效果最佳。此外，在添加合金元素的情況下，由于表面張力的影響，IMC相與母材的接觸面積減小，導(dǎo)致接頭的弱化。因此，在優(yōu)化IMC相的組成和分布時，需要考慮到接頭的強度。

從接頭強度的角度看，添加合金元素對于接頭性能有差異的影響。添加Ag元素之后，接頭強度有所提高，而添加Ni和Mg元素則會導(dǎo)致接頭強度下降。這可能是由于不同合金元素對于IMC相形態(tài)和組成的影響不同，以及合金元素與Sn5Zn/Cu互連界面的互作用不同所致。

綜合而言，合金元素的添加在調(diào)控Sn5Zn/Cu接頭中IMC相的組成和分布上具有重要作用。在優(yōu)化IMC相的組成和分布時，需要兼顧接頭的強度。本研究為Sn5Zn/Cu互連界面IMC生長和接頭強度研究提供了新的思路和方法此外，本研究還探究了不同合金元素的添加對于Sn5Zn/Cu接頭接觸角的影響。結(jié)果表明，添加Ag元素可以顯著提高接頭的接觸角，而添加Ni和Mg元素則會降低接頭的接觸角。這可能是由于不同合金元素對于表面氧化膜和表面能的影響不同所致。

除了探究合金元素的添加對于IMC相組成、接頭強度和接觸角的影響，本研究還通過掃描電鏡、X射線衍射和差熱分析等多種表征手段對于IMC相的形貌、晶體結(jié)構(gòu)和熱穩(wěn)定性進行了研究。結(jié)果表明，添加合金元素可以顯著改變IMC相的形貌和晶體結(jié)構(gòu)，并且可以提高其熱穩(wěn)定性。

總之，本研究通過添加不同合金元素的方式，調(diào)控Sn5Zn/Cu接頭中IMC相的組成和分布，探究了其對于接頭性能和接觸角的影響，并通過多種表征手段對于IMC相的形貌、晶體結(jié)構(gòu)和熱穩(wěn)定性進行了深入研究。這為IMC生長和接頭強度的研究提供了新的思路和方法在未來的研究中，可以進一步探究不同加熱條件下IMC相的形成動力學(xué)及其對于接頭性能的影響。此外，可以嘗試添加其他合金元素，探究其對于IMC相形成和接頭性能的影響。同時，可以將本研究的結(jié)果應(yīng)用于實際電子元器件的制造過程中，優(yōu)化接頭結(jié)構(gòu)和組成，提高其穩(wěn)定性和可靠性。最終目標(biāo)是實現(xiàn)可持續(xù)、高性能的電子組件的制造和應(yīng)用綜合以上研究結(jié)果可知，加熱溫度和時間對于鎢絲與鋁合金接頭的IMC相形成和生長均有顯著影響，同時對接頭性能也有一定影響。在適當(dāng)?shù)募訜釛l件下，鎢絲與鋁合金接頭中形成了Al3W和Al12W2Cu相，且隨著加熱時間的增加，IMC相的厚度也逐漸增加。在一