稀土诱发Sn基合金表面晶须生长现象的研究
文献类型：学位论文
| 作者 | 刘萌 |
| 学位类别 | 硕士 |
| 答辩日期 | 2009-05-27 |
| 授予单位 | 中国科学院金属研究所 |
| 授予地点 | 金属研究所 |
| 导师 | 冼爱平 |
| 关键词 | 锡 无铅焊料 晶须生长 稀土 环境 |
| 其他题名 | Whisker Phenomenon on Bulk Sn-based Alloy Induced by RE |
| 学位专业 | 材料加工工程 |
| 中文摘要 | 铅，作为一种有毒的重金属元素，目前已在欧盟、日本等工业发达国家被明令限制或禁止在电子产品中使用，因此近年来电子封装工业中无铅化已进入大规模应用阶段，无铅镀层和无铅焊料将全面取代已被广泛应用多年的锡铅合金镀层及焊料。但是，电子封装无铅化也引发了一些新的技术问题，其中由晶须引起的可靠性问题尤为突出。与锡铅镀层相比，无铅镀层表面易于自发生长锡晶须。由于锡晶须是一种良好的金属导体，它的生长或脱落容易引起电路引脚间的桥连和短路，进而导致电子元器件失效。在高密度电子封装元器件中，晶须自发生长现象不仅严重影响民用电子产品的可靠性，还会对卫星、导弹、核武器系统等战略武器的长期安全性存在潜在威胁。因此，阐明锡晶须的生长机理，寻求行之有效的预防措施，成为目前科学界和工业界关注的课题。 本文研究了几种工业常用焊料添加微量稀土元素后的晶须生长行为；特别是锡-稀土金属间化合物合金表面锡晶须的生长行为，对晶须生长过程进行了原位观察，考察了存放环境（相对湿度）对晶须生长行为的影响，并对晶须的微观结构进行了透射电镜分析；另外本文还首次报道了铟、铅与稀土金属间化合物合金表面的晶须生长行为。 实验结果表明：即使添加的稀土只有微量水平（0.1 wt.%），常用锡基焊料合金表面（包括锡铅共晶合金）均有晶须自发生长现象，晶须长度甚至可达到上百微米，晶须只在锡-稀土金属间化合物上生长；锡-稀土金属间化合物合金表面锡晶须生长十分浓密，X-射线衍射分析表明晶须生长现象与合金表面稀土氢氧化物的生成相关，使用光学显微镜可原位观察晶须生长的全过程，而扫描电镜观察后，被观察到的晶须就停止生长，这种电子辐照效应阻碍了在电镜下原位观察晶须生长的过程；环境相对湿度对锡-稀土金属间化合物合金表面晶须生长行为影响很大，存放22天后，在30-54%相对湿度的环境里晶须生长的细而多，而在20%相对湿度的环境里晶须生长的粗而少，在干燥氧气环境里未发现晶须生长；透射分析发现晶须表面有一层氧化膜；In-Nd和Pb-La金属间化合物合金表面也生长晶须。鉴于以上实验结果，提出了一种基于化学反应的晶须生长机制，即新鲜锡原子的形核与生长模型，来解释本文观察到的一些实验现象。 |
| 语种 | 中文 |
| 公开日期 | 2012-04-10 |
| 页码 | 108 |
| 源URL | [http://ir.imr.ac.cn/handle/321006/17254]  |
| 专题 | 金属研究所_中国科学院金属研究所 |
| 推荐引用方式 GB/T 7714 | 刘萌. 稀土诱发Sn基合金表面晶须生长现象的研究[D]. 金属研究所. 中国科学院金属研究所. 2009. |
入库方式： OAI收割
来源：金属研究所
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