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倒装芯片无铅凸点β-sn晶粒取向与电迁移交互作用

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金属学报 2018年第7期54卷 1077-1086页

作者：黄明亮孙洪羽大连理工大学材料科学与工程学院先进连接技术辽宁省重点实验室大连116024

采用原位电迁移实验研究了在150℃、1.0×10~4A/cm^2条件下倒装芯片Ni/sn-3.0Ag-0.5Cu/Ni-P无铅凸点中β-sn晶粒取向对金属间化合物(IMC)的聚集析出机制、阴极Ni芯片侧(UBM)溶解行为、电迁移失效机制以及电迁移驱动下β-sn晶粒的旋转滑... 详细信息

采用原位电迁移实验研究了在150℃、1.0×10~4A/cm^2条件下倒装芯片Ni/sn-3.0Ag-0.5Cu/Ni-P无铅凸点中β-sn晶粒取向对金属间化合物(IMC)的聚集析出机制、阴极Ni芯片侧(UBM)溶解行为、电迁移失效机制以及电迁移驱动下β-sn晶粒的旋转滑移机制的影响。原位观察发现,电迁移过程中(Ni,Cu)_3sn_4类型IMC在凸点中仅沿着β-sn晶粒的c轴方向析出,且倾向于在θ角(β-sn晶粒的c轴与电子流动方向之间的夹角)较小的晶粒内析出;同时,阳极附近观察到β-sn挤出现象,即凸点出现应力松弛。建立了阴极NiUBM溶解量与β-sn晶粒取向的关系模型:β-sn晶粒取向决定阴极NiUBM的溶解量,即当θ角很小时,NiUBM会出现明显溶解;当θ角增大时,NiUBM的溶解受到抑制,该模型与实验值基本吻合。电迁移导致β-sn晶粒发生旋转滑移,认为是由于不同取向的相邻β-sn晶粒中电迁移导致的空位通量不同,从而导致阳极晶界处于空位的过饱和,阴极晶界处于空位的未饱和状态,并促使空位沿着晶界出入于自由表面,最终在垂直方向上会产生空位梯度,由沿晶界的空位梯度对应的应力梯度产生的力矩使β-sn晶粒发生旋转滑移。

关键词：电迁移 β-sn 各向异性阴极溶解 IMC析出晶粒旋转

Mg含量对AlSi_(10)sn_(4)Mg_(x)合金阻尼和力学性能的影响

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工程科学学报 2023年第12期45卷 2049-2058页

作者：许吉王志磊赵帆张志豪北京科技大学新材料技术研究院北京100083 北京科技大学材料先进制备技术教育部重点实验室北京100083 东北轻合金有限责任公司哈尔滨150060

研究了AlSi_(10)sn_(4)Mg_(x)(x为质量分数0~4.0%)合金的力学性能与阻尼性能,并从Mg对Al/sn润湿性、Mg对合金组织的影响等方面分析了阻尼和力学性能提高机制.力学性能测试结果表明,当Mg质量分数为0~1.0%时,试样的抗拉强度随着Mg含量的... 详细信息

研究了AlSi_(10)sn_(4)Mg_(x)(x为质量分数0~4.0%)合金的力学性能与阻尼性能,并从Mg对Al/sn润湿性、Mg对合金组织的影响等方面分析了阻尼和力学性能提高机制.力学性能测试结果表明,当Mg质量分数为0~1.0%时,试样的抗拉强度随着Mg含量的增加而提高、断后伸长率变化较小,Mg质量分数为1.0%试样的抗拉强度为161 MPa、断后伸长率为3.4%;继续增加Mg含量,试样的抗拉强度显著提高,但断后伸长率明显降低.试样的阻尼性能随Mg含量的增加先提高后降低,Mg质量分数为1.0%试样的阻尼性能较高,且具有良好的高温和高频阻尼性能,25℃/1 Hz、200℃/1 Hz和25℃/40 Hz条件下阻尼损耗因子tanh分别达到0.038、0.058和0.069.少量Mg的加入使Al/sn润湿性明显提高,促使β-sn相沿晶界呈细小弥散分布;同时,少量的Mg使AlSi_(10)sn_(4)Mg_(x)中的共晶Si相变质球化,并生成Mg2Si强化相,是合金阻尼和力学性能提高的主要原因.

关键词：铸造铝合金 β-sn Mg微合金化阻尼性能力学性能

sn@MnOX核壳结构微/纳米线的合成和结构表征

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电子显微学报 2020年第2期39卷 117-121页

作者：于斐王少博徐国梁石峰刘丹敏北京工业大学固体微结构与性能研究所北京100124 北京工业大学材料科学与工程学院北京100124

本文合成了一种新型结构的微/纳米线。利用光学显微镜、扫描电子显微镜(SEM)、透射电子显微镜(TEM)和能量色散X射线谱(EDS)对所合成微/纳米线的形态、组成和微观结构进行研究。结果显示β-sn微/纳米线作为"核",超薄非晶态MnOX纳米片作为... 详细信息

本文合成了一种新型结构的微/纳米线。利用光学显微镜、扫描电子显微镜(SEM)、透射电子显微镜(TEM)和能量色散X射线谱(EDS)对所合成微/纳米线的形态、组成和微观结构进行研究。结果显示β-sn微/纳米线作为"核",超薄非晶态MnOX纳米片作为"壳"层,完全把β-sn包裹住,形成sn@MnOX微/纳米线异质结构。

关键词： sn纳米线核壳纳米结构 MnOX β-sn

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石墨烯衬底上制备的β相sn的STM研究

石墨烯衬底上制备的β相Sn的STM研究

作者：王泽睿上海交通大学

学位级别：硕士

低维材料有着不同于常规块体材料的新奇性质。现代半导体芯片已经可以达到10 nm以下工艺,以量子通信、量子计算等为标志的第四次工业革命已经初露萌芽,人类社会即将进入“量子时代”,理解低维物理原理对于量子器件制作有着重要意义。当... 详细信息

低维材料有着不同于常规块体材料的新奇性质。现代半导体芯片已经可以达到10 nm以下工艺,以量子通信、量子计算等为标志的第四次工业革命已经初露萌芽,人类社会即将进入“量子时代”,理解低维物理原理对于量子器件制作有着重要意义。当器件的物理尺寸与电子的费米波长相近时,电子的运动在某些方向上会受到限制,电子的能级由准连续能级变为离散能级,就会表现出量子尺寸效应。量子尺寸效应会对材料的诸如超导性、热稳定性、局域功函数、表面化学反应、生长方式等产生影响。量子阱态是量子尺寸效应的一个典型例子。在一个二维材料体系中,譬如薄膜材料,电子在二维平面内的运动是自由的,而在垂直于平面方向受到限制,就会形成量子化的电子态,也就是量子阱态。通过调节薄膜材料的厚度,也就是限制势阱的宽度,我们可以实现对材料物理和化学性质的调控。在本篇论文中,我们利用扫描隧道显微镜详细研究了在graphene薄膜上生长的β-sn岛的表面结构与电子态性质。本文的研究成果包含以下:（1）我们通过在Si C高温烧结而成的graphene表面利用分子束外延技术生长了15-19个层厚的β相sn岛,并利用扫描隧道显微镜强大的实空间分辨能力详细研究了β-sn岛表面的形貌信息。我们发现奇数层sn岛上存在一种奇特的条纹状重构,而偶数层sn岛则保持了平整的表面。对两种表面的原子结构的分析结果表明,有条纹状重构的表面的晶格发生了畸变,而没有条纹状重构的表面晶格未发生畸变。（2）我们利用扫描隧道显微镜强大的作谱能力详细研究了β-sn岛表面的电子态信息,发现所有sn岛的d I/d V谱都呈现了典型的量子阱态的性质,即形成了一系列等间隔的电导峰。这种等距离的能量间隔即为量子阱态的能量间隔,且能量间隔随着层厚的增加而递减。（3）我们发现sn岛表面的量子阱态会受到表面条纹状重构的影响,具体表现在量子阱态的最低占据态峰位会在条纹状重构位置出现一个新的劈裂峰。该现象可以用Bohr-Sommerfeld量子化条件来解释。表面条纹状重构影响了表面局域化学势,造成sn-Vacuum界面相移的改变,进而改变了条纹状重构处量子阱态的形成条件。（4）我们实验上还发现这种表面条纹状重构是一种亚稳态的结构,可以通过扫描隧道显微镜的针尖施加电压脉冲的方式来改变条纹状结构的分布。这为局域地调控量子阱态提供了一种可能的方法。

关键词： β-sn 量子阱态量子尺寸效应分子束外延扫描隧道显微镜

添加In对SAC305焊料显微组织和性能的影响

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Transactions of Nonferrous Metals Society of China 2023年第11期33卷 3427-3438页

作者：任晓磊王云鹏赖彦青史淑艳刘晓英邹龙江赵宁大连理工大学材料科学与工程学院大连116024

在sn-3.0Ag-0.5Cu(SAC305)焊料中熔入0.5%~10%(质量分数)的In粉以改变钎料的显微组织,进而改善焊料的性能。实验结果表明:β-sn(In)、Ag_(3)(sn,In)和Cu_(6)(sn,In)_(5)相存在于所有的含In钎料中,在SAC305-10In焊料中发现了Insn_(4)物相。随着In含量的增加,β-sn晶粒形核点增加,其形核模型由{101}转变为{301},从而细化β-sn晶粒,使得β-sn的形态由粗大晶粒转变为交错晶粒,最后转变为多晶粒。结果表明,这种β-sn晶粒形态转变引起细晶强化与固溶强化的联合作用,使得SAC305-xIn焊料的显微硬度随着In添加量的增加而显著升高。

关键词： sn-3.0Ag-0.5Cu 铟 β-sn 过冷度成核模型显微硬度