Sn晶须的生长属于一种自发的表面突起现象。对Sn晶须的结构性能进行研究得出:Sn晶须为单晶结构,Sn晶须的生长是自底部(根部)而非顶部方式进行的。在Sn晶须的生长机制上目前主要有三种解释,即位错运动机制、再结晶机制和氧化层破裂机制。下面众焱电子小编就来讲解介绍一下。
1、位错运动机制
位错运动机制:以扩散机制运动的位错提供了晶须生长源,晶须邻近区域的表面氧化过程产生反向表面张力,降低表面自由能,为其生长提供驱动力。有smt贴片打样企业研究得出晶须的轴与位错的柏氏矢量平行,而氧化或活化的气氛、表面的小凸出物以及位错(尤其是螺位错)则是晶须生长的先决条件。也有学者提出了晶须形成和生长的螺旋位错模型,每个到达表面的完整位错环都使表面增加一个柏氏矢量厚度。
2、再结晶机制
比较了当时已知的所有的生长方向,发现并非所有晶须的生长方向都在低指数滑移面上,并据此认为位错理论无法解释晶须在非滑移面的生长,而需要另一种理论也就是再结晶来解释。晶须的形成和生长可以被看成“特殊形式的再结晶”。用镀层热处理后的晶粒生长被抑制的现象证明镀层晶粒的再结晶对晶须生长起到重要影响。发现细晶粒Sn镀层中的位错环数量比粗晶粒Sn镀层中的多,并据此推测晶须是在再结晶晶粒上长出来的。
3、氧化层破裂机制
Sn 原子趋向于从高应力区运动到低应力区,由此发展出促使晶须生长的压应力梯度概念。当镀层表面的小突起不足以缓释晶须生长介质中直达表面的应力时,就会借助晶须的生长来消除。例如在石英基板上分别真空沉积Cu/Sn双层薄膜和单层Sn薄膜,发现晶须只在下面有Cu层的Sn 上出现,据此把Cu/Sn镀层结构中晶须生长的内部压应力归结为Cu6Sn5金属间化合物(IMC,Intermetallic Compound)的形成,并发展出晶须形成和生长的“氧化层破裂”生长理论。晶须从表面氧化层薄弱的破裂处长出,局部压应力得到释放。晶须自身生长中形成的表面氧化膜制约了晶须侧面方向的生长,形成尺寸保持不变的横截面,被晶粒释放的应变能与生成表面氧化物所耗能量之间的平衡决定了晶须直径。
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