《表1 外能辅助下Sn2.5Ag0.7Cu0.1RE0.05Ni/Cu钎焊接头界面IMC平均厚度、粗糙度和颗粒尺寸》

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《外能辅助下Sn2.5Ag0.7Cu0.1RE0.05Ni/Cu钎焊接头组织与性能》

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无铅钎焊接头界面IMC作为钎焊连接的重要组成部分，其形貌、尺寸与钎焊接头可靠性密切相关[10]。外能辅助下Sn2.5Ag0.7Cu0.1RE0.05Ni/Cu钎焊界面IMC的形貌、俯视形貌及尺寸见图6和表1。由图6a~6c、表1可知，Sn2.5Ag0.7Cu0.1RE0.05Ni/Cu钎焊界面IMC均呈“扇贝状”。与传统钎焊界面“扇贝状”IMC层平均厚度（4.3μm）、粗糙度（2.6μm）较大且局部存在显微空洞等缺陷相比，超声辅助钎焊界面IMC层平均厚度（3.6μm）、粗糙度（1.9μm）减小且局部显微空洞等缺陷明显变小；超声-电场辅助钎焊界面IMC层平均厚度薄且均匀，平均厚度3.0μm减小30.2%、粗糙度1.7μm减小34.6%，IMC层显微空洞等缺陷基本消失；与超声辅助钎焊界面IMC层粗糙度相比，增加电场后的超声-电场外能辅助钎焊界面IMC层粗糙度略有减小，约占IMC层粗糙度减小的1/5，这表明施加电场外能对界面IMC层粗糙度的贡献不明显。从图6d~6f、表1外能辅助下Sn2.5Ag0.7Cu0.1RE0.05Ni/Cu钎焊界面IMC的俯视形貌及形态尺寸可知，钎焊界面“扇贝”状IMC由界面处向钎缝生长。与传统钎焊界面IMC颗粒呈尺寸较大的短棒状或块状（平均尺寸3.4μm）、界面高低不平且存在颗粒间隙相比，超声辅助钎焊界面IMC颗粒呈尺寸较小（平均尺寸3.0μm）的近似球状、界面较为平整且颗粒间隙减小；超声-电场辅助钎焊界面IMC颗粒呈细小、均匀（平均尺寸2.7μm减小了20.5%）、平整的球状且颗粒间隙基本消失；施加超声、超声-电场外能辅助钎焊界面IMC颗粒尺寸与IMC层平均厚度呈对应同步地减小。在传统钎焊界面IMC表面吸附有分布不均、数量较多的纳米数量级Ag3Sn，随着施加超声和超声-电场辅助钎焊，钎焊界面IMC表面吸附的纳米数量级Ag3Sn减少直至几乎消失。这与之前所述的外能辅助下Sn2.5Ag0.7Cu0.1RE0.05Ni/Cu钎焊界面IMC层平均厚度、粗糙度及局部显微空洞缺陷的演变规律相一致，是Sn2.5Ag0.7Cu0.1RE0.05Ni/Cu钎焊界面IMC三维形貌演变的真实反映。超声波的空化效应[14]使液态钎料内部局部产生高温、高压可有效去除母材表面氧化膜，加速了液态钎料对界面的冲刷[15]，使界面IMC的厚度、粗糙度减小；引入电场能改善钎料和母材间的固液表面张力[16]，有助于钎焊界面的良好接合，但其作用有限。与传统钎焊界面IMC端部形成纳米级Ag3Sn被界面IMC“俘获”[17，18]相比，外能辅助下钎焊界面IMC表面纳米级Ag3Sn逐渐消失，这可能是由于超声、电场外能的引入加速了钎缝区原子的扩散使Ag原子更加分散而不宜形成富银相所致。