《錫釺料在亞穩結構表面的潤濕行為與微觀機制》是依託吉林大學，由沈平擔任項目負責人的面上項目。
基本介紹
- 中文名：錫釺料在亞穩結構表面的潤濕行為與微觀機制
- 項目類別：面上項目
- 項目負責人：沈平
- 依託單位：吉林大學
項目摘要,結題摘要,
項目摘要
液體在固體表面的潤濕與固相基底的表面結構密切相關。非晶、納米晶合金屬於亞穩材料，由於原子排列和結構上的特異性將使金屬熔體在其上的潤濕和鋪展行為出現新的現象和變化規律，界面微觀結構也將呈現新的特徵。本項目提出採用先進的改良座滴法技術，考察低熔錫釺料在幾種重要的Cu-/Ni-/Fe-/Zr-基非晶合金及其晶化形成的納米晶上的潤濕性，鋪展動力學和界面特徵，並與同成分的穩態粗晶材料進行對比；從表/界面能量、馳豫效應、尺寸效應、原子擴散、界面反應等角度探索非晶、納米晶和常規粗晶材料在加熱和潤濕過程中發生和發展的主要物理化學現象和機制，建立微結構-能量-潤濕性之間的內在聯繫，以揭示亞穩和穩態結構表面潤濕性的差異與根源，對經典晶體材料表/界面理論進行修正或補充，並為解決高密度微電子封裝中的潤濕弱化以及非晶和納米晶材料的連線問題奠定基礎或提供新思路。
結題摘要
液體在固體表面的潤濕與固相基底的表面結構密切相關。非晶、納米晶合金由於原子排列和結構上的特異性將使金屬熔體在其上的潤濕和鋪展行為出現新的現象和變化規律。本項目採用改良座滴法技術，考察了Sn及Sn釺料熔體在Ni基，Fe基和Co基三類非晶及其退火形成的納米晶上的潤濕性，鋪展動力學和界面結構。從基板結構，表/界面自由能，界面反應，IMCs生長形貌，前驅膜和擴散層角度，分析了不同溫度退火對基板結構變化、潤濕行為和界面反應的影響，並闡述了相關機制，獲得了如下重要結論：(1)對於非反應系而言，非晶向納米晶的結構轉變對體系的潤濕性影響不大。固/液間原子的親和力弱，無化學作用，體系不能潤濕。(2) 對反應系而言，退火不僅改變了亞穩基板的表面結構和能量狀態，而且改變了固液界面原子間的結合方式和強度。當基板處於非晶態時，表面原子活性較高，潤濕性好。而納米晶化增強了基板原子間的內聚力，削弱了與液體原子的親和力，導致潤濕和鋪展性能惡化。(3) 大範圍的納米晶化產生了大量的晶界和相界，促進了Sn沿著三相線前沿的晶界或相界溝槽擴散並形成前驅膜，從而不同程度地改善了潤濕。(4) 反應體系的潤濕性不僅受表/界面結構的影響，而且受界面反應、原子擴散和IMCs形成及生長控制。(5) 界面反應可以引發非晶基板在反應區域的局部晶化，並促進Sn原子向基板內部擴散形成擴散層。擴散層越厚越不利於潤濕。(6) 深入探索了不同Sn基釺料在Ni基和Fe基非晶/納米晶兩大類基板上的潤濕性和界面結構。上述研究結果在很大程度上揭示了非晶–納米晶結構轉變對潤濕性和界面結構的影響本質。這些結果不僅豐富了表/界面理論，而且可為利用軟釺焊技術實現非晶、納米晶材料的連線提供重要的參考和指導。
