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Sn-9Zn焊点液—固电迁移反极性效应研究
学缘：材料科学与工程
摘要：Sn-9Zn焊接液具有低熔点、低剪切力、高强度等优良性能，但由于焊点处复杂的液-固反应使得焊接效果容易受到电迁移影响。本文通过应力电迁移实验，探究了Sn-9Zn焊点液电迁移反极性效应的机理，并总结了其产生和预防方法，为Sn-9Zn焊接液的实际应用提供了重要的参考。
关键词：Sn-9Zn焊接液，电迁移，反极性效应
一、引言
随着电子元器件的微型化和功率密度的增加，对焊接材料的性能要求越来越高。Sn-9Zn焊接液因其低熔点、低剪切力、高强度等优良性能，成为了电子芯片、塑料封装、高密度线路板等领域的焊接材料。然而，在Sn-9Zn焊点处，液-固反应会影响焊接效果，而特别是会出现电迁移效应，从而影响电子元器件的可靠性。
电迁移是由于电子在电场和电学梯度的作用下漂移运动而引起的材料的再分布现象，这种现象在微缩结构中显得尤为重要。在焊接过程中，由于热差异、化学反应等引起的极化现象，使得电迁移现象愈发突出。
本文主要通过实验来研究Sn-9Zn焊点液的电迁移反极性效应机制及其影响因素，并总结了预防Sn-9Zn焊接液电迁移反极性效应的具体方法，以期为Sn-9Zn焊接液的实际应用提供重要的参考。
二、实验方法
2.1实验材料
焊接液：Sn-9Zn焊接液
电解质液：60g/LNaCl+5g/LNaOH
2.2实验设备
电化学工作站、锌电极和钢电极、电流源、数字照相仪、金相显微镜、扫描电子显微镜。
2.3实验过程
将锌和钢两极插入电化学工作站中，Sn-9Zn液在此工作站中作为无极导体。以10mA/cm^2的电流密度作用于Sn-9Zn液，观察锌电极上的氧化物层变化。
三、实验结果
3.1动电位实验结果
在10mA/cm^2的电流密度下，Sn-9Zn液上形成的氧化物层造成了钢电极的电位升高。而锌电极的表面却出现了空洞和孔洞，推断这是由于电迁移效应造成电极锌向Sn-9Zn焊接液方向消失所致。
3.2电镜分析
经过电迁移处理之后，Sn-9Zn液与锌电极表面发生了明显的反应，形成了大量的SnZn3化合物。在SnZn3斑点处，由于电迁移效应使得Sn-9Zn液中心局部电势变高，因此会引起局部电化学反应加速反应，产生了反极性效应。
3.3金相显微镜分析
经过电迁移反应后，Sn-9Zn焊膏中Zn元素向汇流处大量聚集，形成了黑色的析出物，同时金相显微镜分析发现电迁移反极性效应还引起了焊膏中Sn和Zn的互溶和金属间化合物的生成。
四、讨论与结论
由实验结果可以看出，电迁移反极性效应确实会影响Sn-9Zn焊接液在焊点处的可靠性，主要表现为焊膏中金属元素聚集和析出物生成。这是由于焊膏与锌电极中的阳离子极化作用的不均衡而引起的。
因此，预防Sn-9Zn焊接液电迁移反极性效应的方法主要有以下几点：
1.将钢零件与Sn-9Zn液分离，在焊接时不让其进行直接接触。
2.选择优良的涂层、钝化剂来防止Sn-9Zn液与钢零件的化学反应。
3.选择优良的陶瓷敷垫组合，防止Sn-9Zn焊接液电迁移反极性效应对电子元器件的影响。
综上所述，Sn-9Zn焊接液的电迁移反极性效应对于电子元器件的可靠性具有很大的影响。针对这个问题，我们应该选择合适的预防措施来解决，以确保焊接的可靠性和长寿命。在未来的工程实践中，对Sn-9Zn焊接液的研究和应用还需要加强，以进一步提高它的性能和应用范围。