η-Cu6Sn5相表面重构的电子显微学研究

CuSn合金是重要的无铅焊料。在焊接冷却过程中186~189℃温度区间,具有NiAs B81结构的η-Cu6Sn5会发生相变形成具有多种调制结构的η’-Cu6Sn5相。该相变机理至今尚未清楚阐明。本文使用扫描透射电子显微学方法对空气冷却的CuSn合金中的η-Cu6Sn5进行精细结构表征,观察到η-Cu6Sn5晶粒表面形成一层厚度约为2~3 nm的富Cu重构层η~S-Cu6Sn5。表面重构导致多余Cu原子和部分Sn原子占据2(d)空位,其结构不同于已发现的各种超结构。发现η-Cu6Sn5晶粒内部多余Cu原子随机占据2(d)空位,形成短程有序结构,傅里叶变换出现三次调制结构。研究表明该相变是由Cu原子沿表面或晶间扩散主导,这对进一步揭示η’相调制结构的形成和提高CuSn焊料电学性能与机械性能具有重要意义,为优化焊接流程和降低电迁移效应提供了基础研究的支撑。