基于价电子理论的Ag-Sn金属间化合物形成机理

SnAgCu焊点中的金属间化合物(intermetallic compounds,IMCs)Ag_(3)Sn脆性大且电阻高,对焊点可靠性具有重要影响,有必要明确其形成过程和相变机制以控制其生长.采用固体与分子经验电子理论(empirical electron theory,EET)研究Ag-Sn系统中的主要扩散元素及原子运动路径,应用自洽键距差(self-consistent bond length difference,SCBLD)法计算了Ag-Sn系统内参与反应相的价电子结构及可能形成的固溶体的结合能,根据结合能变化趋势从价电子层面描述出Ag_(3)Sn在焊点内部的形成过程.研究结果表明:Ag-Sn系统中的主要扩散元素为Sn,Sn原子进入Ag晶胞形成固溶体,固溶体内原子重新排布,形成结合能更高、排布更均匀的共价键,造成晶格膨胀,位于(110)晶面和面心位置的Ag原子随之向外扩张,形成了同样具有良好对称性的Ag_(3)Sn,与前人研究Ag-Sn系统扩散的实验结果相符.

AlN对Mg-Al合金凝固过程影响机制的价电子理论研究

采用固体与分子经验电子理论(EET)研究AlN对Mg-Al合金凝固组织的影响机理,建立了Mg、AlN晶体结构的计算模型,利用自洽键距差法(SCBLD)计算了Mg、AlN晶体的价电子结构与结合能。在此基础上,采用断键法计算了Mg、AlN晶体(0001)晶面的表面能,进而计算了Mg/AlN异质界面上的界面能。研究结果表明:Mg/AlN之间的界面能大于Mg自身均匀形核时的固/液界面能,因此,熔体中的Mg原子不能依附于AlN(0001)晶面进行生长,AlN对Mg-Al合金的细化效果不明显,这从电子层次上解释了AlN在Mg-Al合金凝固过程中的微观作用机制。