تأثیر انجماد سریع بر مشخصه های آلیاژ Sn-Zn-Bi و تغییرات ریزساختاری اتصالات لحیم/مس طی پیرسازی در دمای بالا

Influence of rapid solidification on Sn−۸Zn−۳Bi alloy characteristics and microstructural evolution of solder/Cu joints during elevated temperature aging

چکیده

تأثیرات انجماد سریع بر مشخصه های آلیاژ Sn-Zn-Bi مورد بررسی قرار گرفت. تغییرات مشخصه های ریزساختاری اتصال لحیم/مس پس از پیرسازی هم دما در دمای ۱۵۰ درجه سانتیگراد نیز مطالعه شد تا قابلیت اطمینان اتصال ارزیابی گردد. نتایج حاکی از این بود که در آلیاژ Sn-8Zn-3Bi، Bi به طور کامل در زمینه Sn با ساختار دندریتی ناشی از انجماد سریع حل می شود.

در مقایسه با آلیاژ لحیم Sn-8Zn-3Bi در حالت پس از انجماد معمولی، دمای ذوب آلیاژ انجماد سریع شده تا نزدیکی دمای ذوب آلیاژ یوتکتیک Sn-Zn افزایش یافته که این اثر ناشی از انحلال کامل Bi در زمینه Sn می باشد. بدین ترتیب، تأثیر منفی افزودن Bi بر رفتار ذوب شدن آلیاژ نیز کاهش چشمگیری پیدا می کند. لایه بین فلزی (IMC) فصل مشترک اتصال لحیم/مس نیز دارای فشردگی بیشتر و یکنواختی بهتری بود. نتایج به وضوح نشان می دهد که فرآیند انجماد سریع باعث تأخیر در تشکیل و رشد بین فلزی فصل مشترک طی پیرسازی در دمای بالا شده و پایداری دما بالای اتصال لحیم Sn-8Zn-3Bi/مس را بهبود می بخشد.

جهت دانلود ترجمه تخصصی و فارسی این مقاله می توانید وجه آنرا پرداخت نموده و بلافاصله دریافت نمایید.

ABSTRACT

The effects of rapid solidification on the microstructure and melting behavior of the Sn−۸Zn−۳Bi alloy were studied. The evolution of the microstructural characteristics of the solder/Cu joint after an isothermal aging at 150 °C was also analyzed to evaluate the interconnect reliability. Results showed that the Bi in Sn−۸Zn−۳Bi solder alloy completely dissolved in the Sn matrix with a dendritic structure after rapid solidification.

Compared with as-solidified Sn−۸Zn−۳Bi solder alloy, the melting temperature of the rapid solidified alloy rose to close to that of the Sn−Zn eutectic alloy due to the extreme dissolution of Bi in Sn matrix. Meanwhile, the adverse effect on melting behavior due to Bi addition was decreased significantly. The interfacial intermetallic compound (IMC) layer of the solder/Cu joint was more compact and uniform. Rapid solidification process obviously depressed the formation and growth of the interfacial IMC during the high-temperature aging and improved the high-temperature stability of the Sn−۸Zn−۳Bi solder/Cu joint.