Improved strength of Ni and Zn-dope

Improved strength of Ni and Zn-doped Sn–2.0Ag–0.5Cu lead-free solder alloys under controlled processing parameters


Abstract


The Sn–Ag–Cu (SAC) solders with low Ag or Cu content have been identified as promising candidates to replace the traditional Sn–Pb solder for flip-chip interconnects. The changes in microstructure, microhardness and mechanical properties associated with the alloying of Ni and Zn to the Sn–2.0Ag–0.5Cu(SAC205) solders were explored in this work. Furthermore, correlations between the mechanical behavior and controlled processing parameters such as temperature, strain and strain rate were analyzed and established. Microstructure analysis showed that additions of Ni and Zn to SAC(205) alloy not only suppressed the formation of brittle Ag3Sn IMC phase but also refined the large β-Sn dendrites, and promoted the formation of new (Cu,Ni)6Sn5 and Cu5Zn8intermetallic compounds (IMCs) in the SAC(205) solder. Besides, the IMC particles were uniformly distributed in the β-Sn matrix. Accordingly, the mechanical properties, the microhardness and total elongation of Ni and Zn-doped SAC(205) solders were significantly improved. Both the yield strength (YS) and ultimate tensile strength (UTS) were observed to increase with increasing strain rates and decreasing temperature. This behavior was attributed to the competing effects of work hardening and dynamic recovery processes. The Zn-doped solder consistently displayed the highest mechanical properties and ductility due to the formation of hard Cu5Zn8 IMC particles and the refinement of β-Sn grain size, which could provide more obstacles for dislocation pile up in the adjacent grains.

ผลลัพธ์ (ไทย) 1:

ปรับปรุงความแข็งแรงของ Ni และ Sn Zn doped – 2.0Ag – 0.5Cu ไร้สารตะกั่วบัดกรีโลหะภายใต้พารามิเตอร์การควบคุมการประมวลผลบทคัดย่อSolders Sn-Ag-Cu (SAC) มีเนื้อหา Ag หรือ Cu ต่ำได้รับการระบุเป็นสัญญาผู้แทนประสาน Sn-Pb แบบดั้งเดิมสำหรับเชื่อมต่อพลิกชิ เปลี่ยนแปลงต่อโครงสร้างจุลภาค microhardness และคุณสมบัติทางกลที่เกี่ยวข้องกับการลเท่านั้น Ni และ Zn การ Sn–2.0Ag–0.5Cu(SAC205) solders ได้สำรวจในงานนี้ นอกจากนี้ ความสัมพันธ์ระหว่างลักษณะการทำงานเครื่องจักรกลและพารามิเตอร์การควบคุมการประมวลผลเช่นอุณหภูมิ ต้องใช้ และต้องใช้อัตรากำลังวิเคราะห์ และก่อตั้ง ต่อโครงสร้างจุลภาควิเคราะห์แสดงให้เห็นว่า เพิ่มของ Ni และ Zn กับโลหะผสม SAC(205) ไม่เพียงแต่ระงับการก่อตัวของเฟส Ag3Sn สถาบันเปราะ แต่ยังกลั่น dendrites β Sn ขนาดใหญ่ และส่งเสริมการก่อตัวใหม่ (Cu, Ni) 6Sn5 และ Cu5Zn8intermetallic สาร (IMCs) SAC(205) การบัดกรี นอกจาก อนุภาค IMC ได้สม่ำเสมอเมื่อเทียบเคียงแจกจ่ายในเมตริกซ์β Sn ตาม คุณสมบัติทางกล microhardness และ elongation รวมของ Ni และ Zn doped SAC(205) solders ถูกมากดีขึ้น แรงผลตอบแทน (YS) และความต้านแรงดึงสูงสุด (ยูทีเอส) ได้สังเกตเพื่อเพิ่มราคาต้องใช้เพิ่มขึ้นและอุณหภูมิลดลง เหตุการณ์นี้ถูกบันทึกผลแข่งขันของแข็งทำงานและกระบวนการกู้คืนแบบไดนามิก ประสาน Zn doped อย่างสม่ำเสมอแสดงคุณสมบัติทางกลสูงสุดและเกิดความเหนียวโดยการก่อตัวของอนุภาค Cu5Zn8 สถาบันฮาร์ดดิสก์และละเอียดลออของβ Sn เมล็ดขนาด ซึ่งอาจมีอุปสรรคเพิ่มเติมสำหรับเคลื่อนกองไว้ในแป้งติดกัน

ผลลัพธ์ (ไทย) 2:

ปรับปรุงความแข็งแรงของ Ni และสังกะสีเจือ SN-2.0Ag-0.5Cu โลหะผสมตะกั่วบัดกรีภายใต้การควบคุมพารามิเตอร์การประมวลผลบทคัดย่อSN-Ag-Cu (SAC) บัดกรีกับ Ag ต่ำหรือเนื้อหา Cu ได้รับการระบุว่าเป็นผู้สมัครที่มีแนวโน้มจะเข้ามาแทนที่ แบบดั้งเดิมประสาน Sn-Pb สำหรับเชื่อมพลิกชิป การเปลี่ยนแปลงในจุลภาคแข็งระดับจุลภาคและสมบัติเชิงกลที่เกี่ยวข้องกับการผสมของนิกเกิลและสังกะสีไป Sn-2.0Ag-0.5Cu (SAC205) บัดกรีสำรวจในงานนี้ นอกจากนี้ความสัมพันธ์ระหว่างพฤติกรรมทางกลและพารามิเตอร์การประมวลผลควบคุมเช่นอุณหภูมิความเครียดและอัตราความเครียดวิเคราะห์และเป็นที่ยอมรับ การวิเคราะห์โครงสร้างจุลภาคแสดงให้เห็นว่าการเพิ่มของ Ni และสังกะสีเพื่อเช็คสเปียร์ (205) โลหะผสมไม่เพียง แต่การปราบปรามการก่อตัวของเฟสเปราะ Ag3Sn IMC แต่ยังกลั่น dendrites β-SN ขนาดใหญ่และการส่งเสริมการก่อตัวของใหม่ (Cu, Ni) คำ 6Sn5 และสารประกอบ Cu5Zn8intermetallic (IMCs) ในถุง (205) ประสาน นอกจากนี้อนุภาค IMC ถูกกระจายอย่างสม่ำเสมอในเมทริกซ์β-SN ดังนั้นคุณสมบัติทางกลที่แข็งและการยืดตัวรวมของ Ni และสังกะสีเจือ SAC (205) บัดกรีได้รับการปรับปรุงอย่างมีนัยสำคัญ ทั้งสองมีความแข็งแรงผลผลิต (YS) และความต้านทานแรงดึงที่ดีที่สุด (UTS) ถูกตั้งข้อสังเกตที่จะเพิ่มขึ้นด้วยการเพิ่มอัตราความเครียดและอุณหภูมิลดลง ลักษณะการทำงานนี้เป็นผลมาจากผลกระทบของการแข่งขันแข็งการทำงานและกระบวนการกู้คืนแบบไดนามิก ประสานสังกะสีเจืออย่างต่อเนื่องที่แสดงคุณสมบัติเชิงกลสูงและความเหนียวเนื่องจากการก่อตัวของอนุภาคยาก Cu5Zn8 IMC และการปรับแต่งของขนาดเม็ดβ-SN ซึ่งสามารถให้อุปสรรคมากขึ้นสำหรับกองการเคลื่อนที่ในธัญพืชที่อยู่ติดกัน

ผลลัพธ์ (ไทย) 3:

การปรับปรุงความแข็งแรงของนิกเกิลและสังกะสีเจือดีบุกและโลหะผสมตะกั่วบัดกรีฟรี– 2.0ag 0.5cu ควบคุมการประมวลผลค่า





เป็น SN ( AG ) Cu ( SAC ) บัดกรีกับ AG ต่ำหรือลบเนื้อหาที่ได้รับการระบุว่าเป็นผู้สมัครที่มีแนวโน้มที่จะเปลี่ยนแบบดั้งเดิมและตะกั่ว บัดกรี เพื่อพลิกดีบุกชิปเชื่อม . การเปลี่ยนแปลงในโครงสร้างจุลภาคความแข็งและคุณสมบัติทางกลที่เกี่ยวข้องกับโครงสร้างของนิกเกิลและสังกะสีกับ SN – 2.0ag – 0.5cu ( sac205 ) บัดกรีถูกสำรวจในงานนี้ นอกจากนี้ ความสัมพันธ์ระหว่างพฤติกรรมทางกลและควบคุมการประมวลผลของตัวแปร เช่น อุณหภูมิ ความเครียดและอัตราความเครียด วิเคราะห์และสร้างการวิเคราะห์โครงสร้างจุลภาคพบว่านิกเกิลและสังกะสีเพื่อเพิ่มของ SAC ( 205 ) โลหะผสมไม่เพียงยับยั้งการก่อตัวของเปราะ ag3sn IMC เฟส แต่ยังกลั่นขนาดใหญ่บีตา - สินี กุยช่าย และส่งเสริมการก่อตัวใหม่ ( Cu , Ni ) และสารประกอบ ( 6sn5 cu5zn8intermetallic imcs ) ในกระเพาะ ( 205 ) ประสาน นอกจากนี้ ในประเทศไทยพบอนุภาคกระจายอย่างสม่ำเสมอในบีตา - SN เมทริกซ์ ตามสมบัติเชิงกล , ความแข็งและการยืดตัวรวมฉันและสังกะสีเจือ SAC ( 205 ) บัดกรีได้รับการปรับปรุงอย่างมีนัยสำคัญ ทั้งคราก ( เยซอง ) และความแข็งแรง ( UTS ) พบว่ามีอัตราเพิ่มขึ้น ความเครียดและลดอุณหภูมิ พฤติกรรมนี้เกิดจากการให้ผลของการทำงานแบบแข็งและกระบวนการกู้คืนวันสังกะสีเจือประสานอย่างต่อเนื่องแสดงสูงสุดเชิงกลและความเหนียวจากการผสมผสานของอนุภาค cu5zn8 อย่างหนักและการปรับแต่งของบีตา - ขนาดเม็ดดีบุก ซึ่งอาจมีอุปสรรคมากขึ้น เคลื่อนกองใน
ธัญพืชที่อยู่ติดกัน