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Erschienen in: Journal of Electronic Materials 7/2021

29.04.2021 | Original Research Article

Effect of In-Doping on Mechanical Properties of Cu6Sn5-Based Intermetallic Compounds: A First-Principles Study

verfasst von: Wei Huang, Kailin Pan, Jian Zhang, Yubing Gong

Erschienen in: Journal of Electronic Materials | Ausgabe 7/2021

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Abstract

Cu6(Sn, In)5 phase intermetallic compounds (IMCs) were generated by In doping in Sn-Ag-Cu(SAC) solders. First, the optimum site of the In atom replacing the Sn atom was determined. Subsequently, the elastic constants of the IMCs were calculated based on the determined structure. All calculations were performed using first-principles calculations. The results show that Cu24Sn19In1 is a new IMC, and its structural stability is better than that of Cu6Sn5. Moreover, the anisotropy of Cu24Sn19In1 is stronger than that of Cu6Sn5. Based on first-principles calculations and VRH methods, the bulk modulus, shear modulus, Young’s modulus, and Poisson's ratio of polycrystalline Cu6Sn5 are 78.31 GPa, 39.00 GPa, 100.35 GPa, and 0.2864 GPa, respectively, and 88.08 GPa, 41.42 GPa, 107.43 GPa, and 0.2967 GPa of Cu24Sn19In1, respectively. All elastic moduli of the latter are larger than those of the former. The formation of a Cu24Sn19In1 IMC can improve the mechanical properties of the IMC layer.

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Literatur
1.
Zurück zum Zitat M. Zhao, L. Zhang, Z.Q. Liu, M.Y. Xiong, and L. Sun, Sci. Technol. Adv. Mater. 20, 421 (2019).CrossRef M. Zhao, L. Zhang, Z.Q. Liu, M.Y. Xiong, and L. Sun, Sci. Technol. Adv. Mater. 20, 421 (2019).CrossRef
3.
Zurück zum Zitat A.K. Gain, Y.C. Chan, and W.K.C. Yung, Microelectron. Reliab. 51, 975 (2011).CrossRef A.K. Gain, Y.C. Chan, and W.K.C. Yung, Microelectron. Reliab. 51, 975 (2011).CrossRef
4.
Zurück zum Zitat A.S.M.A. Haseeb, M.M. Arafat, and M.R. Johan, Mater. Charact. 64, 27 (2012).CrossRef A.S.M.A. Haseeb, M.M. Arafat, and M.R. Johan, Mater. Charact. 64, 27 (2012).CrossRef
5.
Zurück zum Zitat J.F. Li, P.A. Agyakwa, and C.M. Johnson, J. Alloy. Compd. 545, 70 (2012).CrossRef J.F. Li, P.A. Agyakwa, and C.M. Johnson, J. Alloy. Compd. 545, 70 (2012).CrossRef
6.
Zurück zum Zitat N. Dariavach, P. Callahan, J. Liang, and R. Fournelle, J. Electron. Mater. 35, 1581 (2006).CrossRef N. Dariavach, P. Callahan, J. Liang, and R. Fournelle, J. Electron. Mater. 35, 1581 (2006).CrossRef
7.
Zurück zum Zitat F.J. Cheng, F. Gao, H. Nishikawa, and T. Takemoto, J. Alloy. Compd. 472, 530 (2009).CrossRef F.J. Cheng, F. Gao, H. Nishikawa, and T. Takemoto, J. Alloy. Compd. 472, 530 (2009).CrossRef
8.
Zurück zum Zitat V.M.F. Marques, C. Johnston, and P.S. Grant, Acta Mater. 61, 2460 (2013).CrossRef V.M.F. Marques, C. Johnston, and P.S. Grant, Acta Mater. 61, 2460 (2013).CrossRef
9.
Zurück zum Zitat W.B. Zhu, W.W. Zhang, W. Zhou, and P. Wu, J. Alloy. Compd. 789, 805 (2019).CrossRef W.B. Zhu, W.W. Zhang, W. Zhou, and P. Wu, J. Alloy. Compd. 789, 805 (2019).CrossRef
10.
Zurück zum Zitat J. Wu, S.B. Xue, J.W. Wang, J.X. Wang, and D. Yangbao, J. Mater. Sci. Mater. Electron. 29, 19663 (2018).CrossRef J. Wu, S.B. Xue, J.W. Wang, J.X. Wang, and D. Yangbao, J. Mater. Sci. Mater. Electron. 29, 19663 (2018).CrossRef
11.
Zurück zum Zitat V. Jayaram, S. McCann, B. Singh, R. Pulugurtha, V. Smet, R. Tummala, H. Matsuura, and Y. Takagi, in: 67th Electronic Components and Technology Conference (ECTC) (2017), pp. 1405–1412. V. Jayaram, S. McCann, B. Singh, R. Pulugurtha, V. Smet, R. Tummala, H. Matsuura, and Y. Takagi, in: 67th Electronic Components and Technology Conference (ECTC) (2017), pp. 1405–1412.
12.
Zurück zum Zitat S. Tian, S.P. Li, J. Zhou, and F. Xue, J. Alloy. Compd. 742, 835 (2018).CrossRef S. Tian, S.P. Li, J. Zhou, and F. Xue, J. Alloy. Compd. 742, 835 (2018).CrossRef
13.
Zurück zum Zitat M. Qu, T.Z. Cao, Y. Cui, F.B. Liu, Z.W. Jiao, and C. Li, in: IOP Conference Series: Materials Science and Engineering, (2018). M. Qu, T.Z. Cao, Y. Cui, F.B. Liu, Z.W. Jiao, and C. Li, in: IOP Conference Series: Materials Science and Engineering, (2018).
14.
Zurück zum Zitat K. Kanlayasiri, M. Mongkolwongrojn, and T. Ariga, J. Alloy. Compd. 485, 225 (2009).CrossRef K. Kanlayasiri, M. Mongkolwongrojn, and T. Ariga, J. Alloy. Compd. 485, 225 (2009).CrossRef
15.
Zurück zum Zitat J.X. Wang, M. Yin, Z.M. Lai, and X. Li, Trans. China Weld. Inst. 32, 69 (2011). J.X. Wang, M. Yin, Z.M. Lai, and X. Li, Trans. China Weld. Inst. 32, 69 (2011).
16.
Zurück zum Zitat S. Chantaramanee, P. Sungkhaphaitoon, and T. Plookphol, Solid State Phenom. 266, 196 (2017).CrossRef S. Chantaramanee, P. Sungkhaphaitoon, and T. Plookphol, Solid State Phenom. 266, 196 (2017).CrossRef
17.
Zurück zum Zitat K.S. Kim, S.H. Huh, and K. Suganuma, J. Alloy. Compd. 352, 226 (2003).CrossRef K.S. Kim, S.H. Huh, and K. Suganuma, J. Alloy. Compd. 352, 226 (2003).CrossRef
18.
19.
Zurück zum Zitat P. Šebo, Z. Moser, P. Švec, D. Janičkovič, E. Dobročka, W. Gasior, and J. Pstruś, J. Alloy. Compd. 480, 409 (2009).CrossRef P. Šebo, Z. Moser, P. Švec, D. Janičkovič, E. Dobročka, W. Gasior, and J. Pstruś, J. Alloy. Compd. 480, 409 (2009).CrossRef
20.
Zurück zum Zitat N.T.S. Lee, V.B.C. Tan, and K.M. Lim, Appl. Phys. Lett. 88, 031913 (2006).CrossRef N.T.S. Lee, V.B.C. Tan, and K.M. Lim, Appl. Phys. Lett. 88, 031913 (2006).CrossRef
21.
Zurück zum Zitat W.W. Zhang, Y. Ma, W. Zhou, and P. Wu, J. Electron. Mater. 48, 4533 (2019).CrossRef W.W. Zhang, Y. Ma, W. Zhou, and P. Wu, J. Electron. Mater. 48, 4533 (2019).CrossRef
22.
23.
Zurück zum Zitat M.D. Segall, P.J.D. Lindan, M.J. Probert, C.J. Pickard, P.J. Hasnip, S.J. Clark, and M.C. Payne, J. Phys.-Condes. Matter. 14, 2717 (2002).CrossRef M.D. Segall, P.J.D. Lindan, M.J. Probert, C.J. Pickard, P.J. Hasnip, S.J. Clark, and M.C. Payne, J. Phys.-Condes. Matter. 14, 2717 (2002).CrossRef
24.
Zurück zum Zitat J.P. Perdew, K. Burke, and M. Ernzerhof, Phys. Rev. Lett. 77, 4 (1996).CrossRef J.P. Perdew, K. Burke, and M. Ernzerhof, Phys. Rev. Lett. 77, 4 (1996).CrossRef
25.
Zurück zum Zitat A. Jain, S.P. Ong, G. Hautier, W. Chen, W.D. Richards, S. Dacek, S. Cholia, D. Gunter, D. Skinner, G. Ceder, and K.A. Persson, Apl. Mater. 1, 011002 (2013).CrossRef A. Jain, S.P. Ong, G. Hautier, W. Chen, W.D. Richards, S. Dacek, S. Cholia, D. Gunter, D. Skinner, G. Ceder, and K.A. Persson, Apl. Mater. 1, 011002 (2013).CrossRef
28.
Zurück zum Zitat Z. Chen, C. Liu, B. An, Y. Wu, and L. Liu, J. Mater. Sci. Mater. Electron. 28, 17461 (2017).CrossRef Z. Chen, C. Liu, B. An, Y. Wu, and L. Liu, J. Mater. Sci. Mater. Electron. 28, 17461 (2017).CrossRef
30.
Zurück zum Zitat M.T. Zarmai, and C.F. Oduoza, Microelectron. Reliab. 116, 114008 (2021).CrossRef M.T. Zarmai, and C.F. Oduoza, Microelectron. Reliab. 116, 114008 (2021).CrossRef
31.
Metadaten
Titel
Effect of In-Doping on Mechanical Properties of Cu6Sn5-Based Intermetallic Compounds: A First-Principles Study
verfasst von
Wei Huang
Kailin Pan
Jian Zhang
Yubing Gong
Publikationsdatum
29.04.2021
Verlag
Springer US
Erschienen in
Journal of Electronic Materials / Ausgabe 7/2021
Print ISSN: 0361-5235
Elektronische ISSN: 1543-186X
DOI
https://doi.org/10.1007/s11664-021-08929-1

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