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Erschienen in: Journal of Materials Science 22/2009

01.11.2009 | Interface Science

Interfacial interaction of solid cobalt with liquid Pb-free Sn–Bi–In–Zn–Sb soldering alloys

verfasst von: V. I. Dybkov, V. G. Khoruzha, V. R. Sidorko, K. A. Meleshevich, A. V. Samelyuk, D. C. Berry, K. Barmak

Erschienen in: Journal of Materials Science | Ausgabe 22/2009

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Abstract

Dissolution kinetics of cobalt in liquid 87.5%Sn–7.5%Bi–3%In–1%Zn–1%Sb and 80%Sn–15%Bi–3%In–1%Zn–1%Sb soldering alloys and phase formation at the cobalt–solder interface have been investigated in the temperature range of 250–450 °C. The temperature dependence of the cobalt solubility in soldering alloys was found to obey a relation of the Arrhenius type cs = 4.06 × 102 exp (−46300/RT) mass% for the former alloy and cs = 5.46 × 102 exp (−49200/RT) mass% for the latter, where R is in J mol−1 K−1 and T in K. For tin, the appropriate equation is cs = 4.08 × 102 exp (−45200/RT) mass%. The dissolution rate constants are rather close for these soldering alloys and vary in the range (1–9) × 10−5 m s−1 at disc rotational speeds of 6.45–82.4 rad s−1. For both alloys, the CoSn3 intermetallic layer is formed at the interface of cobalt and the saturated or undersaturated solder melt at 250 °C and dipping times up to 1800 s, whereas the CoSn2 intermetallic layer occurs at higher temperatures of 300–450 °C. Formation of an additional intermetallic layer (around 1.5 μm thick) of the CoSn compound was only observed at 450 °C and a dipping time of 1800 s. A simple mathematical equation is proposed to evaluate the intermetallic-layer thickness in the case of undersaturated melts. The tensile strength of the cobalt-to-solder joints is 95–107 MPa, with the relative elongation being 2.0–2.6%.

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Metadaten
Titel
Interfacial interaction of solid cobalt with liquid Pb-free Sn–Bi–In–Zn–Sb soldering alloys
verfasst von
V. I. Dybkov
V. G. Khoruzha
V. R. Sidorko
K. A. Meleshevich
A. V. Samelyuk
D. C. Berry
K. Barmak
Publikationsdatum
01.11.2009
Verlag
Springer US
Erschienen in
Journal of Materials Science / Ausgabe 22/2009
Print ISSN: 0022-2461
Elektronische ISSN: 1573-4803
DOI
https://doi.org/10.1007/s10853-009-3717-z

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