Skip to main content
Erschienen in: Journal of Materials Science: Materials in Electronics 1-3/2007

01.03.2007

Thermodynamics and phase diagrams of lead-free solder materials

verfasst von: H. Ipser, H. Flandorfer, Ch. Luef, C. Schmetterer, U. Saeed

Erschienen in: Journal of Materials Science: Materials in Electronics | Ausgabe 1-3/2007

Einloggen

Aktivieren Sie unsere intelligente Suche um passende Fachinhalte oder Patente zu finden.

search-config
loading …

Abstract

Many of the existing and most promising lead-free solders for electronics contain tin or tin and indium as a low melting base alloy with small additions of silver and/or copper. Layers of nickel or palladium are frequently used contact materials. This makes the two quaternary systems Ag–Cu–Ni–Sn and Ag–In–Pd–Sn of considerable importance for the understanding of the processes that occur during soldering and during operation of the soldered devices. The present review gives a brief survey on experimental thermodynamic and phase diagram research in our laboratory. Thermodynamic data were obtained by calorimetric measurements, whereas phase equilibria were determined by X-ray diffraction, thermal analyses and metallographic methods (optical and electron microscopy). Enthalpies of mixing for liquid alloys are reported for the binary systems Ag–Sn, Cu–Sn, Ni–Sn, In–Sn, Pd–Sn, and Ag–Ni, the ternary systems Ag–Cu–Sn, Cu–Ni–Sn, Ag–Ni–Sn, Ag–Pd–Sn, In–Pd–Sn, and Ag–In–Sn, and the two quaternary systems themselves, i.e. Ag–Cu–Ni–Sn, and Ag–In–Pd–Sn. Enthalpies of formation are given for solid intermetallic compounds in the three systems Ag–Sn, Cu–Sn, and Ni–Sn. Phase equilibria are presented for binary Ni–Sn and ternary Ag–Ni–Sn, Ag–In–Pd and In–Pd–Sn. In addition, enthalpies of mixing of liquid alloys are also reported for the two ternary systems Bi–Cu–Sn and Bi–Sn–Zn which are of interest for Bi–Sn and Sn–Zn solders.

Sie haben noch keine Lizenz? Dann Informieren Sie sich jetzt über unsere Produkte:

Springer Professional "Wirtschaft+Technik"

Online-Abonnement

Mit Springer Professional "Wirtschaft+Technik" erhalten Sie Zugriff auf:

  • über 102.000 Bücher
  • über 537 Zeitschriften

aus folgenden Fachgebieten:

  • Automobil + Motoren
  • Bauwesen + Immobilien
  • Business IT + Informatik
  • Elektrotechnik + Elektronik
  • Energie + Nachhaltigkeit
  • Finance + Banking
  • Management + Führung
  • Marketing + Vertrieb
  • Maschinenbau + Werkstoffe
  • Versicherung + Risiko

Jetzt Wissensvorsprung sichern!

Springer Professional "Technik"

Online-Abonnement

Mit Springer Professional "Technik" erhalten Sie Zugriff auf:

  • über 67.000 Bücher
  • über 390 Zeitschriften

aus folgenden Fachgebieten:

  • Automobil + Motoren
  • Bauwesen + Immobilien
  • Business IT + Informatik
  • Elektrotechnik + Elektronik
  • Energie + Nachhaltigkeit
  • Maschinenbau + Werkstoffe




 

Jetzt Wissensvorsprung sichern!

Springer Professional "Wirtschaft"

Online-Abonnement

Mit Springer Professional "Wirtschaft" erhalten Sie Zugriff auf:

  • über 67.000 Bücher
  • über 340 Zeitschriften

aus folgenden Fachgebieten:

  • Bauwesen + Immobilien
  • Business IT + Informatik
  • Finance + Banking
  • Management + Führung
  • Marketing + Vertrieb
  • Versicherung + Risiko




Jetzt Wissensvorsprung sichern!

Fußnoten
1
The association theory postulates a positive temperature coefficient of the enthalpy of mixing, but only for systems exhibiting exo- or endo-thermic behavior over the entire concentration range.
 
Literatur
1.
Zurück zum Zitat A. Rahn, in The Basics of Soldering (John Wiley &Sons Inc., 1993), p. 1 A. Rahn, in The Basics of Soldering (John Wiley &Sons Inc., 1993), p. 1
2.
Zurück zum Zitat Y.A. Chang, S. Chen, F. Zhang, X. Yan, F. Xie, R. Schmid-Fetzer, W.A. Oates, Progr. Mater. Sci. 49, 313 (2004)CrossRef Y.A. Chang, S. Chen, F. Zhang, X. Yan, F. Xie, R. Schmid-Fetzer, W.A. Oates, Progr. Mater. Sci. 49, 313 (2004)CrossRef
3.
Zurück zum Zitat A.T. Dinsdale, A. Watson, A. Kroupa, A. Zemanova, J. Vrestal, J. Vizdal, COST 531 Thermodynamic Database, Version 2.0 (2006) (http://www.slihot.co.uk/COST531/td_database.htm) A.T. Dinsdale, A. Watson, A. Kroupa, A. Zemanova, J. Vrestal, J. Vizdal, COST 531 Thermodynamic Database, Version 2.0 (2006) (http://​www.​slihot.​co.​uk/​COST531/​td_​database.​htm)
4.
Zurück zum Zitat R. Hultgren, P.D. Desai, D. Hawkins, M. Gleiser, K. Kelley, in “Selected Values of the thermodynamic properties of binary alloys” (AMS Metals Park, Ohio, 1971) R. Hultgren, P.D. Desai, D. Hawkins, M. Gleiser, K. Kelley, in “Selected Values of the thermodynamic properties of binary alloys” (AMS Metals Park, Ohio, 1971)
5.
Zurück zum Zitat P. Nash, A. Nash, Bull. Alloy Phase Diagrams 6, 350 (1985) P. Nash, A. Nash, Bull. Alloy Phase Diagrams 6, 350 (1985)
6.
7.
8.
Zurück zum Zitat C. Luef, H. Flandorfer, H. Ipser, Z. Metallkde. 95, 151 (2004) C. Luef, H. Flandorfer, H. Ipser, Z. Metallkde. 95, 151 (2004)
9.
Zurück zum Zitat C. Luef, A. Paul, H. Flandorfer, A. Kodentsov, H. Ipser, J. Alloys Comp. 391, 67 (2005)CrossRef C. Luef, A. Paul, H. Flandorfer, A. Kodentsov, H. Ipser, J. Alloys Comp. 391, 67 (2005)CrossRef
10.
Zurück zum Zitat C. Luef, H. Flandorfer, A. Paul, A. Kodentsov, H. Ipser, Intermetallics 13, 1207 (2005)CrossRef C. Luef, H. Flandorfer, A. Paul, A. Kodentsov, H. Ipser, Intermetallics 13, 1207 (2005)CrossRef
11.
Zurück zum Zitat A. Zemanova, A. Kroupa, J. Vrestal, O. Semenova, K. Chandrasekaran, K.W. Richter, H. Ipser, Monatsh. Chem. 136, 1931 (2005)CrossRef A. Zemanova, A. Kroupa, J. Vrestal, O. Semenova, K. Chandrasekaran, K.W. Richter, H. Ipser, Monatsh. Chem. 136, 1931 (2005)CrossRef
12.
Zurück zum Zitat A. Zemanova, O. Semenova, A. Kroupa, J. Vrestal, K. Chandrasekaran, K.W. Richter, H. Ipser, Intermetallics, 14, (2006), in press A. Zemanova, O. Semenova, A. Kroupa, J. Vrestal, K. Chandrasekaran, K.W. Richter, H. Ipser, Intermetallics, 14, (2006), in press
13.
Zurück zum Zitat C. Luef, A. Paul, J. Vizdal, A. Kroupa, A. Kodentsov, H. Ipser, Monatsh. Chem. 137, 381 (2006)CrossRef C. Luef, A. Paul, J. Vizdal, A. Kroupa, A. Kodentsov, H. Ipser, Monatsh. Chem. 137, 381 (2006)CrossRef
14.
Zurück zum Zitat C. Luef, H. Flandorfer, H. Ipser, Metall. Mater. Trans. A 36A, 1273 (2005) C. Luef, H. Flandorfer, H. Ipser, Metall. Mater. Trans. A 36A, 1273 (2005)
15.
Zurück zum Zitat I. Karakaya, W.T. Thompson, Bull. Alloy Phase Diagrams 8, 340 (1987) I. Karakaya, W.T. Thompson, Bull. Alloy Phase Diagrams 8, 340 (1987)
17.
Zurück zum Zitat Y. Xie, Z. Qiao, J. Phase Equil. 17, 208 (1996) Y. Xie, Z. Qiao, J. Phase Equil. 17, 208 (1996)
18.
Zurück zum Zitat G.-V. Raynor, in Annotated Equilibrium Diagram Series, No. 2 (The Institute of Metals, London, 1944) G.-V. Raynor, in Annotated Equilibrium Diagram Series, No. 2 (The Institute of Metals, London, 1944)
19.
Zurück zum Zitat N. Saunders, A.P. Miodownik, Bull. Alloy Phase Diagrams 11, 278 (1990) N. Saunders, A.P. Miodownik, Bull. Alloy Phase Diagrams 11, 278 (1990)
20.
Zurück zum Zitat J.-H. Shim, C.-S. Oh, Z. Metallkde. 87, 205 (1996) J.-H. Shim, C.-S. Oh, Z. Metallkde. 87, 205 (1996)
21.
Zurück zum Zitat R. Haddad, M. Gaune-Escard, J.-P. Bros, A. Ranninger-Havlicek, E. Hayer, K.L. Komarek, J. Alloys Comp. 247, 82 (1997)CrossRef R. Haddad, M. Gaune-Escard, J.-P. Bros, A. Ranninger-Havlicek, E. Hayer, K.L. Komarek, J. Alloys Comp. 247, 82 (1997)CrossRef
22.
23.
Zurück zum Zitat G. Ghosh, Metall. Mater. Trans. 30A, 1481 (1999) G. Ghosh, Metall. Mater. Trans. 30A, 1481 (1999)
24.
Zurück zum Zitat A. Leineweber, M. Ellner, E.J. Mittemeijer, J. Solid State Chem. 159, 191 (2001)CrossRef A. Leineweber, M. Ellner, E.J. Mittemeijer, J. Solid State Chem. 159, 191 (2001)CrossRef
25.
Zurück zum Zitat A. Leineweber, O. Oeckler, U. Zachwieja, J. Solid State Chem. 177, 936 (2004)CrossRef A. Leineweber, O. Oeckler, U. Zachwieja, J. Solid State Chem. 177, 936 (2004)CrossRef
27.
Zurück zum Zitat J. Niemelä, G. Effenberg, K. Hack, P. Spencer, CALPHAD 10, 77 (1986)CrossRef J. Niemelä, G. Effenberg, K. Hack, P. Spencer, CALPHAD 10, 77 (1986)CrossRef
28.
30.
Zurück zum Zitat G. Ghosh, J. Electron. Mater. 29, 1182 (2000) G. Ghosh, J. Electron. Mater. 29, 1182 (2000)
31.
Zurück zum Zitat S.-W. Chen, H.-F. Hsu, Ch.-W. Lin, J. Mater. Res. 19, 2267 (2004) S.-W. Chen, H.-F. Hsu, Ch.-W. Lin, J. Mater. Res. 19, 2267 (2004)
32.
Zurück zum Zitat S.-W. Chen, C.-A. Chang, J. Electr. Mat. 33, 1071 (2004) S.-W. Chen, C.-A. Chang, J. Electr. Mat. 33, 1071 (2004)
33.
Zurück zum Zitat C.-A. Chang, S.-W. Chen, C.-N. Chiu, Y.-C. Huang, J. Electr. Mat. 34, 1135 (2005) C.-A. Chang, S.-W. Chen, C.-N. Chiu, Y.-C. Huang, J. Electr. Mat. 34, 1135 (2005)
35.
Zurück zum Zitat I. Ansara, N. Dupin, in COST 507 Thermochemical database for light metal alloys, vol. 2 (European Commission DG XII, Luxembourg, 1998) p. 1 I. Ansara, N. Dupin, in COST 507 Thermochemical database for light metal alloys, vol. 2 (European Commission DG XII, Luxembourg, 1998) p. 1
36.
Zurück zum Zitat N. Saunders, A.P. Miodownik, in “CALPHAD (Calculation of Phase Diagrams): A Comprehensive Guide” (Pergamon Press, Oxford, UK, 1998) N. Saunders, A.P. Miodownik, in “CALPHAD (Calculation of Phase Diagrams): A Comprehensive Guide” (Pergamon Press, Oxford, UK, 1998)
37.
Zurück zum Zitat J.M. Fiorani, C. Naguet, J. Hertz, A. Bourkba, L. Bouirden, Z. Metallkde. 88, 711 (1997) J.M. Fiorani, C. Naguet, J. Hertz, A. Bourkba, L. Bouirden, Z. Metallkde. 88, 711 (1997)
38.
Zurück zum Zitat F. Sommer, Z. Metallkde. 73, 72 (1982) F. Sommer, Z. Metallkde. 73, 72 (1982)
39.
Zurück zum Zitat J.-F. Deneuville, C. Chatillon-Colinet, J.-C. Mathieu, E. Bonnier, J. Chim. Phys. 73, 273 (1976) J.-F. Deneuville, C. Chatillon-Colinet, J.-C. Mathieu, E. Bonnier, J. Chim. Phys. 73, 273 (1976)
40.
Zurück zum Zitat Y. Waseda, in The structure of non-crystalline materials (McGraw-Hill Inc., 1980), p. 56 Y. Waseda, in The structure of non-crystalline materials (McGraw-Hill Inc., 1980), p. 56
42.
Zurück zum Zitat G.H. Lauri, A.W.H. Morris, J.N. Pratt, Trans. Met. Soc. 236, 1390 (1966) G.H. Lauri, A.W.H. Morris, J.N. Pratt, Trans. Met. Soc. 236, 1390 (1966)
44.
Zurück zum Zitat J.B. Cohen, J.S Leach, M.B Bever, J. Met. 6, 1257 (1954) J.B. Cohen, J.S Leach, M.B Bever, J. Met. 6, 1257 (1954)
45.
Zurück zum Zitat A. Gangulee, G.C. Das, M.B. Bever, Metall. Trans. 4, 2063 (1973) A. Gangulee, G.C. Das, M.B. Bever, Metall. Trans. 4, 2063 (1973)
47.
Zurück zum Zitat F. Korber, W. Oelsen, Mitt. K. Wilhem Inst. Eisenforsch. Düsseldorf 19, 209 (1937) F. Korber, W. Oelsen, Mitt. K. Wilhem Inst. Eisenforsch. Düsseldorf 19, 209 (1937)
48.
Zurück zum Zitat H. Dannoehl, H.L. Lukas, Z. Metallkde. 65, 642 (1974) H. Dannoehl, H.L. Lukas, Z. Metallkde. 65, 642 (1974)
49.
Zurück zum Zitat A. Zemanova, J. Vrestal, A. Kroupa, Research in progress Masaryk University Bruno (2005) A. Zemanova, J. Vrestal, A. Kroupa, Research in progress Masaryk University Bruno (2005)
50.
Zurück zum Zitat C. Colinet, A. Pasturel, Z. Metallkde. 89, 863 (1998) C. Colinet, A. Pasturel, Z. Metallkde. 89, 863 (1998)
51.
Zurück zum Zitat P. Villars, A. Prince, H. Okamoto, in Handbook of Ternary Alloy Phase Diagrams (ASM International, Metals Park, Ohio, 1995) P. Villars, A. Prince, H. Okamoto, in Handbook of Ternary Alloy Phase Diagrams (ASM International, Metals Park, Ohio, 1995)
52.
Zurück zum Zitat M.J. Pool, I. Arpshofen, B. Predel, E. Schultheiss, Z. Metallkde. 70, 656 (1979) M.J. Pool, I. Arpshofen, B. Predel, E. Schultheiss, Z. Metallkde. 70, 656 (1979)
54.
Zurück zum Zitat T.B. Massalski, J.L. Murray, L.H. Bennett, H. Baker, in “Binary Alloy Phase Diagrams” (ASM, Materials Park, Ohio, 1990) T.B. Massalski, J.L. Murray, L.H. Bennett, H. Baker, in “Binary Alloy Phase Diagrams” (ASM, Materials Park, Ohio, 1990)
55.
Zurück zum Zitat I. Kosovinc, M. El-Boragy, K. Schubert, Metall 26, 917 (1972) I. Kosovinc, M. El-Boragy, K. Schubert, Metall 26, 917 (1972)
56.
Zurück zum Zitat I. Kosovinc, T. Grgasovic, Rud.-Metal. Zborn. 1, 71 (1972) I. Kosovinc, T. Grgasovic, Rud.-Metal. Zborn. 1, 71 (1972)
57.
Zurück zum Zitat E. Hayer, Calorimetrie Analyse Thermique 26, 262 (1995) E. Hayer, Calorimetrie Analyse Thermique 26, 262 (1995)
58.
Zurück zum Zitat S.D. Muzaffar, J. Chem. Soc. 123, 2341 (1923) S.D. Muzaffar, J. Chem. Soc. 123, 2341 (1923)
59.
Zurück zum Zitat D.V. Malakhov, X.J. Liu, I. Ohnuma, K. Ishida, J. Phase Equil. 21, 514 (2000)CrossRef D.V. Malakhov, X.J. Liu, I. Ohnuma, K. Ishida, J. Phase Equil. 21, 514 (2000)CrossRef
60.
Zurück zum Zitat N. Moelans, K.C. Hari Kumar, P. Wollants, J. Alloys Comp. 360, 98 (2003)CrossRef N. Moelans, K.C. Hari Kumar, P. Wollants, J. Alloys Comp. 360, 98 (2003)CrossRef
61.
Zurück zum Zitat W. Biltz, W. Wagner, H. Pieper, W. Holverscheit, Z. Anorg. Chem. 134, 25 (1924)CrossRef W. Biltz, W. Wagner, H. Pieper, W. Holverscheit, Z. Anorg. Chem. 134, 25 (1924)CrossRef
Metadaten
Titel
Thermodynamics and phase diagrams of lead-free solder materials
verfasst von
H. Ipser
H. Flandorfer
Ch. Luef
C. Schmetterer
U. Saeed
Publikationsdatum
01.03.2007
Erschienen in
Journal of Materials Science: Materials in Electronics / Ausgabe 1-3/2007
Print ISSN: 0957-4522
Elektronische ISSN: 1573-482X
DOI
https://doi.org/10.1007/s10854-006-9009-3

Weitere Artikel der Ausgabe 1-3/2007

Journal of Materials Science: Materials in Electronics 1-3/2007 Zur Ausgabe

Neuer Inhalt