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

01.03.2007

Tin pest issues in lead-free electronic solders

verfasst von: W. J. Plumbridge

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

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Abstract

Tin pest is the product of the β → α allotropic transition at 13.2°C in pure tin. It is a brittle crumbly material, often responsible for the total disintegration of the sample. The transformation involves nucleation and growth, with an incubation period requiring months or years for completion. Experimental observations reveal a substantial inconsistency and an incomplete understanding of the process. Some alloy additions promote tin pest by reducing the incubation time, whereas others retard or inhibit its formation. Traditional solder alloys have generally been immune to tin pest in service due to the presence of lead, and bismuth and antimony as common impurities. However, the new generation of lead-free solders are more dilute—closely resembling tin. A much debated question is the susceptibility of these alloys to tin pest. Bulk samples of tin-0.5 copper solder undergo the transition at  −18°C although not at  −40°C after five years exposure. Other lead-free alloys (Sn–3.5Ag, Sn–3.8Cu–0.7Cu and Sn–Zn–Bi) are immune from tin pest after a similar period. Large scale model joints exhibit tin pest but it appears that actual joints may be resistant due to the limited free solder surface available and the constraint of intermetallic compounds and components. It seems likely that impurities are essential protection against tin pest, but for long term applications there is no certainty that tin pest and joint deterioration will never occur.

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Literatur
1.
Zurück zum Zitat ‘Engineering the Future’, Open University Course, T173, Block 3, Part 5, ‘Lead-free solders’, (2001) ‘Engineering the Future’, Open University Course, T173, Block 3, Part 5, ‘Lead-free solders’, (2001)
2.
Zurück zum Zitat W.J. Plumbridge, R.J. Matela, A. Westwater, Structural Integrity and Reliability in the Electronics – Enhancing Performance in a Lead-Free Environment (Kluwer, Dordrecht, Boston, London, 2003) Chapter 1 W.J. Plumbridge, R.J. Matela, A. Westwater, Structural Integrity and Reliability in the Electronics – Enhancing Performance in a Lead-Free Environment (Kluwer, Dordrecht, Boston, London, 2003) Chapter 1
3.
Zurück zum Zitat M.R. Harrison, J.H. Vincent, H.A.H. Steen, Solder. Surf. M. Technol. 13, 21 (2001) M.R. Harrison, J.H. Vincent, H.A.H. Steen, Solder. Surf. M. Technol. 13, 21 (2001)
4.
Zurück zum Zitat B. Richards, C.L. Levogner, C.P. Hunt, K. Nimmo, S. Peters, P. Cusack, Lead-Free Soldering – An Analysis of the Current Status of Lead-Free Soldering (Dept. Trade and Ind.,1999) B. Richards, C.L. Levogner, C.P. Hunt, K. Nimmo, S. Peters, P. Cusack, Lead-Free Soldering – An Analysis of the Current Status of Lead-Free Soldering (Dept. Trade and Ind.,1999)
5.
6.
Zurück zum Zitat W.J. Plumbridge, C.R. Gagg, S. Peters, J. Electron. Mater. 30, 1178 (2001) W.J. Plumbridge, C.R. Gagg, S. Peters, J. Electron. Mater. 30, 1178 (2001)
7.
Zurück zum Zitat ‘The Properties Of Tin’, (Tin Research Inst., Publication 218, 1954) ‘The Properties Of Tin’, (Tin Research Inst., Publication 218, 1954)
8.
10.
Zurück zum Zitat G.V. Raynor, R.W. Smith, Proc. Roy. Soc. 244A, 101 (1958) G.V. Raynor, R.W. Smith, Proc. Roy. Soc. 244A, 101 (1958)
11.
Zurück zum Zitat F. Vnuk, Metal Congress 45, 175 (1975) F. Vnuk, Metal Congress 45, 175 (1975)
13.
Zurück zum Zitat E.S. Hedges, Tin and its Alloys (Edward Arnold Ltd, London, 1960) E.S. Hedges, Tin and its Alloys (Edward Arnold Ltd, London, 1960)
14.
Zurück zum Zitat R.M. Macintosh, Tin Uses 6, 72 (1966) R.M. Macintosh, Tin Uses 6, 72 (1966)
15.
Zurück zum Zitat J.L. Gissy, J.G. Kuva, Battelle Memorial Inst. Columbus Ohio Report (1960) J.L. Gissy, J.G. Kuva, Battelle Memorial Inst. Columbus Ohio Report (1960)
16.
Zurück zum Zitat E. Cohen, A.K.W.A. van Lieshout, Proc. K. Akad. Wet., Amsterdam 39, 1174 (1936) E. Cohen, A.K.W.A. van Lieshout, Proc. K. Akad. Wet., Amsterdam 39, 1174 (1936)
18.
19.
Zurück zum Zitat D.R.G. Mitchell, S.E. Donnelly, Philos Mag. A 63, 747 (1991) D.R.G. Mitchell, S.E. Donnelly, Philos Mag. A 63, 747 (1991)
20.
Zurück zum Zitat K. Ojima, A. Takasaki (1993). Philos Mag. Lett. A 68, 237 K. Ojima, A. Takasaki (1993). Philos Mag. Lett. A 68, 237
22.
Zurück zum Zitat M. Kaya, F. Vnuk, R.W. Smith, Proc. Conf. on Phase Transformations, (Cambridge, Inst. of Metals, 1988), p. 647 M. Kaya, F. Vnuk, R.W. Smith, Proc. Conf. on Phase Transformations, (Cambridge, Inst. of Metals, 1988), p. 647
23.
24.
Zurück zum Zitat E. Cohen, W.A.T. Cohen de Meester, J. Landsman, Proc. K. Akad. Wet., Amsterdam 40, 746 (1937) E. Cohen, W.A.T. Cohen de Meester, J. Landsman, Proc. K. Akad. Wet., Amsterdam 40, 746 (1937)
25.
Zurück zum Zitat E. Cohen, A.K.W.A. van Lieshout, Proc. K. Akad. Wet., Amsterdam 39, 352 (1936) E. Cohen, A.K.W.A. van Lieshout, Proc. K. Akad. Wet., Amsterdam 39, 352 (1936)
26.
Zurück zum Zitat E. Cohen, A.K.W.A. van Lieshout, W.A.T. Cohen der Meester, Z. Phys. Chem. 178, 221 (1937) E. Cohen, A.K.W.A. van Lieshout, W.A.T. Cohen der Meester, Z. Phys. Chem. 178, 221 (1937)
27.
Zurück zum Zitat R.R. Rogers, J.F. Fydell, J. Electrochem. Soc. 100, 383 (1953) R.R. Rogers, J.F. Fydell, J. Electrochem. Soc. 100, 383 (1953)
28.
Zurück zum Zitat C.W. Mason, W.D. Forgeng, Metals Alloys 6, 87 (1935) C.W. Mason, W.D. Forgeng, Metals Alloys 6, 87 (1935)
29.
Zurück zum Zitat E. Cohen, W.A.T. Cohen der Meester, Proc. K. AKAD. Wet. Amsterdam 51, 860 (1938) E. Cohen, W.A.T. Cohen der Meester, Proc. K. AKAD. Wet. Amsterdam 51, 860 (1938)
30.
Zurück zum Zitat W.L. Williams, Symposium on Solder (ASTM STP 189, Philadelphia, 1956), p. 149 W.L. Williams, Symposium on Solder (ASTM STP 189, Philadelphia, 1956), p. 149
31.
32.
Zurück zum Zitat W.M.T. Gallerneault, F. Vnuk, R.W. Smith, J. Appl. Phys. 54, 4200 (1983)CrossRef W.M.T. Gallerneault, F. Vnuk, R.W. Smith, J. Appl. Phys. 54, 4200 (1983)CrossRef
34.
Zurück zum Zitat E. Cohen, A.K.W.A. van Lieshout, Proc. K. Akad. Wet., Amsterdam 39, 596 (1936) E. Cohen, A.K.W.A. van Lieshout, Proc. K. Akad. Wet., Amsterdam 39, 596 (1936)
35.
Zurück zum Zitat A. Bornemann, Symposium on Solder, (ASTM STP 189, Philadelphia, 1956), p. 129 A. Bornemann, Symposium on Solder, (ASTM STP 189, Philadelphia, 1956), p. 129
37.
Zurück zum Zitat Performance Test Methods and Qualification Requirements for Surface Mount Attachments, (IPC – 9701, January 2002) Performance Test Methods and Qualification Requirements for Surface Mount Attachments, (IPC – 9701, January 2002)
39.
Zurück zum Zitat Y. Kariya, C.R. Gagg, W.J. Plumbridge, Solder. Surf. M. Technol. 13, 39 (2000) Y. Kariya, C.R. Gagg, W.J. Plumbridge, Solder. Surf. M. Technol. 13, 39 (2000)
40.
Zurück zum Zitat Y. Kariya, N. Williams, C.R. Gagg, W.J. Plumbridge, J. Mater. 53, 39 (2001) Y. Kariya, N. Williams, C.R. Gagg, W.J. Plumbridge, J. Mater. 53, 39 (2001)
42.
Zurück zum Zitat C.E. Homer, H. Plummer, J. Inst. Met. 64, 169 (1939) C.E. Homer, H. Plummer, J. Inst. Met. 64, 169 (1939)
43.
Zurück zum Zitat K.W. Moon, W.J. Boettinger, U.R. Kattnewv, F.S. Biancaniello, C.A. Handwerker, J. Electron. Mater. 29, 1122 (2000) K.W. Moon, W.J. Boettinger, U.R. Kattnewv, F.S. Biancaniello, C.A. Handwerker, J. Electron. Mater. 29, 1122 (2000)
44.
Zurück zum Zitat L. Snugovsky, C. Cermignani, D.D. Perovic, J.W. Rutter, J. Electron. Mater. 33, 1313 (2004) L. Snugovsky, C. Cermignani, D.D. Perovic, J.W. Rutter, J. Electron. Mater. 33, 1313 (2004)
45.
Zurück zum Zitat L. Snugovsky, P. Snugovsky, D.D. Perovic, J.W. Rutter, Mater. Sci. Technol. 21, 61 (2005)CrossRef L. Snugovsky, P. Snugovsky, D.D. Perovic, J.W. Rutter, Mater. Sci. Technol. 21, 61 (2005)CrossRef
47.
Zurück zum Zitat W.J. Plumbridge, R.J. Matela, A. Westwater, Structural Integrity and Reliability in the Electronics – Enhancing Performance in a Lead-Free Environment, (Kluwer, Dordrecht, Boston, London, 2003) Chapter 2 W.J. Plumbridge, R.J. Matela, A. Westwater, Structural Integrity and Reliability in the Electronics – Enhancing Performance in a Lead-Free Environment, (Kluwer, Dordrecht, Boston, London, 2003) Chapter 2
49.
Zurück zum Zitat A. Brewin, Sixth European Surface Mount Conference, Brighton Workshop 6, November, (2004) A. Brewin, Sixth European Surface Mount Conference, Brighton Workshop 6, November, (2004)
50.
Zurück zum Zitat R. Lasky, Proc. Surface Mount Technology Assoc. Int. Conf., Chicago, Sept, (2004) R. Lasky, Proc. Surface Mount Technology Assoc. Int. Conf., Chicago, Sept, (2004)
Metadaten
Titel
Tin pest issues in lead-free electronic solders
verfasst von
W. J. Plumbridge
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/s10854-006-9025-3

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