Skip to main content
Erschienen in: Journal of Materials Science: Materials in Electronics 6/2017

28.11.2016

Effect of thin gold/nickel coating on the microstructure, wettability and hardness of lead-free tin–bismuth–silver solder

verfasst von: Asit Kumar Gain, Liangchi Zhang

Erschienen in: Journal of Materials Science: Materials in Electronics | Ausgabe 6/2017

Einloggen

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

search-config
loading …

Abstract

This paper investigates the coating thickness and surface morphology of gold/nickel (Au/Ni) layer on copper (Cu) substrate. A cross-sectioned SEM analysis confirmed that the Au/Ni coating was uniform. The top Au layer with average thickness of 0.7 µm appeared to have a very smooth surface without any defect such as cracks and delamination. However, the thin Au/Ni coating greatly influenced the interfacial structure and material properties of electronic interconnections. In the reference Cu substrate/Sn–Bi–Ag solder system, an island-shaped Cu6Sn5 IMC layer at the interface could be clearly observed at the initial reaction stage. After a prolong reaction, a very thin Cu3Sn IMC layer was formed with excessive growth of the Cu6Sn5 IMC layer which can deteriorate the electronic interconnection life-span. However, in the Au/Ni coated substrate/solder system, a very thin scallop-shaped ternary Ni3Sn4 IMC layer formed without the Cu3Sn IMC layer, indicating that the Au/Ni coating hindered the growth of the IMC layer, which consequently changed the activation energies and refined the microstructure. Additionally, the overall micro-hardness of the Au/Ni coated substrate/solder system is higher than that of the reference solder system.

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!

Literatur
2.
Zurück zum Zitat A.K. Gain, L. Zhang, J. Mater. Sci.: Mater. Electron. 27, 7524 (2016) A.K. Gain, L. Zhang, J. Mater. Sci.: Mater. Electron. 27, 7524 (2016)
3.
Zurück zum Zitat F. Zhu, H. Zhang, R. Guan, S. Liu, J. Mater. Sci.: Mater. Electron. 17, 379 (2006) F. Zhu, H. Zhang, R. Guan, S. Liu, J. Mater. Sci.: Mater. Electron. 17, 379 (2006)
4.
Zurück zum Zitat X. Zhu, H. Kotadia, S. Xu, H. Lu, S.H. Mannan, C. Bailey, Y.C. Chan, Thin Solid Films 565, 193 (2014)CrossRef X. Zhu, H. Kotadia, S. Xu, H. Lu, S.H. Mannan, C. Bailey, Y.C. Chan, Thin Solid Films 565, 193 (2014)CrossRef
6.
Zurück zum Zitat A. Fawzy, S.A. Fayek, M. Sobhy, E. Nassr, M.M. Mousa, G. Saad, Mater. Sci. Eng., A 603, 1 (2014)CrossRef A. Fawzy, S.A. Fayek, M. Sobhy, E. Nassr, M.M. Mousa, G. Saad, Mater. Sci. Eng., A 603, 1 (2014)CrossRef
8.
Zurück zum Zitat C.K. Chung, Y.J. Chen, C.C. Li, C.R. Kao, Thin Solid Films 520, 5346 (2012)CrossRef C.K. Chung, Y.J. Chen, C.C. Li, C.R. Kao, Thin Solid Films 520, 5346 (2012)CrossRef
9.
Zurück zum Zitat S. Siau, J.D. Baets, A.V. Calster, L. Heremans, S. Tanghe, Microelectron. Reliab. 45, 675 (2005)CrossRef S. Siau, J.D. Baets, A.V. Calster, L. Heremans, S. Tanghe, Microelectron. Reliab. 45, 675 (2005)CrossRef
10.
Zurück zum Zitat B.B. Buyukbay, N.N. Ciliz, G.E. Goren, A. Mammadov, Resour. Conserv. Recycl. 54(1), 744 (2010)CrossRef B.B. Buyukbay, N.N. Ciliz, G.E. Goren, A. Mammadov, Resour. Conserv. Recycl. 54(1), 744 (2010)CrossRef
11.
Zurück zum Zitat M. Yang, S. Yang, H. Ji, Y.H. Ko, C.W. Lee, J. Wu, M. Li, J. Mater. Process. Technol. 236, 84 (2016)CrossRef M. Yang, S. Yang, H. Ji, Y.H. Ko, C.W. Lee, J. Wu, M. Li, J. Mater. Process. Technol. 236, 84 (2016)CrossRef
13.
Zurück zum Zitat W. Peng, E. Monlevade, M.E. Marques, Microelectron. Realib. 47, 2161 (2007)CrossRef W. Peng, E. Monlevade, M.E. Marques, Microelectron. Realib. 47, 2161 (2007)CrossRef
14.
Zurück zum Zitat V.M.F. Marques, C. Johnston, P.S. Grant, J. Alloys Compd. 613, 387 (2014)CrossRef V.M.F. Marques, C. Johnston, P.S. Grant, J. Alloys Compd. 613, 387 (2014)CrossRef
15.
Zurück zum Zitat A.K. Gain, L. Zhang, J. Mater. Sci.: Mater. Electron. 27, 781 (2016) A.K. Gain, L. Zhang, J. Mater. Sci.: Mater. Electron. 27, 781 (2016)
16.
17.
Zurück zum Zitat J. Keller, D. Baither, U. Wilke, G. Schmitz, Acta Mater. 59, 2731 (2011)CrossRef J. Keller, D. Baither, U. Wilke, G. Schmitz, Acta Mater. 59, 2731 (2011)CrossRef
18.
Zurück zum Zitat F. Frongia, M. Pilloni, A. Scano, A. Ardu, C. Cannas, A. Musinu, G. Borzone, S. Delsante, R. Novakovic, G. Ennas, J. Alloys Compd. 623, 7 (2015)CrossRef F. Frongia, M. Pilloni, A. Scano, A. Ardu, C. Cannas, A. Musinu, G. Borzone, S. Delsante, R. Novakovic, G. Ennas, J. Alloys Compd. 623, 7 (2015)CrossRef
19.
Zurück zum Zitat A.K. Gain, Y.C. Chan, A. Sharif, N.B. Wong, W.K.C. Yung, Microelectron. Reliab. 49, 746 (2009)CrossRef A.K. Gain, Y.C. Chan, A. Sharif, N.B. Wong, W.K.C. Yung, Microelectron. Reliab. 49, 746 (2009)CrossRef
21.
Zurück zum Zitat A.K. Gain, Y.C. Chan, W.K.C. Yung, Mater. Sci. Eng., B 162, 92 (2009)CrossRef A.K. Gain, Y.C. Chan, W.K.C. Yung, Mater. Sci. Eng., B 162, 92 (2009)CrossRef
22.
Zurück zum Zitat B. Philippi, K. Matoy, J. Zechner, C. Kirchlechner, G. Dehm, Scr. Mater. 123, 38 (2016)CrossRef B. Philippi, K. Matoy, J. Zechner, C. Kirchlechner, G. Dehm, Scr. Mater. 123, 38 (2016)CrossRef
23.
Zurück zum Zitat Y. Plevachuk, W. Hoyer, I. Kaban, M. Kohler, R. Novakovic, J. Mater. Sci. 45, 2051 (2010)CrossRef Y. Plevachuk, W. Hoyer, I. Kaban, M. Kohler, R. Novakovic, J. Mater. Sci. 45, 2051 (2010)CrossRef
24.
Zurück zum Zitat F. Gnecco, E. Ricci, S. Amore, D. Giuranno, G. Borzone, G. Zanicchi, R. Novakovic, Int. J. Adhes. Adhes. 27, 409 (2007)CrossRef F. Gnecco, E. Ricci, S. Amore, D. Giuranno, G. Borzone, G. Zanicchi, R. Novakovic, Int. J. Adhes. Adhes. 27, 409 (2007)CrossRef
25.
26.
Zurück zum Zitat H. Li, H. Hanna, Wuhan Univ. J. Nat. Sci. 17(1), 79 (2012) H. Li, H. Hanna, Wuhan Univ. J. Nat. Sci. 17(1), 79 (2012)
27.
Zurück zum Zitat H.R. Kotadia, P.D. Howes, S.H. Mannan, Microelectron. Reliab. 54, 1253 (2014)CrossRef H.R. Kotadia, P.D. Howes, S.H. Mannan, Microelectron. Reliab. 54, 1253 (2014)CrossRef
28.
29.
Zurück zum Zitat K. Kanlayasiri, T. Ariga, Mater. Des. 86, 371 (2015) K. Kanlayasiri, T. Ariga, Mater. Des. 86, 371 (2015)
30.
Zurück zum Zitat K.M. Kumar, V. Kripesh, L. Shen, K. Zeng, A.A.O. Tay, Mater. Sci. Eng., A 423, 57 (2006)CrossRef K.M. Kumar, V. Kripesh, L. Shen, K. Zeng, A.A.O. Tay, Mater. Sci. Eng., A 423, 57 (2006)CrossRef
31.
Zurück zum Zitat H.R. Kotadia, P.D. Howes, S.H. Mannan, Microelectron. Reliab. 54, 1253 (2014)CrossRef H.R. Kotadia, P.D. Howes, S.H. Mannan, Microelectron. Reliab. 54, 1253 (2014)CrossRef
32.
Zurück zum Zitat S. Amore, E. Ricci, G. Borzone, R. Novakovic, Mater. Sci. Eng., A 495, 108 (2008)CrossRef S. Amore, E. Ricci, G. Borzone, R. Novakovic, Mater. Sci. Eng., A 495, 108 (2008)CrossRef
33.
Zurück zum Zitat Z. Li, Z. Cao, S. Knott, A. Mikula, Y. Du, Z. Qiao, Calphad 32, 152 (2008)CrossRef Z. Li, Z. Cao, S. Knott, A. Mikula, Y. Du, Z. Qiao, Calphad 32, 152 (2008)CrossRef
34.
Zurück zum Zitat H. Li, H. Hanna, Wuhan Univ. J. Nat. Sci. 17(1), 79 (2012) H. Li, H. Hanna, Wuhan Univ. J. Nat. Sci. 17(1), 79 (2012)
35.
36.
Zurück zum Zitat V. Kripesh, M. Teo, C.T. Tai, G. Vishwanadam, Y.C. Mui, in Proceedings of the 51st Electronic Components and Technology Conference (2001), pp. 665–670 V. Kripesh, M. Teo, C.T. Tai, G. Vishwanadam, Y.C. Mui, in Proceedings of the 51st Electronic Components and Technology Conference (2001), pp. 665–670
37.
Zurück zum Zitat T.B. Massalski, Binary Alloy Phase Diagrams (ASM, Metals Park, ohio, 1986) T.B. Massalski, Binary Alloy Phase Diagrams (ASM, Metals Park, ohio, 1986)
38.
Zurück zum Zitat R. Novakovic, T. Lanata, S. Delsante, G. Borzone, Mater. Chem. Phys. 137, 458 (2012)CrossRef R. Novakovic, T. Lanata, S. Delsante, G. Borzone, Mater. Chem. Phys. 137, 458 (2012)CrossRef
39.
Zurück zum Zitat A.K. Gain, T. Fouzder, Y.C. Chan, W.K.C. Yung, J. Alloys Compd. 509, 3319 (2011)CrossRef A.K. Gain, T. Fouzder, Y.C. Chan, W.K.C. Yung, J. Alloys Compd. 509, 3319 (2011)CrossRef
40.
Zurück zum Zitat B. Li, Y. Shi, Y. Lei, F. Guo, Z. Xia, B. Zong, J. Electron. Mater. 34(3), 217 (2005)CrossRef B. Li, Y. Shi, Y. Lei, F. Guo, Z. Xia, B. Zong, J. Electron. Mater. 34(3), 217 (2005)CrossRef
Metadaten
Titel
Effect of thin gold/nickel coating on the microstructure, wettability and hardness of lead-free tin–bismuth–silver solder
verfasst von
Asit Kumar Gain
Liangchi Zhang
Publikationsdatum
28.11.2016
Verlag
Springer US
Erschienen in
Journal of Materials Science: Materials in Electronics / Ausgabe 6/2017
Print ISSN: 0957-4522
Elektronische ISSN: 1573-482X
DOI
https://doi.org/10.1007/s10854-016-6136-3

Weitere Artikel der Ausgabe 6/2017

Journal of Materials Science: Materials in Electronics 6/2017 Zur Ausgabe

Neuer Inhalt