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Erschienen in: Metallurgical and Materials Transactions A 2/2020

11.12.2019

On the Microstructure of Off-Eutectic Au-Ge Joints: A High-Temperature Joint

verfasst von: Andreas Larsson, Knut E. Aamundtveit

Erschienen in: Metallurgical and Materials Transactions A | Ausgabe 2/2020

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Abstract

Joining delicate electronic components for high-temperature applications is challenging. Regular soldering with lead-free or lead-based materials is typically not suitable for high-temperature applications due to their low melting points. Using off-eutectic compounds for joints offer an easy and gentle process creating joints that can be formed at a lower process temperature than the final operation temperature. Microstructural evolution near the eutectic melting point is key to be able to form reliable joints. A layered Au/eutectic Au-Ge/Au structure was used to form Au-rich off-eutectic Au-Ge joints. Columnar-like structures of primary \( \alpha \)-phase (Au) protruded through a Ge-rich off-eutectic Au-Ge mixture at the center of the joint. These structures connect the joined pieces with a single solid phase with a melting point of ca. 1064 °C. The microstructure coarsened when exposed to temperatures between 300 °C and 380 °C, i.e., near the eutectic melting point at 361 °C. Ge diffused and accumulated along grain boundaries between Au grains. Annealing above the eutectic melting point, Ge rapidly diffused and formed larger colonies of pure Ge surrounded by a Au matrix. This accords well with our previously published results demonstrating shear strength capacity of similar joints at temperatures well above the eutectic temperature.

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Metadaten
Titel
On the Microstructure of Off-Eutectic Au-Ge Joints: A High-Temperature Joint
verfasst von
Andreas Larsson
Knut E. Aamundtveit
Publikationsdatum
11.12.2019
Verlag
Springer US
Erschienen in
Metallurgical and Materials Transactions A / Ausgabe 2/2020
Print ISSN: 1073-5623
Elektronische ISSN: 1543-1940
DOI
https://doi.org/10.1007/s11661-019-05530-4

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