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Erschienen in: Journal of Materials Science: Materials in Electronics 12/2013

01.12.2013

Retarding intermetallic compounds growth of Zn high-temperature solder and Cu substrate by trace element addition

verfasst von: S. W. Park, Shijo Nagao, Tohru Sugahara, Keun-Soo Kim, Katsuaki Suganuma

Erschienen in: Journal of Materials Science: Materials in Electronics | Ausgabe 12/2013

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Abstract

Since the thickness of layers of intermetallic compounds (IMCs) at the joining interface has an apparent effect on the joint reliability, understanding the growth mechanisms of IMCs is important for die-attachment applications. In the present study, the interfacial reaction between elements (Ca, Mn, Cr, and Ti) added to Zn alloys and Cu substrate were investigated in detail, focusing on IMCs grown by isothermal aging at 150 °C. The reaction layers included two types of Cu–Zn IMCs i.e., γ-Cu5Zn8 and ε-CuZn5 phases. The joining interface with trace elements containing Zn solder reduced the growth rate of the IMCs. In particular, the addition of 0.1 wt% Cr to pure Zn solder decreased the growth rate of the IMCs by approximately 50 %. The mechanism we propose assumes that a phase containing the small Cr atoms exists between the solder and ε-CuZn5, which suppresses the diffusion of metal atoms. To summarize, the Cr additive showed beneficial effects in terms of suppressing the growth of IMCs during the solid-state isothermal aging.

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Metadaten
Titel
Retarding intermetallic compounds growth of Zn high-temperature solder and Cu substrate by trace element addition
verfasst von
S. W. Park
Shijo Nagao
Tohru Sugahara
Keun-Soo Kim
Katsuaki Suganuma
Publikationsdatum
01.12.2013
Verlag
Springer US
Erschienen in
Journal of Materials Science: Materials in Electronics / Ausgabe 12/2013
Print ISSN: 0957-4522
Elektronische ISSN: 1573-482X
DOI
https://doi.org/10.1007/s10854-013-1463-0

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