АНАЛІЗ ВПЛИВУ ОБРОБКИ ІНТЕРФЕЙСУ МІДНОЇ ПОВЕРХНІ НА МОРФОЛОГІЮ ТА РІСТ ФАЗ В РЕКЦІЯХ МІДІ З ОЛОВОМ
##plugins.themes.bootstrap3.article.main##
Анотація
У роботі досліджено вплив попередньої поверхневої модифікації міді на морфологію інтерметалідних фаз та пористість контактної зони в системі Cu–Sn після термічного відпалу. Для формування контактних зон використовували мідні зразки з різними типами обробки поверхні, зокрема, SMAT-обробки, хімічного осадження олова на мідь та електроосадження міді на мідні підкладки у стаціонарному та стохостичному режимах. Після модифікації поверхні зразки занурювали в рідке олово, а потім відпалювали протягом 190 годин за температури 210 °C в атмосфері аргону. Морфологію контактних зон досліджували методом растрової електронної мікроскопії.
Встановлено, що після відпалу в контактній зоні формується інтерметалідний прошарок, представлений фазами Cu₃Sn та Cu₆Sn₅. Тип попередньої обробки поверхні суттєво впливає на товщину цих фаз, їх співвідношення та характер пороутворення на межі Cu/Cu₃Sn. Найбільшу сумарну товщину інтерметалідного шару зафіксовано для зразка, отриманого із застосуванням стохастичного режиму електроосадження на мідні підкладки. Для нього характерне різке збільшення товщини фази Cu₆Sn₅ та найбільше співвідношення Cu₆Sn₅/Cu₃Sn. На межі Cu/Cu₃Sn виявлено пори та локальні розриви контакту, які можуть бути пов’язані з вакансійним механізмом пороутворення під час дифузійно-контрольованого росту інтерметалідних фаз.
##plugins.themes.bootstrap3.article.details##
Посилання
Wang, J., Chen, J., Zhang, L., Zhang, Z., Han, Y., Hu, X., ... & Zhang, S. (2022). Forming mechanism and growth of Kirkendall voids of Sn/Cu joints for electronic packaging: A recent review. Journal of Advanced Joining Processes, 6, 100125. Retrieved from https://doi.org/10.1016/j.jajp.2022.100125
Kannojia, H. K., & Dixit, P. (2019). Effect of surface roughness on void formation and intermetallic growth in electrodeposited Cu-Sn stacks. Materials Letters, 257, 126710. Retrieved from https://doi.org/10.1016/j.matlet.2019.126710
Chan, P. F., Lee, H., Wen, S. I., Hung, M. C., Chen, C. M., & Dow, W. P. (2020). Effect of copper grain size on the interfacial microstructure of a Sn/Cu joint. ACS Applied Electronic Materials, 2(2), 464-472. Retrieved from https://doi.org/10.1021/acsaelm.9b00720
Lee, J. Y., & Chen, C. M. (2022). Effects of initial morphology on growth kinetics of Cu6Sn5 at SAC305/Cu interface during isothermal aging. Materials, 15(14), 4751. Retrieved from https://doi.org/10.3390/ma15144751
Roy, A., Luktuke, A., Chawla, N., & Ankit, K. (2022). Predicting the Cu6Sn5 growth kinetics during thermal aging of Cu-Sn solder joints using simplistic kinetic modeling. Journal of Electronic Materials, 51(7), 4063-4072. Retrieved from https://doi.org/10.1007/s11664-022-09643-2
Peng, X., Wang, Y., Wang, W., Ye, Z., Yang, J., & Huang, J. (2023). Kinetics of Cu6Sn5 and Cu3Sn intermetallic compounds growth and isothermal solidification during Cu-Sn transient liquid phase sintering process. Journal of Alloys and Compounds, 949, 169631. Retrieved from https://doi.org/10.1016/j.jallcom.2023.169631
Morozovych, V. V., Honda, A. R., Lyashenko, Y. O., Korol, Y. D., Liashenko, O. Y., Cserhati, С., & Gusak, A. M. (2018). Influence of copper pretreatment on the phase and pore formations in the solid phase reactions of copper with tin. Metallophysics and Advanced Technologies, 40(12), 1649-1673. Retrieved from https://doi.org/10.15407/mfint.40.12.1649
Morozovich, V. V., Korol, Y. D., & Lyashenko, Y. O. (2018). Structural state of electroplated copper layers. Cherkasy University Bulletin: Physical and Mathematical Sciences, (1), 50–59. Retrieved from https://doi.org/10.31651/2076-5851-2018-1-50-59
Nikolenko, Y. V., Morozovych, V. V., & Lyashenko, Y. O. (2021). The effect of ultrasound on the chemical deposition of tin onto copper powder. Cherkasy University Bulletin: Physical and Mathematical Sciences, 1(1), 90–99. Retrieved from https://doi.org/10.31651/2076-5851-2021-90-99
Nikolenko, Y. V., Diduk, V. A., Korol, Y. D., & Lyashenko, Y. O. (2016). Development and application of a hardware-software system for controlling the electrolytic copper deposition process under stochastic fluctuations. Cherkasy University Bulletin: Physical and Mathematical Sciences, (1), 26–35. Retrieved from http://phys-ejournal.cdu.edu.ua/article/view/1372/1396
Derevianko, S. I., Morozovich, V. V., Krasovsky, T. A., & Lyashenko, Y. O. (2019). The effect of SMAT surface treatment on the mechanical properties of copper surface layers. Cherkasy University Bulletin: Physical and Mathematical Sciences, (1), 60–68. Retrieved from https://doi.org/10.31651/2076-5851-2019-1-60-68
Tyutenko, V. M., Morozovich, V. V., Diduk, V. A., Kolinko, S. O., & Lyashenko, Y. O. (2017). The effect of SMAT treatment on the structure of copper layers deposited in steady-state, reverse, and stochastic modes. Cherkasy University Bulletin: Physical and Mathematical Sciences (1), 63–78. Retrieved from https://phys-ejournal.cdu.edu.ua/article/view/2334/2406
Morozovich, V. V., Gonda, A. R., & Lyashenko, Y. O. (2017). Application of preprocessing of scanning electron microscope images to improve the identification of structural elements. Cherkasy University Bulletin: Applied Mathematics. Computer Science Series, (1-2), 15-24. Retrieved from http://eprints.cdu.edu.ua/id/eprint/4373