Narzędzia help

Preferencje help
Widoczny [Schowaj] Abstrakt
Liczba wyników
first last
cannonical link button

http://yadda.icm.edu.pl:80/baztech/element/bwmeta1.element.baztech-article-BSW3-0051-0012

Czasopismo

Archives of Metallurgy and Materials

Tytuł artykułu

Trends in wettability studies df Pb-free solders. Basic and application. Part II. Relation between surface tension, interfacial tension and wertability of lead-free Sn-Zn and Sn-Bi-Sb alloys

Autorzy Bukat, K.  Moser, Z.  Gąsior, W.  Sitek, J.  Kościelski, M.  Pstruś, J. 
Treść / Zawartość http://www.imim.pl/archives http://journals.pan.pl/dlibra/journal/97808
Warianty tytułu
PL Kierunki badań zwilżalności lutowi bezołowiowych. Badania podstawowe i aplikacyjne. Część II. Korelacje pomiędzy napięciem powierzchniowym, napięciem międzyfazowym i zwilżalnością stopów Sn-Zn i Sb-Zn-Bi-Sb
Języki publikacji EN
Abstrakty
EN The surface tension of a mol ten alloy plays an important role in determining the wetting behavior of solders. The systematic measurements of surface tension by the maximum bubble pressure method, in Ar + H2 atmosphere, were performed at the Institute of Metallurgy and Materials Science, Polish Academy of Sciences in Kraków (IMIM PAS). In parallel, the surface tension and interfacial tension were measured by the Miyazaki method, using wetting balance techniąue, in air and in N2 atmospheres, at the Tele and Radio Research Institute (ITR) in Warsaw. Both of these methods were used for a comparative analysis of the Sn-Zn and Sn-Zn-Bi-Sb alloys manufactured by Institute of Non-Ferrous Metal in Gliwice (INMET INM). The authors would like to know how the addition of Bi and Sb elements to the eutectic Sn-Zn alloy influences the changes of the surface tension and wettability on copper substrate. It has been found that addition of Bi and Sb to the Sn-Zn alloy decreases surface tension. A morę evident decreasing tendency of surface tension was noted in wetting balance(meniscographic) measurements, especially of an interfacial tension measured in presence of a flux. The results of the surface tension from both methods are comparable. Strong interaction between Bi and Sb elements in the Sn-Zn-Bi-Sb alloys was demonstrated by variance analysis (ANOVA). The wettability results of investigated zinc alloys on Cu substrate were unexpected: the better wettability of eutectic Sn-Zn alloy than this modified by addition of Bi and Sb Sn-Zn was obtained. It appeared therefore that modified Sn-Zn-Bi-Sb solders were useless for soldering from technological point of view. So, the next wettability investigation will concentrate on new Sn-Zn-Bi alloy compositions with smali amount of Zn. The surface tension of this alloy is not known.
PL Napięcie powierzchniowe ciekłych stopów odgrywa ważną rolę w zwilżalności lutowi. Systematyczne badania napięcia powierzchniowego za pomocą metody maksymalnego ciśnienia w pęcherzykach gazowych w atmosferze argonu z wodorem zostały przeprowadzone w Instytucie Metalurgii i Inżynierii Materiałowej Polskiej Akademii Nauk (IMIM PAN) w Krakowie. Równolegle prowadzono pomiary napięcia powierzchniowego i napięcia międzyfazowego za pomocą metody Miyazaki techniką meniskograficzną w powietrzu i w atmosferze azotu w instytucie Tele i Radiotechnicznym w Warszawie. Wyniki z obu instytutów zostały porównane dla stopów Sn-Zn i Sn-Zn-Bi-Sb wykonanych w Instytucie Metali Nieżelaznych w Gliwicach (INMET IMN). Celem tych badań było wykazanie w jakim stopniu dodatki Bi i Sb do eutektyki Sn-Zn wpływają na zmiany napięcia powierzchniowego i zwilżalności na podkładach z miedzi. Wykazano, że dodatki Bi i Sb do stopów Sn-Zn obniżają napięcie powierzchniowe. Znacznie wyraźniejszą tendencję obniżania napięcia powierzchniowego zanotowano w pomiarach meniskograficznych, a w szczególności w napięciu międzyfazowym z użyciem topnika. Wyniki napięcia powierzchniowego z obu metod są porównywalne.
Słowa kluczowe
PL zwilżalność lutowi bezołowiowych   napięcie powierzchniowe   napięcie międzyfazowe   stopy Sn-Zn   stopy Sn-Zn-Bi-Sb  
EN wettability of Pb-free solders   surface tension   surface layers   Sn-Zn alloys   Sn-Zn-Bi-Sb alloys  
Wydawca Polish Academy of Sciences, Committee of Metallurgy, Institute of Metallurgy and Materials Science
Czasopismo Archives of Metallurgy and Materials
Rocznik 2008
Tom Vol. 53, iss. 4
Strony 1065--1074
Opis fizyczny Bibliogr. 28 poz., rys.,tab.
Twórcy
autor Bukat, K.
autor Moser, Z.
autor Gąsior, W.
autor Sitek, J.
autor Kościelski, M.
autor Pstruś, J.
  • TELE AND RADIO RESEARCH INSTITUTE, 03-150 WARSZAWA, 11 RATUSZOWA STR., POLAND
Bibliografia
[1] Z. Moser, W. Gąsior, J. Pstruś, S. Księżarek, Surface Tension Measurements of the Eutectic Alloy (Ag-Sn 96.2 at. %) with Cu addi-tions. Journal of Electronic Materials 31, 11, 1225-1229 (2002).
[2] W. Gąsior, Z. Moser, J. Pstruś, K. Bukat, R. Kisiel, J. Sitek, (SnAg)eut + Cu Soldering Materials, Part I: Wettability Studies. Journal of Phase Eąuilibria and Diffusion 25, 2, 115-119 (2004).
[3] Z. Moser, W. Gąsior, K. Bukat, J. Pstruś, R. Kisiel, J. Sitek, K. Ishida, I. Ohnuma, Pb-Free Solders: Part 1. Wettability Testing of Sn-Ag-Cu Alloys with Bi Additions. Journal of Phase Eąuilibria and Diffusion 27, 2, 133-139 (2006).
[4] Z. Moser, W. Gąsior, J. Pstruś, I. Ohnuma, K. Ishida, Influence of Sb Additions on Surface Tension and Density of Sn-Sb, Sn-Ag-Sb and Sn-Ag-Cu-Sb Alloys: Experiment vs. Modeling. Int. J. Mat. Res. (formely Z. Metallkd.) 97, 4, 365-370 (2006).
[5] M. Miyazaki, M. Mizutani, T. Takemo-t o, A. Matsunawa, Measurement of Surface Tension with Wetting Balance. Q.J. Japan Weld. Soc. 15, 681-687 (1997).
[6] Z. Moser, W. Gąsior, K. Bukat, J. Pstruś, R. Kisiel, J. Sitek, K. Ishida, I. Ohnuma, Pb-free Solders: Part III. Wettability Testing of Sn-Ag-Cu-Bi Alloys with Sb Additions, Journals of Phase Eąuilibria and Dffusion 28, 5 (2007).
[7] Z. Moser, W. Gąsior, K. Bukat, J. Pstruś, J. Sitek, Trends in wettability studies of Pb-free solders. Basic and application. Part 1 Arch. Mettal. and Mater. 4, 1055-1063 (2008)
[8] K. Bukat, J. Sitek, M. Kościelski, Z. Moser, W. Gąsior, Evaluation of influence of Bi and Sb addition to SnAgCu and SnZn alloys on their surface tension and wetting properties using analysis of variance (ANOYA) Soldering and Surface Mount Technology 20, 4, 9-19 (2008).
[9] S. Ganesan, M. Pecht, Lead-free Electronics. John Wiley & Sons, Inc., Publication, (2006).
[10] J. S. Hwang, Modern Solder Technology for Com-petitive Electronics Manufacturing. McGraw-Hill, New York, 1996.
[11] J. S. Hwang, Environment-Friendly Electronics: Lead-Free Technology. Electrochemical Publications Ltd. 2001.
[12] X. Wei, H. Huang, L. Zhou, M. Z hang, X. Liu, On the advantages of using a hypoeutectic Sn-Zn as lead-free solder materiał. Materials letters, 61, 655-658 (2007).
[13] G. Y. Li, B. L. Chen, X. Q. Shi, S. C. K. Wong, Z. F. Wang, Effect of Sb addition on tensile strength of Sn-3.5Ag-0.7Cu solder alloy and joint. Thin Solid Films 504, 421-425 (2006).
[14] A. Z. Miric, A. Grusd, Lead-free alloys. Soldering & Surface Mount Technology 10/1, 19-25 (1998).
[15] C. Y. Liu, M. C. Wang, M. H. Hon, Reliability of Adhesion Strength of Sn-9Zn-l.5Ag-0.5Bi/Cu during Isothermal Aging. J. Electronic Materials 35,5, 966-971 (2006).
[16] M. N. Islam, Y. C. Chan, M. J. Rizvi, W. Jillek, Investigations of interfacial reactions of Sn-Zn based and Sn-Ag-Cu lead-free solder alloys as replace-ment for Sn-Pb solder. Journal of Alloys and Com-pounds 400, 136-144 (2005).
[17] J. Zhou, Y Sun, F. X u e, Properties of Iow melting point Sn-Zn-Bi solders. Journal of Alloys and Com-pounds 397, 260-264 (2005).
[18] S. P. Yu, C. L. Liao, M. H. Hon, M. C. Wang, The effects of flux on the wetting characteristics of near-eutectic Sn-Zn-In solder on Cu substrate. J. Matter Sci. 35, 4217-4224 (2000).
[19] T. C. Chang, M. C. Wang, M. H. Hon, Ther-mal properties and interfacial reaction between the Sn-9Zn-xAg lead-free solders and Cu substrate. Metal-lurgica and Materials Transactions A. 36 A, 3019-3029 (2005).
[20] S. P. Yu, H. J. Lin, M. H. Hon, M. C. Wang, Effects of process parameters on the soldering behaviour of the eutectic SnZn solder on Cu substrate. Journal of materials Science: Materials in Electronics 11, 461-471 (2000).
[21] C. M. Chuang, H. T. Hung, P. C. Liu, K. L. Lin, The Interfacial Reaction Between Sn-Zn-Ag-Ga-Al Solders and Metallised Cu Substrates. J. Electronic Materials. 33, 1,7-13(2004).
[22] J. M. Song, P. C. Liu, C. L. Shih, K. L. Lin, Role of Ag in the Formation of Interfacial Intermetallic Phases in Sn-Zn Soldering. J. Electronic Materials 34, 9, 1249-1254 (2005).
[23] J. H. Vincent, B. P. Richards, D. R. Wallis, I. A. Gunter, A. Warwick, H. A. H. Steen, P G. Harris, M. A. Whitmore, S. R. Billington, A. C. Harman, E. Knight, Alternative Solders for Electronic Assemblies. Circuit World 19, 3, 32-34 (1993).
[24] Z. Moser, W. Gąsior, K. Bukat, J. Pstruś, R. Kisiel, J. Sitek, K. Ishida, I. Ohnuma, Pb-free Solders: Part I. Wettability Testing of Sn-Ag-Cu Alloys with Bi Additions. Journal of Phase Equilibria and Diffusion. 27, 2, 133-139 (2006).
[25] R. Mayappan, A.B. Ismail,Z.A. AhmadJ. Ariga, L. B. Hussain, Effect of sample perime-ter and temperaturę on SnZn based lead-free solders. Materials Letters, 60, 2383-2389 (2004).
[26] D. Q. Yu, H. P Xie, L. Wang, Investigation of interfacial microstructure and wetting property of newly developed Sn-Zn-Cu solders with Cu substrates. Journal of Alloys and Compounds 385, 119-125 (2004).
[27] Y. Nakamura, Y Sakakibara, Y Watanabe, Y Anmamoto, Microstructure of solder joints with electronic components in lead-free solders. Soldering & Surface Mount Technology. 10/1, 10-12 (1998).
[28] G. L. Bailey, H. C. Watkins, J. Inst. Met. 80, 57 (1951).
Kolekcja BazTech
Identyfikator YADDA bwmeta1.element.baztech-article-BSW3-0051-0012
Identyfikatory