Browsing by Author "Vuorinen, Vesa; DI"

Filter results by typing the first few letters
Now showing 1 - 1 of 1
  • Seosaineiden ja epäpuhtauksien vaikutus kuparin ja tinan välisiin reaktioihin
    (2006) Hurtig, Johannes
     Master's thesis
    Tässä työssä tutkittiin eräiden elektroniikkakokoonpanoissa yleisesti esiintyvien metallien vaikutusta juoteliitoksen peruselementtien, kuparin ja tinan välisiin reaktioihin. Näitä metalleja olivat nikkeli, kulta, hopea, rauta ja sinkki. Tavoitteena oli selvittää näiden seosaineiden vaikutukset yhdistekerrosten kasvuun sekä rajapinnassa esiintyvien huokosten muodostumiseen. Työssä käytiin läpi elektroniikan kokoonpanoprosessia, juoteliitokselle tyypillisiä kuormitustilanteita ja käytettyjä luotettavuustestejä kirjallisuuteen ja tieteellisiin julkaisuihin perustuen. Myös diffuusioilmiön perusteita sekä Kirkendallin efektiä tarkasteltiin mahdollisena huokosten aiheuttajana. Lisäksi tarkasteltiin aiemmissa tutkimuksissa havaittuja seosaineiden vaikutuksia juoteliitoksen luotettavuuteen ja mikrorakenteeseen. Yhdisteiden kasvun ja huokosten esiintymisen tutkimiseksi kuparia ja tinaa seostettiin edellä mainituilla metalleilla ja näistä seoksista valmistettiin erilaisia juote-substraatti -kombinaatioita. Juottamisen jälkeen näitä pareja hehkutettiin vielä kiinteässä tilassa 125-150°C:n lämpötilassa 0-2560 tuntia. Pareista tehtyjä poikkileikkausnäytteitä tutkittiin pyyhkäisyelektronimikroskoopilla. Nikkelillä oli seosaineista voimakkain vaikutus rajapintareaktioihin. Jo 0,1 atomiprosentin nikkeliosuus kuparissa riitti ohentamaan Cu3Sn-kerrosta. Seoksilla Cu1Ni ja Cu2,5Ni havaittiin puolestaan huokosia yhdistekerrosten ja kuparin rajapinnassa. Suurimmat, viiden ja kymmenen prosentin nikkelipitoisuudet aiheuttivat Cu6Sn5-kerroksen äärimmäisen nopean kasvun, mutta syrjäyttivät kokonaan Cu3Sn-kerroksen. Nikkelin liukeneminen Cu6Sn5-kerrokseen Cu5Ni- ja Cu10Ni-seosten tapauksessa teki siitä mikrorakenteeltaan hyvin epäyhtenäisen. Muiden seosaineiden vaikutukset yhdisteiden paksuuskasvuun olivat puolestaan lieviä eikä huokosia esiintynyt millään muulla kuin nikkeliä sisältävillä seoksilla. Työn tärkeimmät johtopäätökset liittyvät nikkelipitoisuuden vaikutuksiin liitosrajapinnan yhdisteisiin ja rakenteeseen. Näiden tulosten pohjalta on myös mahdollista suunnitella tarkentavia jatkotutkimuksia esimerkiksi ilmiöiden esiintymiselle kriittisten nikkelipitoisuuksien määrittämiseksi.