Hűtési folyamat meredekségének hatása a forraszötvözetek szemcseszerkezetére

OData támogatás
Konzulens:
Dr. Krammer Olivér
Elektronikai Technológia Tanszék

Az elektronikai technológiában kitüntetett szerepe van a forraszanyagoknak, melyek döntően meghatározzák a forrasztott kötések mechanikai és elektromos tulajdonságait. Az ólommentes forraszanyagok megjelenésével új kutatások váltak szükségessé, melyek célja, hogy több információt szerezhessünk a különböző összetételű és adalékolású forraszötvözetekben a forrasztási folyamat alatt bennük lezajló fizikai és kémiai változásokról. Ma már ismert, hogy a forrasztott kötésben a megszilárdulási fázis alatt intermetallikus vegyületek keletkeznek, melyek mind elektromos, mind mechanikai tulajdonságaikban eltérnek az őket alkotó fémekétől, így nagymértékben befolyásolják a forrasztott kötés minőségét. Az is ismert, hogy e vegyületek mikroszerkezete a hűtési meredekségtől nagyban függ Az eddigi kutatások többnyire kvalitatív minősítést végeztek a forraszanyagokon, ezért fontosnak tartom olyan kutatás elvégzését, mellyel az intermetallikus vegyületek kvantitatív elemzése lehetséges.

Kutatásom során Sn3,5Ag eutektikus forraszanyagon végeztem kísérleteket. A különböző meredekséggel hűtött mintákban előforduló Ag3Sn intermetallikus vegyületek méreteinek kvantitatív vizsgálatával foglalkoztam. Kidolgoztam egy minta előkészítési eljárást, mellyel a vizsgálni kívánt forraszanyag felhevítése és különböző meredekségű hűtése lehetséges a forrasz hőmérsékletének a teljes folyamat alatti pontos regisztrálásával. A minták keresztcsiszolatáról optikai mikroszkóppal készítettem képeket és analizáltam az általam alkotott képelemzési algoritmussal MATLAB környezetben. A vizsgálat során információt kaptam az intermetallikus vegyületek átlagos területéről, kiterjedéséről, és jellemző eloszlásáról, melyet az előforduló területek hisztogramjára illesztett exponenciális görbe segítségével paramétereztem.

A vizsgálat a korábbi kvalitatív elemzésekkel összhangban kimutatta, hogy a hűtési sebesség növekedésével az Ag3Sn intermetallikus vegyületek szemcsésedése, és méretbeli csökkenése figyelhető meg. A leglassabb hűtés (250-230 °C között mérve ~0,4 °C/s) esetén az átlagos alakzatterület 1,43 µm2-nek adódott, meg leggyorsabb hűtés esetén (~4,5 °C/s) ez az érték 0,84 µm2. Vonal menti átlagos befogott úthosszuk is csökkent 0,97 µm-ről 0,8 µm-re.

Az alakzatok szemcsésedése miatt a nagyobb hűtési meredekségek esetében megnőtt a kis területű alakzatok száma és csak elenyésző számban voltak fellelhetők nagyobb, tűszerű alakzatok. Ez az előforduló területekből készült hisztogram amplitúdóján és lecsengésén is megmutatkozott: kis meredekségű hűtés esetén az amplitúdó és a lecsengés rendre 470 és

0,17, míg gyors hűtés esetén ugyanezek az értékek 1036 és 2,6 voltak.

Letölthető fájlok

A témához tartozó fájlokat csak bejelentkezett felhasználók tölthetik le.