Ultrasonic-accelerated metallurgical reaction of Sn/Ni composite solder: Principle, kinetics, microstructure, and joint properties

金属间化合物 材料科学 焊接 微观结构 熔点 复合数 复合材料 冶金 抗剪强度(土壤) 接头(建筑物) 超声波传感器 合金 建筑工程 环境科学 物理 声学 土壤科学 工程类 土壤水分
作者
Wenwu Zhang,Yongzhi Cao,Jiayi Huang,Weiwei Zhao,Xiangli Liu,Mingyu Li,Hongjun Ji
出处
期刊:Ultrasonics Sonochemistry [Elsevier BV]
卷期号:66: 105090-105090 被引量:17
标识
DOI:10.1016/j.ultsonch.2020.105090
摘要

The high-melting-point joints by transient-liquid-phase are increasingly playing a crucial role in the die bonding for the high temperature electronic components. In this study, three kinds of Sn/Ni composite solder pastes composed of different sizes of Ni particles were synthesized to accelerate metallurgical reaction among Sn/Ni interfaces under the ultrasonic-assisted transient liquid phase (U-TLP) soldering. The temperature evolution, microstructure and mechanical property in joints composed by these composite solder pastes with or without ultrasonic energy were systemically investigated. The intermetallic joint consisted of high-melting-point sole Ni3Sn4 intermetallic compound with a little residual Ni was obtained under the conditions of no pressure and lower power (200 W) in a high-temperature duration of only 10 s, its shear strength was up to 45.3 MPa. Ultrasonic effects significantly accelerated the reaction among the interfaces of liquid Sn and solid Ni, which attributed to the temperature rise caused by acoustic cavitation because of large number of liquid/solid interfaces during U-TLP, resulting in accelerated solid/liquid interfacial diffusion and growth of intermetallic compounds. This intermetallic joint formed by U-TLP soldering has a promising potential for applications in high-power device packaging.

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