Interfacial Microstructure Evolution between Liquid Au-Sn Solder and Ni Substrate

액상 Au-Sn 솔더와 Ni 기판의 계면현상에 대한 고찰

Eutectic Au-20Sn(compositions are all in weight percent unless specified otherwise) solder alloys were soldered on the Ni substrate with various time and temperature. The composition, phase identification and morphology of intermetallic compounds(IMC) at the interface were examined using Scanning Electron Microscopy(SEM). There were two types of IMCs, $(Au,Ni)_3Sn_2$ and $(Au,Ni)_3Sn$ at the interface. The transition in morphology of $(Au,Ni)_3Sn_2$ has been observed at $300{\~}400^{\circ}C$. The morphology transition of $(Au,Ni)_3Sn_2$ is due to the decrease of enthalpy of formation of $(Au,Ni)_3Sn_2$ phase and has been explained well by Jackson's parameter with temperature. Because the number of diffusion channel is different at each soldering temperature, IMC thickness is nearly same at all temperature.

공정 Au-20Sn 솔더합금을 솔더링 시간과 온도를 달리하여 Ni위에서 솔더링하였다. 주사전자현미경 (SEM)을 사용하여 계면에 생성된 IMC의 조성, 상, 모양에 대해 조사하였다. 계면에는 $(Au,Ni)_3Sn_2$와 $(Au,Ni)_3Sn_2$의 두 가지 IMC가 생성되었다. 그 중 첫 번째 생성된 IMC인 $(Au,Ni)_3Sn_2$상은 솔더링 온도에 따라 모양의 변화가 관찰되었다. 이러한 모양의 변화로 인한 확산통로수의 변화는 모든 솔더링 온도에서 거의 비슷한 IMC 두께를 가지도록 한다. IMC, $(Au,Ni)_3Sn_2$상의 모양변화는 온도 증가에 의한 생성엔탈피의 감소 때문인데, 이는 Jackson's parameter로써 잘 설명될 수 있다.