SCOPUS
SCIE
Effects of Ni<sub>3</sub>Sn<sub>4</sub> and (Cu,Ni)<sub>6</sub>Sn<sub>5</sub> intermetallic layers on cross-interaction between Pd and Ni in solder joints
저자
Baek, Yong-Ho ; Chung, Bo-Mook ; Choi, Young-Sik ; Choi, Jaeho ; Huh, Joo-Youl
발행기관
학술지명
권호사항
발행연도
2013
작성언어
-주제어
등재정보
SCOPUS,SCIE
자료형태
학술저널
수록면
75-81(7쪽)
제공처
<P><B>Abstract</B></P> <P>We examined the effects of layers of intermetallic compound (IMC) Ni<SUB>3</SUB>Sn<SUB>4</SUB> and (Cu,Ni)<SUB>6</SUB>Sn<SUB>5</SUB> formed at the solder/Ni interface, on the cross-interactions between Pd and Ni during solid-state aging and reflow soldering. Two types of diffusion couples, Pd/Sn/Ni and Pd/Sn–Cu/Ni, were aged at 150°C to study the solid-state interactions. In contrast to the Pd/Sn/Ni couples in which a Ni<SUB>3</SUB>Sn<SUB>4</SUB> layer formed at the Ni interface, the Pd/Sn–Cu/Ni couple where a (Cu,Ni)<SUB>6</SUB>Sn<SUB>5</SUB> layer formed at the Ni interface exhibited no significant interaction between Pd and Ni. The (Cu,Ni)<SUB>6</SUB>Sn<SUB>5</SUB> layer acted as an effective barrier against Ni diffusion and thus inhibited the resettlement of (Pd,Ni)Sn<SUB>4</SUB> onto the Ni interface. For the interaction during reflow, Sn–3.5Ag and Sn–3.0Ag–0.5Cu solder balls were isothermally reflowed on an electroless Ni(P)/electroless Pd/immersion Au (ENEPIG) surface finish at 250°C, and the dissolution kinetics of the (Pd,Ni)Sn<SUB>4</SUB> particles converted from the 0.2-μm-thick Pd-finish layer were examined. The spalled (Pd,Ni)Sn<SUB>4</SUB> particles very quickly dissolved into the molten solder when the IMC layer formed on the Ni substrate was (Cu,Ni)<SUB>6</SUB>Sn<SUB>5</SUB> rather than Ni<SUB>3</SUB>Sn<SUB>4</SUB>. The dependence of the dissolution kinetics of the spalled (Pd,Ni)Sn<SUB>4</SUB> particles on the IMC layers was rationalized on the basis of a Sn–Ni–Pd isotherm at 250°C. The present study suggests that the formation of a dense (Cu,Ni)<SUB>6</SUB>Sn<SUB>5</SUB> layer at the solder/Ni interface can effectively alleviate the (Pd,Ni)Sn<SUB>4</SUB>-related degradation of solder joint reliability.</P> <P><B>Highlights</B></P> <P> <UL> <LI> Ni<SUB>3</SUB>Sn<SUB>4</SUB> acts as a source of Ni atoms, leading to a strong cross-interaction with Pd. </LI> <LI> (Cu,Ni)<SUB>6</SUB>Sn<SUB>5</SUB> is an effective Ni diffusion barrier, inhibiting Pd resettlement. </LI> <LI> Dissolution kinetics of (Pd,Ni)Sn<SUB>4</SUB> was interpreted based on the Sn–Ni–Pd isotherm. </LI> <LI> Cu addition to solder alleviates the (Pd,Ni)Sn<SUB>4</SUB>-related risk of reliability deterioration. </LI> </UL> </P>
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