อิทธิพลของอนุภาคนาโน Mn-doped TiO2 และ In ต่อจุดหลอมเหลว ความสามารถในการพิมพ์ และความสามารถในการเปียกของโลหะบัดกรีไร้สารตะกั่วแบบครีม SAC305
คำสำคัญ:
โลหะบัดกรีไร้สารตะกั่ว, อนุภาคนาโน, ความสามารถในการเปียก, ความสามารถในการพิมพ์บทคัดย่อ
บทความนี้ได้ศึกษาเกี่ยวกับอิทธิพลของอนุภาคนาโน Mn-doped TiO2 และ In ต่อจุดหลอมเหลว ความสามารถในการพิมพ์ และความสามารถในการเปียกของโลหะบัดกรีไร้สารตะกั่วแบบครีม SAC305 บนแผ่นรองทองแดง สำหรับส่วนผสมของโลหะบัดกรีเชิงประกอบนาโนจะถูกแบ่งออกเป็น 2 กลุ่มโดยกลุ่มแรกจะผสม Mn-doped TiO2 ในอัตราส่วน 0.05 wt%, 0.1 wt%, 0.5 wt% และ 1 wt% และในกลุ่มที่สองจะผสม In ที่มีอัตราส่วน 0.5 wt% ลงในแต่ละส่วนผสมของกลุ่มแรก โดยจุดหลอมเหลวของโลหะบัดกรีถูกทดสอบด้วยเครื่อง Differential scanning calorimeter (DSC) และความสามารถในการพิมพ์ศึกษาจากการวัดอัตราส่วนของน้ำหนักโลหะบัดกรีหลังดึงแม่พิมพ์ออกเทียบกับน้ำหนักของโลหะบัดกรีก่อนดึงแม่พิมพ์ออก โดยโลหะบัดกรีในแต่ละส่วนผสมทำการบัดกรีด้วยวิธี Reflow ที่อุณหภูมิ 260 oC เป็นเวลา 30 วินาที ซึ่งหลังการบัดกรีความสามารถในการเปียกของแต่ละชิ้นงานจะถูกศึกษาในรูปแบบของ Spread ratio, Spread factor และ Contact angle จากผลการศึกษาพบว่า Solidus temperature และ Liquidus temperature ของโลหะบัดกรีที่ผสมอนุภาคนาโนมีอุณหภูมิต่ำกว่าโลหะบัดกรี SAC305 อย่างไรก็ตามพบว่าช่วงอุณหภูมิการหลอมของโลหะบัดกรีที่ผสมอนุภาคนาโนมีค่าที่สูงกว่าโลหะบัดกรี SAC305 ความสามารถในการเปียกของโลหะบัดกรีถูกปรับปรุงให้ดีขึ้นเมื่อมีอนุภาคนาโน Mn-doped TiO2 ผสมอยู่ในปริมาณน้อยๆแต่เมื่อปริมาณ Mn-doped TiO2 เพิ่มมากขึ้นทำให้ความสามารถในการเปียกมีค่าที่ลดลง และพบว่าเมื่อทำการผสม In ร่วมกับ Mn-doped TiO2 ลงในโลหะบัดกรีทำให้ความสามารถในการเปียกมีค่าที่ต่ำกว่าในกรณีที่ผสมเฉพาะ Mn-doped TiO2 โดยความสามารถในการพิมพ์ของโลหะบัดกรีมีค่าลดลงเมื่อทำการเติม In ร่วมกับ Mn-doped TiO2
References
[2] M. Abtew, and G. Selvaduray,“Lead-free solderin microelectronic,” Materials Science & Engineering R: Reports, vol. 27, pp. 95-141, 2000.
[3] R. Mahmudi, and S. Mahin-Shirazi, “Effect of Sb addition on tensile deformation behavior of lead-free Sn-3.5Ag solder alloy,” Materials and Design, vol. 32, pp. 5027-5032, 2011.
[4] H. Conrad, Z. Guo, Y. Fahmy, and D. I. Yang, “Influence of microstructure size on the plastic deformation kinetics, fatigue crack growth rate, and low-cycle fatigue of solder joint,” Journal of Electronic Materials, vol. 28, pp. 1062-1070, 1999.
[5] J. L. Marshall, J. Calderon, J. Sees, G. Lucey, and J. S. Hwang, “Composite solder,” IEEE Transaction on Components, Hybrids, and Manufacturing Technology, vol. 14, pp. 698-702, 1991.
[6] Z. Moser, P. Sebo, W. Gasior, P. Svec, and J. Pstrus, “Effect of indium on wettability of Sn-Ag-Cu solders,” Experiment vs Modeling Part I, CALPHAD: Computer Coupling of Phase Diagrams and Thermochemistry, vol. 33, pp. 63-68, 2009.
[7] H. S. Betrabet, S. M. McGee, and J. K. McKinlay, “Processing dispersion-strengthened Sn-Pb solder to achieve microstructural refinement and stability,” Scripta Metallurgica et Materialia, vol. 25, pp. 2323-2328, 1991.
[8] H. Mavoori, and S. Jin, “New, creep-resistant, low melting point solder with ultrafine oxide dispersions,” Journal of Electronic Materials, vol. 27, pp. 1216-1222, 1998.
[9] K. Kanlayasiri, T. Ariga, and M. Ongkolwongrojn, “Influence of indium addition on characteristics of Sn-0.3Ag-0.7Cu solder alloy,” Journal of Alloys and Compounds, vol. 485, pp. 225-239, 2009.
[10] S. M. L. Nai, J. Wei, and M. Gupta, “Influence of ceramic reinforcements on the wettability and mechanical properties of novel lead-free solder composites,” Tin Soild Films, vol. 504, pp. 401-404, 2006.
[11] S. M. L. Nai, J. Wei, and M. Gupta, “Improving the performance of lead-free solder reinforced with multi-walled carbon nanotubes,” Materials. Science and Engineering: A, vol. 423, pp.166-169, 2006.
[12] T. B. Massalski, Binary alloy phase diagram, 2nd Edition, ASM International, Materials Park, 1990.
[13] A. J. Boesenberg, I. E. Anderson, and J. L. Harringa, “Development of Sn-Ag-Cu-X solder for electronic assembly by micro-alloying with Al,” Journal of Electronic Materials, vol. 41, pp. 1868-1881, 2012.
[14] R. Ashayer, S. H. Mannan, S. Sajjadi, M.P. Clode, and M. M. Miodownik, “Nanoparticle enhanced solders for high temperature environments,” 9th Electronics packaging technology conference, Singapore, pp. 109-113, 2007.
[15] S. Mallik, N. N. Ekere, R. Durairaj, A. E. Marks, and A. Seman, “Wall-slip effects in SnAgCu solder pastes used in electronics assembly applications,” Materials and Design, vol. 30, pp. 4502-4506, 2009.
[16] J. Liu, Y.L. Gao, and Q. J. Zhai, “Recent development of nano-solder paste for electroincs interconnect applications,” Electronics Packaging Technology Conference, pp. 84-93, 2008.
Downloads
เผยแพร่แล้ว
How to Cite
ฉบับ
บท
License
บทความที่ได้รับการตีพิมพ์เป็นลิขสิทธิ์ของคณะวิศวกรรมศาสตร์ สถาบันเทคโนโลยีพระจอมเกล้าเจ้าคุณทหารลาดกระบัง
ข้อความที่ปรากฏในบทความแต่ละเรื่องในวารสารวิชาการเล่มนี้เป็นความคิดเห็นส่วนตัวของผู้เขียนแต่ละท่านไม่เกี่ยวข้องกับสถาบันเทคโนโลยีพระจอมเกล้าเจ้าคุณทหารลาดกระบัง และคณาจารย์ท่านอื่นๆในสถาบันฯ แต่อย่างใด ความรับผิดชอบองค์ประกอบทั้งหมดของบทความแต่ละเรื่องเป็นของผู้เขียนแต่ละท่าน หากมีความผิดพลาดใดๆ ผู้เขียนแต่ละท่านจะรับผิดชอบบทความของตนเองแต่ผู้เดียว
