SAC305 ve SAC405 kurşunsuz lehim alaşımlarının ıslatma özelliklerinin Cu (bakır) altlık üzerinde incelenmesi
Investigation of the wetting behaviours of SAC305 and SAC405 ternary lead-free solder alloys on Cu substrate
Yazar: HASAN ABUT
Danışman: PROF. DR. ZİYADDİN RECEBLİ ; DR. ÖĞR. ÜYESİ AHMET MUSTAFA ERER
Karabük Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Enerji Sistemleri Mühendisliği Ana Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2018
Konu: Fizik ve Fizik Mühendisliği = Physics and Physics Engineering

Özet:
Bu çalışmada Sn-3Ag-0,5Cu (SAC305) ve Sn-4Ag-0,5Cu (SAC405) üçlü kurşunsuz lehim alaşımlarının ıslatma özellikleri bakır (Cu) altlık üzerinde 250, 280 ve 310 ℃ sıcaklıklarda, argon (Ar) ortamında incelenmiştir. Temas açısı değerleri sessile damla metodu ile ölçülmüş ve mikroyapı analizleri, arayüzey reaksiyonları ve ergime sıcaklıkları sırasıyla taramalı elektron mikroskobu (SEM + EDX), X-ışını kırınımı (XRD) ve diferansiyel tarama kalorimetresi (DSC) yöntemleri ile incelenmiştir.

Ergimiş lehim alaşımı damlasının Cu altlık üzerine düşmesi esnasında damla görüntüleri yüksek hızlı kamera (Maks.1200 kare/saniye) ile çekilmiş, alaşım damlasının bakır altlık ile oluşturduğu temas açısı (θ) değerleri Corel Draw X5 programı kullanılarak ölçülmüştür. Elde edilen temas açısı değerlerini zamana göre  
değişim grafikleri çizilmiş, işlem sıcaklıklarına göre değerlendirilmiştir. Bu değerlendirmeler sonucunda en iyi ıslatma sonuçları yani en düşük temas açısı değerleri yüksek sıcaklıklarda elde edilmiş ve sonuçların ergime sıcaklıkları ile orantılı olduğu tespit edilmiştir. Mikroyapı ve ara yüzey etkileşimleri incelendiğinde alaşım damlası ve bakır altlık arasında Cu6Sn5, Cu3Sn ve Ag3Sn intermetalik bileşiklerinin oluşumları gözlenmiştir.

Cu6Sn5 fazı alaşım damlasına tutunurken, Cu3Sn fazı bakır altlığa tutunmuş ve Cu6Sn5 fazına göre çok daha ince olduğu XRD, SEM ve EDX analizlerinin sonucundan anlaşılmaktadır.

Sonuç olarak mikroyapı ve arayüzey incelemeleri ile temas açısı değişimleri incelendiğinde SAC405 alaşımının SAC305 alaşımına göre daha iyi ıslatma özellikleri gösterdiği belirlenmiştir.

Abstract:
In present study, wetting behaviours of molten Sn-3Ag-0.5Cu (SAC305) and Sn-4Ag-0.5Cu (SAC405) ternary Pb-free solder alloy were investigated at predetermined temperatures (230, 250 and 280 oC) on Cu substrate. The contact angles of alloys were measured by using of the sessile drop method and the microstructure analyzes, interface reactions and melting temperatures were examined by scanning electron microscopy (SEM + EDX), X-ray diffraction (XRD) and differential scanning calorimetry (DSC) methods respectively.

The contact angle (θ) values of the alloy droplet formed with the copper pad were measured using a Corel Draw X5 program while the molten solder alloy droplet was  
dropped onto the Cu substrate. The contact angle values were measured with a time-lapse camera (max. 1200 fps) are plotted and evaluated according to the process temperatures. As a result of these evaluations, the best wetting results, ie the lowest contact angle values, were obtained at high temperatures and the results were found to be proportional to melting temperatures. When microstructure and interfacial interactions are examined, intermetallic compounds of Cu6Sn5, Cu3Sn and Ag3Sn are observed between the alloy drip and the copper matrix.

The XRD, SEM and EDX analyzes indicate that the Cu6Sn5 phase is retained in the alloy droplet while the Cu3Sn phase is attached to the copper sub- strate and is much thinner than the Cu6Sn5 phase.
As a result, it was determined that SAC405 alloy showed better wetting properties than SAC 305 alloy when the contact angle changes with microstructure and interface analyzes were examined.