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Sample preparation induced artefacts in soft SAC solders from uncooled and cooled Argon ion milling

  • Materials Center Leoben Forschungs GmbH
  • CD-Labor für Nachhaltige Hartstoffschichten
  • Kompetenzzentrum für Automobil- und Industrieelektronik GmbH
  • Infineon Technologies AG Austria, Villach

Publikation: Beitrag in FachzeitschriftArtikelForschungBegutachtung

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Abstract

Complex combinations of various materials in microelectronic packages pose challenges for sample preparation. Reliable cross-sectional sample preparation is critical for microstructural analysis, especially when utilising low-melting Sn-Ag-Cu (SAC) solders, which are easily deformed or damaged by mechanical grinding. Hence, this study explores the impact of femtosecond laser ablation for bulk material removal and subsequent Ar-ion milling for final cross-sectional polishing, comparing cooled and uncooled milling masks. We reveal that uncooled Ar-ion milling causes artefacts like increased surface roughness and fine Cu-rich structures due to surface heating combined with Cu redeposition on the preferentially milled, intruded SAC-surface. Cryogenic cooling of the milling mask to -100 °C reduces these effects, minimising curtaining and preserving microstructural details. However, we also
show that cooled milling may result in the displacement of recrystallised grains at grain boundaries due to the thermal expansion anisotropy of β-Sn. Thus, milling parameters must be carefully tailored to the desired preservation of microstructure, cracks and strain.
OriginalspracheEnglisch
Aufsatznummer41275
Seitenumfang11
FachzeitschriftScientific reports
Jahrgang2025
Ausgabenummer15
DOIs
PublikationsstatusElektronische Veröffentlichung vor Drucklegung. - 21 Nov. 2025

Bibliographische Notiz

Publisher Copyright:
© The Author(s) 2025.

UN SDGs

Dieser Output leistet einen Beitrag zu folgendem(n) Ziel(en) für nachhaltige Entwicklung

  1. SDG 7 – Erschwingliche und saubere Energie
    SDG 7 – Erschwingliche und saubere Energie
  2. SDG 9 – Industrie, Innovation und Infrastruktur
    SDG 9 – Industrie, Innovation und Infrastruktur
  3. SDG 12 – Verantwortungsvoller Konsum und Produktion
    SDG 12 – Verantwortungsvoller Konsum und Produktion

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