電遷移效應對銀銅合金微結構的影響

Abstract

隨著電子構裝技術的精進，電子產品的微型化伴隨導線高電流密度，會引發「電遷移效應」－原子因通電而造成的擴散現象，本研究探討在打線接合中最有潛力來取代傳統金線的銀與銅之銀銅合金。過去文獻曾報導通電造成「合金過飽和」的現象，然而關於電遷移對合金影響的討論較少，本研究以通電中臨場掃描式電子顯微鏡 (in situ SEM)結合通電中臨場同步輻射X光繞射實驗 (in situ XRD)來探討電遷移對銀銅合金的影響。本實驗銀銅合金組成特意選擇為在銀銅二元相圖上是單相區的Ag97Cu3與兩相區的Ag75Cu25。臨場SEM結果顯示通電後Ag97Cu3 與Ag75Cu25皆有晶粒成長的現象，且在Ag75Cu25中觀察到噴泉狀 (micro-fountain)與麵條狀不曾觀察到的微結構，顯示傳統電遷移理論無法完整解釋發生的機制。臨場XRD分析顯示在通電過程中晶格處於一個晶格膨脹的狀態，且晶格膨脹程度隨電流密度增加而增加，應變量也隨之上升。Ag75Cu25通電後晶格膨脹之應變量大於Ag97Cu3晶格膨脹之應變量，而Ag75Cu25中富銀相通電引發之應變量又大於富銅相通電引發之應變量，表示銀原子與銅原子間存在著不均勻的應力分佈，而該應力梯度很有可能為造成臨場SEM觀察到晶粒成長、麵條狀微結構的主要原因。除此之外，通電後引發的應變量對合金微結構的改變與試片的失效時間有很大的影響，應變越大，失效時間越快。結合SEM與XRD結果顯示單相區的Ag97Cu3較兩相區的Ag75Cu25擁有更加的抗電遷移能力。

Date of Award	2016 Aug 23
Original language	Chinese
Supervisor	Shih-kang Lin (Supervisor)