高溫鉛錫銲料之機械性質與顯微組織研究

Translated title of the thesis: Mechanical Properties and Microstructure of Lead-Tin Solders at High Temperature
  • 王 怡茹

Student thesis: Master's Thesis

Abstract

本研究的目的是在探討高溫銲料95Pb-5Sn及92 5Pb-5Sn-2 5Ag與銅銲接後，利用高溫熱儲存後評估顯微結構、界面層厚度及機械性質之影響。實驗結果將作為後續研究的理論基礎與比較。其中儲存溫度為200℃，儲存時間為1、25、100、225及400小時。 研究結果顯示，在95Pb-5Sn原材之析出物為β-Sn，且多由晶界析出，熱儲存後其晶粒大小有逐漸變大的趨勢，但析出物並無明顯成長；92 5Pb-5Sn-2 5Ag原材之析出物為β-Sn、Ag3Sn及ξ-Ag，熱儲存前後晶粒皆不明顯，但熱儲存後析出物有明顯地粗大化。95Pb-5Sn及92 5Pb-5Sn-2 5Ag之銲接試件具有相同的金屬間化合物組成，即為Cu3Sn，隨著熱儲存時間增加，金屬間化合物層越厚，且慢慢的產生剝離的現象。在100小時前，兩者的厚度相當，約在2~4μm；在100小時開始，92 5Pb-5Sn-2 5Ag厚度成長的比95Pb-5Sn的快。到400小時，95Pb-5Sn試件成長至約12μm，而92 5Pb-5Sn-2 5Ag試件已成長到約24μm。 在機械性質試驗中，未熱儲存前，92 5Pb-5Sn-2 5Ag接合強度較95Pb-5Sn接合強度高，其微硬度也比95Pb-5Sn高些，推斷是因為有Ag3Sn及ξ-Ag的析出使得銲料有強化效果。但從100小時後，92 5Pb-5Sn-2 5Ag強度開始比95Pb-5Sn強度低。各接點在經高溫熱儲存後強度皆有下降之趨勢，但微硬度改變不大。而破壞模式也從銲料模式轉變為混合模式，破斷主因為界面層Cu3Sn。 綜合本研究結果，高溫熱儲存下使金屬間化合物生長並開始產生剝離，使得局部弱化，接合強度下降，破壞也發生在金屬間化合物層。推斷金屬間化合物生成、接合強度及破斷模式皆會相互影響。
Date of Award2015 Aug 24
Original languageChinese
SupervisorHwa-Teng Lee (Supervisor)

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