Sn-xAg-0 7Cu無鉛銲料銲點時效影響與低週疲勞破壞之研究

Abstract

本研究目的在於探討Ag含量(0~3 Wt %)對Sn-xAg-Cu無鉛銲料與銅片銲接成單點剪切試件後，利用120℃時效(25、100、225小時)前後對銲點界面層厚度及機械性質之影響，並透過低週疲勞試驗及後續斷口形貌分析，以評估銲料低週疲勞之可靠度表現。 剪切試驗中，Sn-0 7Cu銲料微結構方面，是由Cu6Sn5與β-Sn所組成；而Sn-Ag-Cu銲料部分，隨Ag添加上升，Ag3Sn與Cu6Sn5之網狀共晶組織越密集，使銲料強度提升。實驗結果顯示，四種銲料剪切強度隨Ag含量添加而上升，但延性卻隨之下降，因緻密的網狀共晶組織阻止差排滑移所致。 低週疲勞試驗中，Sn-0 7Cu二元合金無Ag3Sn之析出強化，因此斷口分析中，銲料內部強度低於IMC層之強度，使裂紋向銲料內部發展，故疲勞強度及壽命為本實驗中最低的合金成份。而在Sn-Ag-Cu三元合金銲料部分，三種銲料皆屬於混合破壞模式，疲勞強度隨Ag含量添加而上升，起始裂紋會於銲料內部靠近邊界處生成，而Ag含量上升，銲料內部緻密的網狀共晶組織會使裂紋向IMC層處生長，使裂紋提早與IMC和銲料間之裂紋合成，促使裂紋快速發展，因此SAC307銲料之疲勞壽命較SAC207及SAC157銲料低。而經時效後之低週疲勞試驗結果顯示， IMC層產生相變化，六角柱狀之Cu6Sn5轉為單斜晶狀之Cu6Sn5，以柱狀成長進入銲料內部，使IMC層及銲料介面間不連續性上升，導致於IMC層處產生脆性斷裂，降低整體疲勞壽命。 綜合剪切試驗、介面層觀察、低週疲勞試驗及斷口分析，研究結果顯示Sn-1 5Ag-0 7Cu擁有較佳之抵抗疲勞能力。

Date of Award	2016 Aug 30
Original language	Chinese
Supervisor	Hwa-Teng Lee (Supervisor)