Sn-xAg-Cu無鉛銲料低週疲勞與破壞之研究

Translated title of the thesis: Low Cycle Fatigue Cracks of Sn-xAg-Cu Lead-Free Solder Joint
  • 林 育仙

Student thesis: Master's Thesis

Abstract

本研究目的在於探討Ag含量(0~3 Wt %)對Sn-xAg-Cu無鉛銲料微結構及特性的影響,並探討在常溫下使用改良後圓角桶狀銲點之疲勞性質,評估銲料低週疲勞之可靠度表現。 實驗試件利用直徑1 11±0 02 mm之錫球,與銅片銲接成單點剪切試件後,再進行銲點組織結構與IMC觀察,並評估其疲勞性質。在Sn-Ag-Cu銲料微結構方面,銲點是由Ag3Sn、Cu6Sn5與β-Sn所組成之網狀共晶組織。隨著Ag含量的增加,Ag3Sn析出愈多愈越密集,析出強化效果提升銲料之強度。而在Sn-0 7Cu二元合金中,因無Ag3Sn析出強化,故其為本實驗所使用之抗剪強度最低的合金成分。 低週疲勞測試中,因網狀共晶組織與IMC層相互影響,銲點疲勞壽命曲線及裂紋成長模式會有不同之趨勢。以OM與SEM觀察不同疲勞循環負載下之銲點的裂紋成長變化,發現裂紋成長模式取決於銲點幾何形狀、銲料基地強度與界面層強度三者,此外銲點形貌亦有影響,圓角桶狀銲點的疲勞裂紋往往從圓角處起始,而Ag含量較高之銲點易貫穿IMC層的方式成長;Ag含量減少時,銲點之疲勞裂紋則是往銲料內部成長,且會破壞於IMC層附近;Sn-0 7Cu二元合金,裂紋則是往銲料內部成長。 綜合銲料微結構、銲點受力分析、疲勞壽命曲線與裂紋成長機制分析,研究結果顯示,Ag添加量於1 5~2 0wt %時已可大幅增強Sn-Cu合金系銲料機械性質。
Date of Award2015 Aug 24
Original languageChinese
SupervisorHwa-Teng Lee (Supervisor)

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