高溫銲料銲點界面反應及組織研究

  • 吳 維軒

學生論文: Master's Thesis

摘要

本研究藉由高溫熱儲存實驗探討高溫銲料95Pb-5Sn微結構組織以及其與Ni/Cu金屬層銲接後的界面微觀結構變化,同時利用熱浸接合(Hot Dipping)試件評估銲點接合強度與其破斷模式。將直徑1 5mm的銅棒利用無電鍍鎳的方式分別鍍上不同厚度(2μm、1μm、0 5μm)的鎳層,並透過自行熔煉的95Pb-5Sn銲料熔融成液態以熱浸接合的方式製成單一銲點之試件,之後進行200℃高溫熱儲存實驗。 實驗結果顯示95Pb-5Sn在空冷冷卻的析出過程中,固溶於?-Pb基地內的β-Sn會有足夠的時間於基地內緩慢析出,會在?-Pb晶粒中以線條狀且方向大致相同的形貌分佈其中。隨著高溫熱儲存時間的增加晶粒有持續粗大化的現象,且能發現在晶界上之析出物有粗大化(Coarsening)的情形,而晶界處周圍的晶粒內部β-Sn析出物分佈有減少的情況,出現無析出區(Precipitate-Free Zones)。 銲料與Ni/Cu銲點接合界面處生成波浪狀之Ni與Sn的金屬間化合物,而無電鍍鎳層中多餘的P原子會被往IMC底下排,形成一較黑的富鏻層(P-rich Layer)層,隨著熱儲存時間的增加IMC層厚度逐漸成長並且成為為多邊形的顆粒,400小時之後約增長至1 58μm。在400小時高溫熱儲存實驗後2μm、1μm之Ni層依然能保有阻障之能力,但0 5μm厚度鎳層則在經過200小時後即喪失阻障之效果。在剛接合完之銲點的拉伸破壞位置大部份皆在銲料本身,破壞處發生的韌窩狀組織底部相當乾淨並未有任何IMC化合物,隨著高溫熱儲存時間的增長破裂模式產生轉變,至400小時之後發生破壞處皆在界面上出現,破斷處開始出現IMC的金屬間化合物,且銲點接合強度上亦有降低的趨勢。
獎項日期2015 八月 24
原文???core.languages.zh_ZH???
監督員Hwa-Teng Lee (Supervisor)

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