跳到主要內容

臺灣博碩士論文加值系統

(35.172.223.251) 您好!臺灣時間:2022/08/17 00:56
字體大小: 字級放大   字級縮小   預設字形  
回查詢結果 :::

詳目顯示

我願授權國圖
: 
twitterline
研究生:張秀玉
研究生(外文):Chang Hsiu-yu
論文名稱:無鉛銲料與基材之反應潤濕
論文名稱(外文):Reactive wetting between lead-free solders and substrates
指導教授:陳信文陳信文引用關係
指導教授(外文):Chen Sinn-wen
學位類別:碩士
校院名稱:國立清華大學
系所名稱:化學工程學系
學門:工程學門
學類:化學工程學類
論文種類:學術論文
論文出版年:2002
畢業學年度:90
語文別:中文
論文頁數:79
中文關鍵詞:反應潤濕濕潤天平無鉛銲料
外文關鍵詞:reactive wettingwetting balancelead-free solder
相關次數:
  • 被引用被引用:3
  • 點閱點閱:232
  • 評分評分:
  • 下載下載:0
  • 收藏至我的研究室書目清單書目收藏:0
本研究以濕潤天平量測熔融Sn、Sn-0.7wt%Cu、Sn-3.5wt%Ag與Sn-40wt%Pb銲料,在Ag、Cu與Ni等不同基材上於240℃及250℃下之濕潤性。由濕潤天平所量測而得的濕潤曲線中,可以直接讀到濕潤時間、濕潤力、抽回力與終止力值,並根據抽回力與終止力計算銲料之表面張力。結果發現Sn-3.5wt%Ag、Sn-0.7wt%Cu與純Sn銲料,在250℃下的濕潤時間約在0.38∼3秒之間,濕潤力則在0.05∼0.3 N/m之間;在240℃下的濕潤時間約在0.51∼3秒之間,濕潤力則在0.04∼0.3 N/m之間。若以濕潤時間作指標的話,可以發現到四種銲料的濕潤性優劣順序,依次為Sn-40wt%Pb、Sn-3.5wt%Ag、Sn-0.7wt%Cu、與純Sn銲料。例如:在250℃下,使用RMA-type助銲劑處理過表面的Cu基材,其濕潤時間分別為0.7,0.8,1.7及1.9秒。
一個很明顯但是常常被忽略的議題是,熔融銲料與基材潤濕之界面會反應生成介金屬相,當有介金屬相生成時,銲料所潤濕的並非是原先的基材,而是反應所生成的介金屬相。因此,銲料對基材的濕潤性應該是會受到界面反應的影響。當基材脫離熔融銲料的瞬間,接觸角θ等於零,且因基材已經不浸在熔融銲料中,所以浮力也等於零。此時,濕潤力達到一個最大的值,也就是所謂的抽回力(Fw)。此時,原來用來描述濕潤力的公式: 就會變成: 。這樣的結果顯示出,抽回力與銲料在空氣中的表面張力γl-air 有關,而與基材無關。所以只要銲料的組成不變的話,即使有界面反應的發生,抽回力也應該不受界面反應的影響。
根據理論的分析及實驗的觀察,我們可以推斷,假如界面反應沒有反應很劇烈的話,由濕潤天平所量測之抽回力和熔融銲料的表面張力是不會受到界面反應影響的。然而,濕潤時間和接觸角卻是銲料和基材間所發之之界面反應的強烈函數。
目 錄
摘要………………………………………………………….….I
目錄………………………………………………………….Ⅲ
圖目錄………………………………………………………...Ⅴ
表目錄………………………………………………………...Ⅷ
一、 前言……………………………………………………. ..1
二、 文獻回顧…………………………………………………4
2-1 Wilhelmy Plate法…………………………………………….5
2-2 濕潤天平之原理..…………………………………………….9
2-3 使用濕潤天平量測濕潤性質之相關文獻………………….13
2-4 界面反應…………………………………………………….17
2-4-1 Sn/Ag,Sn-Ag/Ag與Sn-Cu/Ag………………………..17
2-4-2 Sn/Ni,Sn-Ag/Ni與Sn-Cu/Ni………………………….18
2-4-3 Sn/Cu,Sn-Ag/Cu與Sn-Cu/Cu…………………………18
2-5 反應濕潤的現象…………………………………………….20
三、 研究方法………………………………………………..27
3-1實驗設備與儀器……………………………………………... 27
3-2實驗材料……………………………………………………... 28
3-3 基材與銲料合金的製備……………………………………...29
3-3-1基材的製備……………………………………………...29
3-3-2銲料合金的製備………………………………………...29
3-4 濕潤性質的量測……………………………………………...30
四、 結果與討論……………………………………………..31
4-1 濕潤性質之量測及表面張力的計算………………………...31
4-2 反應溫度、銲料、基材和助銲劑種類以及界面反應對濕潤時
間的影響………………………………….………………….44
4-3 銲料、基材和助銲劑種類以及界面反應對濕潤力的影響…57
4-4 銲料、基材和助銲劑種類以及界面反應對抽回力的影響…68
五、 結論……………………………………………………..71
六、 參考文獻………………………………………………..75
1. B. Cardin and H. Waxman, “lead-based paint hazard abatement Act”, (H2922), (1993).
2. P. Zarrow, Circuits Assembly, August, pp.18-20, (1999).
3. 陳信文,”無鉛銲料簡介”,電子材料,第1期,pp.74-77,(1999).
4. S. Jin, JOM, Vol. 45(7), pp.13, (1993).
5. P.T. Vianco and D.R. Frear, JOM, Vol. 45(7), pp.14-19, (1993).
6. J.W. Morris, Jr., J.L. Goldstein, and Z. Mei, JOM, Vol. 45(7), pp.25-27, (1993).
7. C. Melton, JOM, Vol. 45(7), pp.33-35, (1993).
8. M. McCormack and S. Jin, JOM, Vol. 45(7), pp.36-40, (1993).
9. J. Glazer, International Materials Review, Vol. 40(2), pp.63-95, (1995).
10. 陳志銘、陳信文,”銲料與界面反應”,材料會訊,Vol. 6(2),pp.74-80,(1999).
11. John.C. Berg, “ Wettability ”, Marcel Dekker. Inc., New York, chapter 2, (1993).
12. R. J. Klein Wassink, “Solder in Electronics”, 2nd ed., Electrochemical Publications, Isle of Man, British Isles, England, pp.300-370, (1989).
13. John.C. Berg, “ Wettability ”, Marcel Dekker. Inc., New York, chapter 1, (1993).
14. F.G. Yost, E.J. O’Toole, P.A. Sackinger and T.P. Swiler, Sandia Report, January, pp.1-7, (1998).
15. F.G. Yost, Scripta Materialia, Vol. 38(8), pp.1225-1228, (1998).
16. S. W. Yoon, W. K. Choi and H. M. Lee, Scripta Materialia, Vol. 40(3), pp.297-302, (1999).
17. F. G. Yost, The Metal Science of Joining, pp.49-pp.59, (1992).
18. F.C. Goodrich, Proceedings of the Royal Society of London. ser. a: Mathematical,Physical and Engineering Sciences. , A260, pp.481, (1961).
19. W. Adamson, “ Physical Chemistry of Surfaces “, 4th ed., A Wiley-Interscience Publication, New York, (1982).
20. 陳俊仁,林光隆,“銲錫性之量測-濕潤天平”,銲接與切割,Vol. 7(2),(1997).
21. Instruction Manual for SAT-5000, Rhesca Co., LTD, ver.1.12.
22. J. Y. Park, C. S. Kang and J. P. Jung, Journal of Electronic Materials, Vol. 28(11), pp. 1256-1262, (1999).
23. P. T. Vianco, F.M. Hosking and J. A. Rejent, in Proc. Conf. “Nepcon West”, pp.1730-1738, (1992).
24. W. J. Boettinger, C. A. Handwerker and L. C. Smith, The Metal Science of Joining, pp.183-189, (1992).
25. Simon Green, Deborah Lea and Christopher Hunt, NPL Report CMMT(A)213, pp.1-10, (Aug. 1999).
26. 李柔儀,”以濕潤天平量測錫銅及錫鉍無鉛銲料之濕潤性”,國立清華大學,化學工程研究所碩士論文,(2001)。
27. A. Rahn, “The Basics of Soldering”, John Wiely & Sons, New York, pp.29-30, (1993).
28. I. Karakaya and W.T. Thompson, in “ASM Handbook, Vol. 1: Alloy Phase Diagrams”, ed. by H. Baker and H. Okamoto, ASM International, Materials Park, Ohio, (1992).
29. S.K. Sen, A. Ghorai, and A.K. Bandyopadhyay, Thin Solid Films, Vol. 155, pp.243-253, (1987).
30. X.H. Wang and H. Conrad, Scripta Metallurgica et Materialia, Vol. 30(6), pp.725-730, (1994).
31. X.H. Wang and H. Conrad, Metallurgical and Materials Transactions A, Vol. 26A, pp.459-469, (1995).
32. K.N. Tu and R. Rosenberg, Japanese Journal of Applied Physics, Suppl. 2(1), pp.633-636, (1974).
33. C.-M. Chen and S.-W. Chen, Journal of Electronic Materials, Vol. 28(7), pp.902-906, (1999).
34. J.L. Murray, in “ASM Handbook, Vol. 1: Alloy Phase Diagrams”, ed. by H. Baker and H. Okamoto, ASM International, Materials Park, Ohio, (1992).
35. P. Nash and A. Nash, in “ASM Handbook, Vol. 3: Alloy Phase Diagrams”, ed. by H. Baker and H. Okamoto, ASM International, Materials Park, Ohio, (1992).
36. W.J. Tomlison and H.G. Rhodes, Journal of Materials Science, Vol. 22(5), pp.1769-1772, (1987).
37. Z. Marinkovic and V. Simic, Tin Solid Films, Vol. 98, pp.95-100, (1982).
38. D. Gur and M. Bamberger, Acta Mater. Vol. 46(14), pp.4917-4923, (1998).
39. J. Haimovich, Welding Research Supplement, Vol. 68(3), pp.s102-s111, (1989).
40. S.K. Kang and V. Ramachandran, Scripta Metallurgica, Vol. 14, pp.421-424, (1980).
41. J.A. van Beek, S.A. Stolk, and F.J.J. van Loo, Zeitschrift fur Metallkunde, Vol. 73, pp.439-444, (1982).
42. M. Singleton and P. Nash, in “ASM Handbook, Vol. 1: Alloy Phase Diagrams”, ed. by H. Baker and H. Okamoto, ASM International, Materials Park, Ohio, (1992).
43. D.J. Chakrabarti, D.E. Laughlin, S.W. Chen, and Y.A. Chang, in “ASM Handbook, Vol. 3: Alloy Phase Diagrams”, ed. by H. Baker and H. Okamoto, ASM International, Materials Park, Ohio, (1992).
44. N. Saunders and A.P. Miodownik, in “ASM Handbook, Vol. 3: Alloy Phase Diagrams”, ed. by H. Baker and H. Okamoto, ASM International, Materials Park, Ohio, (1992).
45. F. Bartels and J. W. Morris, JR., Journal of Electronic Materials, Vol. 23(8), pp. 787-790, (1994).
46. A. Hayashi, C. R. Kao and Y. A. Chang, Scripta Materialia, Vol. 37(4), pp. 393-398, (1997).
47. K.N. Tu, Acta Metallurgica et Materialia, Vol. 21, pp. 347-354, (1973).
48. K.N. Tu and R.D. Thompson, Acta Metallurgica et Materialia, Vol. 30, pp. 947-952, (1982).
49. F.G. Yost and A.D. Romig, JR., Mat. Res. Soc. Symp. Proc., Vol. 108, pp.385-390, (1988).
50. I.A. Aksay, C.E. Hoge and J.A. Pask, The Journal of Physical Chemistry, Vol. 78(12), pp.1178-1183, (1974).
51. W.J. Boettinger, C.A. Handwerker and U.R. Kattner, “The Mechanics of Solder Alloy Wetting and Spreading”, edited by F.G. Yost, F.M. Hosking and D.R. Frear, pp.103-140, Van Nostrand Reinhold, New York, (1993).
52. K. Landry, C. Rado, R. Voitovich and N. Eustathopoulos, Acta Mater. Vol. 45(7), pp.3079-3085, (1997).
53. P. Vianco, “An Overview of the Meniscomter/Wetting Balance Technique for Wettability Measurements”, Proc. Metal. Science of Joint Symp. , TMS Fall Meeting, 1991 (TMS, Warrendale, PA: to be published).
54. M. Abtew, G. Selvaduray, Materials Science and Engineering, Vol.27, pp.95-141, (2000).
55. I. Artaki, A. M. Jackson and P. T. Vianco, Journal of Electronic Materials, Vol. 23, No. 8, pp.757-764, (1994).
56. J. Y. Park, J. S. Ha, C. S. Kang, K. S. Shin, M. I. Kim and J. P. Jung, Journal of Electronic Materials, Vol. 29, No. 10, pp.1145-1152, (2000).
57. M. K. Choi, C. Y. Lee and C. J. Shur, Journal of Electronics Manufacturing, Vol. 8, No. 3-4, pp.235-241, (1998).
58. P. T. Vianco and P. M. Mizik, International SAMPE Electronics Conference Vol. 7, pp.366-380, (1994).
59. A. M. Jackson, I. Artaki and P. T. Vianco, International SAMPE Electronics Conference Vol. 7, pp.381-393, (1994).
60. T. Takemoto and M. Miyazaki, Materials Transactions, Vol. 42, No. 5, pp.745-750, (2001).
QRCODE
 
 
 
 
 
                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                               
第一頁 上一頁 下一頁 最後一頁 top