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臺灣博碩士論文加值系統

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研究生:高靖雅
研究生(外文):Ching-ya Kao
論文名稱:錫/釩、錫-銀/釩、錫/(鎳,釩)及錫-銀/(鎳,釩)之界面反應
論文名稱(外文):Interfacial reactions in Sn/V、Sn-Ag/V、Sn/(Ni,V) and Sn-Ag/ (Ni,V) systems
指導教授:陳信文陳信文引用關係
指導教授(外文):Sinn-wen Chen
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:2004
畢業學年度:92
語文別:中文
論文頁數:82
中文關鍵詞:界面反應錫鎳帆系統
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本研究探討Sn/V、Sn/(Ni,V)及Sn-3.5%Ag/V、Sn-3.5Ag% /(Ni,V)在250°C下之界面反應。多數之無鉛銲料組成主要以Sn為主,而Sn-3.5%Ag又是目前最具潛力之無鉛銲料之一。近年來覆晶技術受到極大的重視,在銲料與UBM多層金屬間之界面反應更顯重要,而(Ni,V)合金則最常被用來作為UBM阻障層,以避免銲料直接與線路反應,造成電子元件通路失效。本研究之討論對於提供材料基礎性質之學術價值外,亦具有在業界應用上之價值。

純Sn與Sn-3.5wt%Ag在對(Ni,V)合金之界面反應結果上,大致相同,微量的Ag並不對界面反應有任何影響。當(Ni,V)合金之V含量在3wt%時,其生成相僅有一層溶有4at%之Ni3Sn4相,結果與Sn/Ni系統相似;當(Ni,V)合金之V含量增加至5wt%及7wt%時,則可觀察到Ni3Sn4與三元之界金屬相;當(Ni,V)合金之V含量增加至12wt%時,僅能觀察到一生成相,組成為Sn-5at%-25at%,其V含量明顯增加,在相圖上無法定義其生成相種類。利用以上之界面反應結果,建構出Sn-Ni-V三元系統之相圖,從Sn/Ni-5wt%V及Sn/Ni-7wt%V系統之生成相組成變動,推測在相圖中有一相三元之單相區。
Sn/V及Sn-3.5%Ag/V之界面反應結果,在低溫下純釩基材對銲料之濕潤性質不甚理想。由部分接著之試樣中發現, 在高溫950°C反應時間1小時,僅生成一V3Sn相。反應溫度在600°C時,只生成V2Sn3相。當反應溫度低至300°C時,則可觀察到V2Sn3及V3Sn相二相生成。
摘要 Ⅰ
目錄 Ⅱ
圖目錄 Ⅲ
一、前言 1
二、文獻回顧 4
2-1 界面反應 4
2-1.1 錫-鎳界面反應 5
2-1.2 錫-銀/鎳界面反應 6
2-1.3 錫-釩界面反應 6
2-1.4 鎳-釩相平衡圖 7
2-1.5 錫-鎳-釩相平衡圖 7
2-2 無鉛銲料 7
2-3 濕潤性 8
三、研究方法 13
3-1 界面反應 13
3-1.1 V片與(Ni,V)合金基材之製備 13
3-1.2 界面反應 13
3-1.3 金相觀察 14
3-2 V基材對銲料濕潤性之量測 14
四、結果與討論 16
4-1 Sn/V及Sn-3.5%Ag/V之界面反應 16
4-2 Sn/(Ni,V)之界面反應 19
4-2.1 Sn/Ni-3wt%V之界面反應 19
4-2.2 Sn/Ni-5wt%V之界面反應 20
4-2.3 Sn/Ni-7wt%V之界面反應 21
4-2.4 Sn/Ni-12wt%V之界面反應 23
4-3 Sn-3.5wt%Ag/(Ni,V)之界面反應 25
4-3.1 Sn-3.5wt%Ag/ Ni-3wt%V之界面反應 25
4-3.2 Sn-3.5wt%Ag/ Ni-5wt%V之界面反應 25
4-3.3 Sn-3.5wt%Ag/ Ni-7wt%V之界面反應 26
4-3.4 Sn-3.5wt%Ag/ Ni-12wt%V之界面反應 27
五、結論 44
六、參考文獻 45
附錄 49

圖目錄
圖1-1 覆晶結構之示意圖 1
圖2-1 三元系統中擴散路徑之概要圖 10
圖2-2 錫-鎳系統二元相平衡圖 10
圖2-3 錫-釩系統二元相平衡圖 11
圖2-4 鎳-釩系統二元相平衡圖 11
圖2-5 (a)Sessile drop與(b)Wilhelmy plate方法示意圖 12
圖2-6 典型濕潤曲線及基材與銲料之相對位置示意圖 12
圖3-1 界面反應試樣之配置圖 15
圖3-2 濕潤測試簡單示意圖 15
圖4-1 Sn/V反應偶在950°C, 經1小時熱處理之微結構照片 29
圖4-2 Sn/V反應偶在300°C, 經96小時熱處理之微結構照片 29
圖4-3 Sn/V反應偶在600°C, 經 72小時熱處理之金相照片 30

圖4-4
Sn/V系統浸漬速度20mm/sec,在不同時間下之濕潤

曲線
31

圖4-5 Sn-Ag/V系統,浸漬速度20mm/sec,浸漬時間5sec之濕潤曲線 31
圖4-6 Sn /Ni-3wt%V系統之界面反應 (a) 1小時 (b) 12小時 32
圖4-7

圖4-8 Sn /Ni-5wt%V系統之界面反應 (a) 1小時 (b) 12小時
Sn /Ni-5wt%V系統在250°C下反應12小時,由EPMA對界面進行掃瞄所得組成與距離的關係圖 33

34
圖4-9 推測之Sn-Ni-V三元系統在250°C下之等溫橫截面
圖 34
圖4-10 Sn/Ni-5wt%V系統界面之擴散路徑圖 35
圖4-11 Sn /Ni-7wt%V系統之界面反應 (a) 2小時 (b) 12小
時 36
圖4-12 Sn/Ni-7wt%V系統界面之擴散路徑圖 37

圖4-13

圖4-14
Sn /Ni-12wt%V系統之界面反應,反應時間1小時

在Sn-Ni-V相圖中,Sn-3.5%Ag/Ni-12wt%V系統生

成相之標示圖
38

38


圖4-15
Sn -3.5wt%Ag /Ni-3wt%V系統之界面反應 (a) 1小

時 (b) 25小時
39

圖4-16
Sn -3.5wt%Ag /Ni-5wt%V系統之界面反應,反應時

間12小時
40

圖4-17
Sn-3.5%Ag/Ni-5wt%V系統界面之擴散路徑
40

圖4-18
Sn -3.5wt%Ag /Ni-7wt%V系統之界面反應 (a) 1小

時 (b) 12小時
41

圖4-19
Sn-3.5%Ag/Ni-7wt%V系統界面之擴散路徑
42

圖4-20
Sn -3.5wt%Ag /Ni-12wt%V系統之界面反應,反應時

間12小時
43

圖4-21

在Sn-Ni-V相圖中,Sn-3.5%Ag/Ni-12wt%V系統生

成相之標示圖

43
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