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研究生:王志榮
研究生(外文):Chih-Jung Wang
論文名稱:Sn-9Zn-xAg無鉛銲錫合金微觀組織及機械性質之電流效應
論文名稱(外文):Effects of electrical current on microstructure and mechanical property of Sn-9Zn-xAg lead free solder alloys
指導教授:呂傳盛呂傳盛引用關係
指導教授(外文):Truan-Sheng Lui
學位類別:碩士
校院名稱:國立成功大學
系所名稱:材料科學及工程學系碩博士班
學門:工程學門
學類:材料工程學類
論文種類:學術論文
論文出版年:2005
畢業學年度:93
語文別:中文
論文頁數:52
中文關鍵詞:電流微觀組織無鉛銲錫
外文關鍵詞:electrical currentsoldermicrostructure
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  本研究以Sn-9Zn-xAg(x=0, 0.4, 1.2, 1.4, 1.9, 2.6wt%)合金系統為實驗材料,首先探討Ag含量對直流及交流熔斷電流之影響,接著選用Sn-9Zn-1.2Ag試料探討通電過程中(從開始通電至發生熔斷為止)微觀組織的變化及其對機械性質的影響。

  在熔斷電流方面,Ag含量對熔斷電流並無明顯效應,然而直流與交流的熔斷電流及熔斷區組織有明顯的不同,此與直流與交流的電流特性有關。

  在微觀組織變化方面,由不同通電時間的金相照片可看出,Zn-rich相在通電過程中逐漸擴散分解,形貌由針棒狀轉變為細密點狀分布,並且由XRD分析發現由於Zn的擴散而使得部份Ag-Zn介金屬化合物成長。由EDS分析通電前後之Zn-rich相推論,此一擴散分解的現象是由Zn濃度高的部位開始向基地擴散。

  本研究最後以通電後的拉伸及振動試驗來探究通電之後的組織變化對材料機械性質的影響,在拉伸性質方面,通電後的拉伸強度略微下降後回升,延伸率則無明顯變化;在振動試驗方面,通電後的試片則呈現了較好的制振性及共振壽命。
 This study firstly investigates the effect of Ag addition of Sn-9Zn-xAg(x=0, 0.4, 1.2, 1.4, 1.9, 2.6wt%) lead free solder alloy system on the DC and AC fusing current. The result shows that Ag addition has no obvious effect on both DC and AC fusing current. However, DC and AC fusing current are dramatically different from each other. Observation of the microstructure after AC and DC fusing test also shows different characteristics. These phenomenon are possibly resulted from the difference of the characteristics of AC and DC.

 The effects of electrical current on microstructure evolution are then examined using Sn-9Zn-1.2Ag specimen. By observing the OM images of specimens which are stressed by electrical current for different time intervals, it is found that Zn-rich phase will gradually diffuse into the Sn-rich matrix as the current stressing time increases. EDS analysis results of the Zn-rich phase before and after electrical current stressing shows that the diffusion starts in the high concentration part of Zn-rich phase. XRD analysis result also shows that some Ag-Zn IMCs are growing and some are decreasing. This is possibly caused by the diffusion of Zn near the Ag-Zn IMCs.

 Tensile property and resonant vibration test are then executed to value the effect of microstructure evolution on these mechanical property. The result of tensile test shows that tensile strength declines at first, and then back to the original extent. However, the elongation shows no difference. Result of resonant vibration shows that the specimen after current stressing exhibits smaller initial deflection and longer vibration life. These effect are possibly caused by the striated deformation of more Sn-rich phase.
第一章 前言................................................... 1
第二章 文獻回顧............................................... 3
2-1 銲錫的應用與無鉛化........................................ 3
2-2相關之無鉛銲錫合金系列..................................... 4
2-2-1 Sn-Zn系統............................................... 4
2-2-2 Sn-Zn-Ag系統............................................ 4
2-3銲錫合金在電流作用下之熔斷現象與微觀組織變化............... 5
2-4 電流對機械性質的影響...................................... 6
2-5 直流電與交流電之特性...................................... 6
第三章 實驗方法...............................................12
3-1合金熔煉及試片製作.........................................12
3-2熔斷電流試驗...............................................12
3-2-1 直流熔斷電流試驗........................................13
3-2-2 交流熔斷電流試驗........................................13
3-3 通電過程微觀組織變化觀察..................................13
3-4 通電後拉伸試驗............................................14
3-5 通電後振動試驗……….…………………………….…………..…… 14
3-6 微觀組織分析..............................................14
3-6-1 金相組織分析............................................14
3-6-2 X-ray繞射分析...........................................15
3-6-3 元素分布分析............................................15
第四章 實驗結果...............................................22
4-1各組試料之微觀組織與直流及交流熔斷電流.....................22
4-1-1微觀組織.................................................22
4-1-2直流及交流熔斷電流.......................................22
4-1-3直流及交流熔斷後微觀組織觀察.............................22
4-2 1.2Ag通電過程微觀組織變化.................................23
4-3 1.2Ag通電過程拉伸性質變化.................................23
4-4 1.2Ag通電前後之振動特性...................................24
第五章 討論...................................................37
5-1熔斷電流與熔斷區微觀組織...................................37
5-2 1.2Ag通電過程之微觀組織演變...............................37
5-2-1 Zn的演變................................................37
5-2-2 Ag-Zn介金屬化合物的演變.................................38
5-3 熱效應與電效應的比較......................................39
5-3-1 熱效應..................................................39
5-3-2 電效應..................................................39
5-4 通電前後機械性質比較......................................40
5-4-1 通電過程拉伸性質........................................40
5-4-2 通電前後振動特性........................................40
第六章 結論...................................................48
參考文獻......................................................49
附錄..........................................................51
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