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研究生:林源記
研究生(外文):Yuan-chi Lin
論文名稱:半導體測試用高效能傳導元件之設計與製作
論文名稱(外文):Design and Fabrication of Probes for IC Testing Systems
指導教授:陳宗麟陳宗麟引用關係
指導教授(外文):Tsung-lin Chen
學位類別:碩士
校院名稱:國立交通大學
系所名稱:工學院碩士在職專班精密與自動化工程組
學門:工程學門
學類:機械工程學類
論文種類:學術論文
論文出版年:2007
畢業學年度:96
語文別:中文
論文頁數:102
中文關鍵詞:傳導元件導電性合金接觸材料氧化
外文關鍵詞:ContactorconductivityAlloyoxidematerial
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本論文研製之電傳導界面元件(Contactor),經證實可以利用高週波爐建立熔煉完成金基合金電接觸材料的技術。本研究之金基合金電接觸材料是以,金-銅-鉑-銀四元合金系統為主分別搭配,鋅(Zn)及鎳(Ni)等之強化相材料,其目的在於強化機械性質並保持高導電性。目前普遍被使用之電接觸材料為銅(Cu)基合金材料,此材料在測試環境溫度達100℃時表面易生成黑色氧化銅膜,測試環境溫度高於300℃時易生成紅色氧化亞銅膜,接觸電阻增加,嚴重時易導致接觸點燒熔。金(Au)俱有良好之抗蝕性、延展性、高導電率、不易氧化等優異特性,只要能提高其硬度並保持高導電性,便能拓展電接觸材料之應用尤其在高頻、高效能之半導體IC元件。
本研究重點係針對金基合金材料的製程控制,強化相材料之選擇與強化基礎,熱處理條件、程序為主要控制參數,探討合金組織結構及其機械性質與電性上之變化依據實際量測結果與分析,獲得最佳化之製程參數,實驗結果顯示在適當製程條件下,硬度可達377Hv,電阻係數15.68μΩ.cm,達到實用之標準。
The purpose of this theses for develop gold matrix composites for electrical contact alloy with high strength and high electrical conductivity. Experimental results reveal that we can use the transistor induction heating machine manufacturing gold electrical contact alloy.
Widespread the electrical contact alloy been used currently get in touch with the material as the copper(Cu) alloy material, this material the surface is easily born a oxidize copper film, get in touch with electric resistance to increase, that will cause the contact burn out easily. The gold (Au) has good anti-eclipse, ductility, high conductivity and stability, as long as can enhance its hardness and keep high electrical conductivity, can expand gold electrical contact's application.
This research point is the manufacturing process control which aims at enhancing material and enhancing foundation, processing condition, procedure is main control parameters, Experimental results show at under appropriate manufacturing process condition, the hardness can reach to 377Hv, the electric resistance coefficient can reach to 15.68 μΩ.cm, reach practical standard.
摘要 III
Abstract IV
致謝 V
表目錄 X
圖目錄 XII
第一章 序論 1
1.1前言 1
1.2 研究目的與動機 6
1.3 目前方法 9
1.4 金基合金材料標準ASTM B541[16] 13
第二章文獻回顧與理論基礎 15
2.1 半導體測試用電接觸概要 15
2.2 影響金屬或合金材料導電的因素 15
2.3 導電合金的強化[22] 19
2.3.1固溶強化[20,21] 19
2.3.2時效強化 21
2.3.3彌散強化 22
2.4 合金固溶溶解度的條件(Hume-Rothrey法則) 22
2.5 相圖(Phase Diagrams) 26
2.5.1 Au-Cu二元相圖 27
2.5.2 Au-Ag二元相圖 28
2.5.3 Au-Ni二元相圖 29
2.5.4 Au-Pt二元相圖 30
2.5.5 Cu-Zn二元相圖 31
2.5.6 Ag-Cu二元相圖 32
2.6 電接觸的型式 33
2.7電接觸材料的分類 34
2.8電接觸材料選用原則 35
第三章 實驗方法 46
3.1商用電接觸材料組成分析 46
3.2實驗流程 50
3.2.1 合金溶煉 50
3.2.2材料熱處理 51
3.3 材料準備 52
3.3.1實驗金屬材料及純度要求 52
3.3.2設計合金組成 53
3.4實驗設備 54
3.4.1 熔煉設備 54
3.4.2 導電率量測 56
3.4.3熱分析(TGA,DSC) 57
3.4.3.1 熱重分析儀(Thermogravimetry Analyzer TGA) 57
3.4.3.2示差掃描熱量分析(Differential Scanning Calorimetry DSC) 58
3.4.4試片處理與金相觀察 60
3.4.4.1試片處理 60
3.4.4.2金相觀察 61
第四章 結果與討論 62
4.1合金溶煉結果分析 62
4.1.1合金設計組成比例 62
4.1.2製造過程中可能遭遇之困難 63
4.1.4合金溶煉製作程序 64
4.1.5高週波合金溶煉結果 68
4.1.5.1 外觀及金相觀察 68
4.1.5.2 化學組成成份分析 70
4.2熱處理分析 72
4.2.1合金材料熱分析 72
4.2.1.1 Au-Pt-Ag-Cu熱分析 72
4.2.1.2 Au-Pt-Ag-Cu-Zn熱分析 73
4.2.1.3 Au-Pt-Ag-Cu-Ni熱分析 74
4.2.2 熱處理步驟與條件 75
4.2.3 顯微組織及化學組成分析 76
4.2.3.1 試片1 Au-Pt-Ag-Cu 金相及組成分析 76
4.2.3.2 試片2 Au-Pt-Ag-Cu-Zn 金相及組成分析 81
4.2.3.3 試片3 Au-Pt-Ag-Cu-Ni 金相及組成分析 86
4.3合金材料硬度與導電率之量測結果分析 91
4.3.1 微硬度及電阻係數量測結果 91
4.3.2量測結果分析 95
第五章 結論 97
參考文獻 99
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