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研究生:李俊賢
研究生(外文):Li Chun Hsien
論文名稱:熱疲勞對無鉛錫球之剪力及介金屬層變化之研究
論文名稱(外文):The study of thermal fatigue on lead free solder ball by shearing behavior and intermetallic compound variation
指導教授:何彥仕
指導教授(外文):Ho Yen Shih
學位類別:碩士
校院名稱:國立高雄應用科技大學
系所名稱:電機工程系
學門:工程學門
學類:電資工程學類
論文種類:學術論文
論文出版年:2009
畢業學年度:97
語文別:中文
論文頁數:92
中文關鍵詞:介金屬無鉛錫球高溫儲存可靠度推球
外文關鍵詞:IMCLead-freesolder ballhigh-temperature storagereliabilitysolder ball shear
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電子構裝採用無鉛材料為一無可避免之時代趨勢,本論文旨在研究在不同高溫儲存時間下無鉛錫球其剪力值與介金屬層(IMC)生成厚度之關係。研究對象為錫(96.5%)、銀(3%)、銅(0.5%)大小為0.6mm之無鉛錫球,高溫儲存條件為150℃,儲存時間為0~4000小時,觀測頻率為每250小時一次。
研究結果發現,在界面反應部分,顯示所生成之介金屬相為
(Cu,Ni) 6Sn5並經長時間固態熱處理後,界面生成相慢慢由(Cu,Ni) 6Sn5 轉變成(Ni,Cu) 3Sn生成相,而其介金屬層( IMC) 生成厚度也與高溫儲存時間成正比。而在剪力強度部份,實驗發現剪切強度會隨著時效熱處理時間增加而下降。比較剪切強度差異後,發現破壞模式由外部延展破壞演變成內部應力破壞,是剪切強度下降的主因,並於SEM觀測圖中發現內部應力破壞為
(Cu,Ni) 6Sn5與(Ni,Cu) 3Sn介金屬層斷裂所導致。
Nowadays, utilizing lead-free materials in electrical assembly has become an unavoidable tendency. The main goal of this thesis is to discuss the relation between the thickness made by shearing behavior and IMC variation and the time period of maintaining high temperature.
The survey subjects are 0.6mm lead-free solder balls made of Tin(96.5%)、Silver(3%)、Copper(0.5%). The condition of high-temperature storage is 150℃ and the time period of storage is from 0 to 4000 hours. Besides, the observation frequency is once in every 250 hours.
The result of this study has shown that the (Cu, Ni) 6Sn5 phase is formed at the interface. After long heating treatment, (Cu, Ni) 6Sn5 phase gradually turns into
(Ni, Cu) 3Sn phase, and the thickness of (IMC) increases when the time period of high-temperature storage gets longer.
And as for the shearing intensity, the experiment has shown that ball-shearing value starts to decrease relatively while the time of heating treatment gets longer. After comparing the differences between the shearing intensity in different heating treatments, the main reason for the decrease of shearing intensity is found. It is because the destructive model changes form external extended destruction to internal stress destruction. Besides, under the observation in the SEM, the internal stress destruction result from the break of (Cu, Ni) 6Sn5 and (Ni, Cu) 3Sn.
摘要
ABSTRACT
誌 謝 IV
第一章 緒論
1.1研究背景
1.2 研究動機
1.3 研究目的
1.4 論文組織架構
第二章 實驗方法
2.1 實驗規劃
2.2 實驗分析量測技術與設備介紹
2.2.1金相製備技術
2.2.2電子高倍顯微鏡(SEM)介紹
2.2.3 錫球推球機台介紹
2.2.4推球結果模式介紹
2.3 實驗流程
2.4 半導體構裝介紹
2.4.1 構裝目的
2.4.2 構裝趨勢
2.4.3 球閘陣列構裝製程介紹
2.4.4 球閘陣列構裝材料介紹-錫球
2.5 可靠度介紹
2.5.1可靠度測試規範
2.5.2可靠度流程介紹
2.5.3 可靠度設備介紹
第三章 實驗結果與分析
3.1實驗結果
3.1.1高溫實驗時間下SAC305錫球IMC厚度值
3.1.2高溫實驗時間下SAC305錫球推球值
3.2實驗結果分析
3.2.1 SAC305介金屬生成厚度與高溫儲存時間相互關係
3.2.2 SAC305無鉛錫球推力值與高溫儲存時間相互關係
第四章 結論
參考文獻
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