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研究生:林冠廷
研究生(外文):Kuan-ting Lin
論文名稱:BGA錫球於OSP基板接點研究
論文名稱(外文):The joint study of BGA solder ball on the OSP type substrate
指導教授:謝克昌
指導教授(外文):Ker-chang Hsieh
學位類別:碩士
校院名稱:國立中山大學
系所名稱:材料與光電科學學系研究所
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:74
中文關鍵詞:恆溫時效錫球迴銲
外文關鍵詞:solder ballBGAOSP
相關次數:
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BGA封裝技術為目前業界所喜愛用的封裝方式之ㄧ。由於環保意識的抬頭與經濟的考量,BGA錫球中所使用的銲料也逐漸轉為無鉛製程,而BGA基板上的銅墊層表面則以塗佈OSP(Organic Solderability Preservatives)的方式來取代較昂貴的Au/Ni鍍膜。本研究是利用Sn-Ag-Cu銲料(SAC305)在OSP銲墊上,以不同條件迴銲(reflow),於155°C下恆溫時效後,觀察其界面反應及介金屬化合物(intermetallic compound, IMC)之生長行為。
研究結果發現,隨著時效時間的增長,後續的IMC生長都因為一開始的reflow條件不同而有所變化。reflow過程中,reflow時間越長與最高溫度越高,也就是過程中能量輸入越多者,生長出來的IMC越厚,再經過多天時效後,其總厚度(Cu6Sn5與Cu3Sn的厚度總和)也最厚。若將每組時效不同天數的IMC總厚度扣除時效0天的原始厚度而對時效天數的平方根作圖,可發現呈正比關係,此現象說明了本實驗IMC的生長為擴散控制,亦得知Cu6Sn5與Cu3Sn的生長在此已達到穩態(steady state)。
最後,本實驗利用CP(Cross Section Polisher)將C組時效過後的試片拋光後,發現在Cu/Cu3Sn介面處與Cu3Sn本身出現了Kirkendall voids散佈的情形。隨著時效天數增加,Cu3Sn增厚,C組時效時間20~60天孔洞分布密度會比時效5天的高,但沒有裂縫(crack)情形產生。
總目錄
摘要………………………………………………………………………I
總目錄…………………………………………………………………III
表目錄…………………………………………………………………V
圖目錄…………………………………………………………………VI
第一章、前言……………………………………………………………1
1-1研究背景…………………………………………………………1
1-2無鉛銲料的興起…………………………………………………3
1-3研究動機…………………………………………………………4
第二章、 文獻回顧………………………………………………………6
2-1金屬間之界面反應………………………………………………6
2-1-1 Sn-Cu………………………………………………………6
2-1-2 Sn-Ag-Cu…………………………………………………7
2-2 Kirkendall voids之形成… ……………………………………10
2-3介金屬化合物成長動力學………………………………………11
第三章、實驗方法……………………………………………………13
3-1 實驗目的……………………………………………………13
3-2 儀器設備……………………………………………………14
3-3 實驗流程……………………………………………………15
3-3-1 試片準備……………………………………………………16
3-3-2 試片cross section 製作……………………………………17
第四章、實驗結果……………………………………………………18
4-1 各組試片IMC成長情形………………………………………18
4-2 各組試片IMC之成分分析……………………………………19
4-3 各成分之擴散行為……………………………………………20
第五章、討論……………………………………………………21
5-1 IMC表面形貌之探討…………………………………………21
5-2 IMC厚度變化之探討…………………………………………23
5-3 Kirkendall voids形成之探討…………………………………25
第六章、實驗結論………………………………………………………26
第七章、參考文獻………………………………………………………28











表目錄
表3-1 reflow條件………………………………………………………32
表3-2 reflow過程中溫度對時間所圍成之三角形或梯形面積………33

















圖目錄
圖4-1各組試片經155°C時效後之BEI影像圖 (0、5天)…………….34
圖4-2各組試片經155°C時效後之BEI影像圖 (10、20)…….……..35
圖4-3各組試片經155°C時效後之BEI影像圖 (30、40天)………..36
圖4-4各組試片經155°C時效後之BEI影像圖 (45、60天)………..37
圖4-5 A組試片經155°C時效後之IMC定量分析(a) 0天(b) 20天
………………………………………………………………………..…38
圖4-5 A組試片經155°C時效後之IMC定量分析(c) 40天(d) 60天...
..................................................................................................................39
圖4-6 S組試片經155°C時效後之IMC定量分析(a) 0天(b) 20天…
…………………………………………………………………………..40
圖4-6 S組試片經155°C時效後之IMC定量分析(c) 40天(d) 60天…
…………………………………………………………………………..41
圖4-7 B組試片經155°C時效後之IMC定量分析(a) 0天(b) 20天…
…………………………………………………………………………..42
圖4-7 B組試片經155°C時效後之IMC定量分析(c) 40天(d) 60天..
…………………………………………………………………………..43
圖4-8 C組試片經155°C時效後之IMC定量分析(a) 0天(b) 20天…
…………………………………………………………………………..44
圖4-8 C組試片經155°C時效後之IMC定量分析(c) 40天(d) 60天..
…………………………………………………………………………..45
圖4-9 A組試片經155°C時效後之mapping分析(a) 0天(b) 20天…
…………………………………………………………………………..46
圖4-9 A組試片經155°C時效後之mapping分析(c) 40天(d) 60天..
…………………………………………………………………………..47
圖4-10 S組試片經155°C時效後之mapping分析(a) 0天(b) 20天…
…………………………………………………………………………..48
圖4-10 S組試片經155°C時效後之mapping分析(c) 40天(d) 60天..
…………………………………………………………………………..49
圖4-11 B組試片經155°C時效後之mapping分析(a) 0天(b) 20天…
…………………………………………………………………………..50
圖4-11 B組試片經155°C時效後之mapping分析(c) 40天(d) 60天..
…………………………………………………………………………..51
圖4-12 C組試片經155°C時效後之mapping分析(a) 0天(b) 20天…
…………………………………………………………………………..52
圖4-12 C組試片經155°C時效後之mapping分析(a) 40天(b) 60天..
…………………………………………………………………………..53
圖4-13各組試片IMC平均總厚度生長情形…………………………54
圖4-14 A組IMC厚度變化對時間平方根作線性迴歸……………….55
圖4-15 S組IMC厚度變化對時間平方根作線性迴歸……………….56
圖4-16 B組IMC厚度變化對時間平方根作線性迴歸……………….57
圖4-17 C組IMC厚度變化對時間平方根作線性迴歸……………….58
圖4-18 IMC生長示意圖………………………………………………59
圖4-19 CP拋光後C組時效5天試片BEI影像(a)2000倍(b)5000倍
…………………………………………………………………………..60
圖4-20 CP拋光後C組時效20天試片BEI影像(a) 2000倍(b)5000倍
…………………………………………………………………………..61
圖4-21 CP拋光後C組時效40天試片BEI影像(a) 2000倍(b)5000倍
…………………………………………………………………………..62
圖4-22 CP拋光後C組時效60天試片BEI影像(a) 2000倍(b)5000倍
…………………………………………………………………………..63
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