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研究生:馮德彰
研究生(外文):De-Chang Feng
論文名稱:錫接合溫度循環對錫接合中的金屬間化合物影響
論文名稱(外文):Study on Influence of Temperature Variation on IMC at Bond Interface during its Temperature Cycle.
指導教授:楊素華楊素華引用關係
指導教授(外文):Su-Hua Yang
學位類別:碩士
校院名稱:國立高雄應用科技大學
系所名稱:電子工程系
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:100
畢業學年度:100
語文別:中文
論文頁數:64
中文關鍵詞:金屬間化合物無鉛銲錫錫銀銅
外文關鍵詞:IMCLead Free SolderSn/Cu/AgMulti-reflowDiffuse
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PCB印刷電路板最普遍的表面處理方式,是在Cu基材上鍍上Ni/Au。在上層的Au層具有抗氧化作用,而在下層的Ni層則當作擴散組絕層。本實驗為在溫度125℃±5°C及-25°C±5°C,不同時間下,觀察Sn-Zn-Ag銲料與Ni的界面反應。及實驗錫膏合金後的微結構特點在(錫/銀/銅)錫膏之間強度透過多次溫度85°C與濕度85% 經由250小時設定為 1 Cycle ; 500小時設定為2 Cycles的不同變化的與金属間化合物成長關聯用來分析IMC( Inter Metallic Compound;IMC)的成長狀態及對電子材料零件的焊點結構影響。
接點介面於首次接合時生成(Cu0.6,Sn0.4)Cu6Sn5,經多次迴銲後轉為層狀之(Sn0.84,Cu0.16)Cu3Sn4,IMC表面形貌較連續不平整形狀,特別的是IMC較明顯出現等向性的缺裂情形及接合強度依正常Module structure 強度分析: Printed Circuit Board (PCB) > Integrated Circuit (IC)。
關鍵字: 金屬間化合物、無鉛銲錫、錫銀銅、多重迴銲、擴散。
The most common surface treatment technique of Printed Circuit Board is to plate Ni/Au on the Cu base material. The upper Au layer is anti-oxidized while the lower Ni layer is utilized as the diffusion barrier layer.
The purposes of this study are to 1) observe the interfacial reactions between the Sn-Zn-Ag solder and Ni under different temperature head ment conditions ( 125℃ ± 5°C and -25°C ± 5°C; 2) analyze the relationship between changes in Inter Metallic Compoun (IMC) and strength variation in strength of paste alloy composite (Sn/Cu/Ag) under different temperature moistures combinations and time lengths (85°C & 85% 250h = 1Cycle & 500h = 2Cycle); and 3) discuss the influences of changes in IMC on the solder joint structures of electronic materials and components.
The result revealed that after the first soldering, (Cu0.6, Sn0.4 ) Cu6Sn5 appeared on the joint interface. After iterative reflow soldering processes, Cu6Sn5 changed to layered (Sn0.84, Cu0.16)Cu 3Sn4, and the Inter Metallic Compoun (IMC) appeared to be continuously and unevenly spread out on the surface.
Isotropic cracks were observed on the Inter Metallic Compoun (IMC), and the module structure strength analysis showed that PCB > IC.

Keywords: IMC, Lead Free Solder, Sn/Cu/Ag, Multi-reflow, Diffuse.
目 錄
中文摘要 ......................................................................... I
英文摘要 ........................................................................ II
目 錄 ....................................................................... III
表目錄 ....................................................................... VI
圖目錄 ...................................................................... VII
第一章 緒論 ............................................................1
1.1 前言 ................................................................1
1.2 研究動機與目的 ...............................................3
1.3 論文架構 ..........................................................4
第二章 Solder Paste介紹 …...........................................5
2.1 Lead Free發展歷程 ...........................................5
2.2 Lead Free原理與特性 ……………......................8
2.2.1無鉛焊料與傳統有鉛焊料性能的比較……...........9
2.2.2 RoHS和WEEE國際規章 ….. ...........................14
第三章 實驗材料準備 ..................................................15
3.1 PCB印刷電路版電鍍製程 ............................... 15
3.2 Solder Paste(Lead Free)選用 ............................17
3.3 Reflow Profile參數控制方式 ...........................19
第四章 實驗步驟與方法 ..............................................21
4.1 整體實驗流程 ................................................21
4.2 信賴性實驗製作 ............................................22
4.2.1 溫度循環測試 ...............................................22
4.2.2 高溫/高濕濕度測試 .......................................22
4.2.3 拉拔測試 ........................................................23
4.2.4 紅墨水試驗 ....................................................24
4.2.5 切片檢查 ......................................................24
4.3 檢驗儀器設備 ...............................................25
4.3.1 背向電子顯微鏡 ............................................25
4.3.2 場發射電子微探儀 ........................................25
4.3.3 聚焦離子束 ...................................................26
第五章 可靠度測試結果及分析 ..................................27
5.1 溫度循環金相分析與討論 .............................27
5.2 高溫/高濕金相分析與討論...............................29
5.3 拉拔測試分析與討論 .....................................31
5.4 紅墨水試驗分析與討論.....................................32
5.5 金屬化合物的生長............................................36
5.6 上板後 IC 端與PCB 端共晶強度之比較..........38
5.7 焊點可靠性數值模擬 .....................................45
5.8 IMC層厚度及阻值變化 .................................47
第六章 結果與討論 ................................................ 48
參考文獻 ...................................................... 49
參考文獻
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