簡易檢索 / 詳目顯示

研究生: 高靖雅
Ching-ya Kao
論文名稱: 錫/釩、錫-銀/釩、錫/(鎳,釩) 及錫-銀/ (鎳,釩)之界面反應
Interfacial reactions in Sn/V、Sn-Ag/V、Sn/(Ni,V) and Sn-Ag/ (Ni,V) systems
指導教授: 陳信文
Sinn-wen Chen
口試委員:
學位類別: 碩士
Master
系所名稱: 工學院 - 化學工程學系
Department of Chemical Engineering
論文出版年: 2004
畢業學年度: 92
語文別: 中文
論文頁數: 82
中文關鍵詞: 界面反應錫鎳帆系統
相關次數: 點閱:1下載:0
分享至:
查詢本校圖書館目錄 查詢臺灣博碩士論文知識加值系統 勘誤回報
  • 本研究探討Sn/V、Sn/(Ni,V)及Sn-3.5%Ag/V、Sn-3.5Ag% /(Ni,V)在250°C下之界面反應。多數之無鉛銲料組成主要以Sn為主,而Sn-3.5%Ag又是目前最具潛力之無鉛銲料之一。近年來覆晶技術受到極大的重視,在銲料與UBM多層金屬間之界面反應更顯重要,而(Ni,V)合金則最常被用來作為UBM阻障層,以避免銲料直接與線路反應,造成電子元件通路失效。本研究之討論對於提供材料基礎性質之學術價值外,亦具有在業界應用上之價值。

    純Sn與Sn-3.5wt%Ag在對(Ni,V)合金之界面反應結果上,大致相同,微量的Ag並不對界面反應有任何影響。當(Ni,V)合金之V含量在3wt%時,其生成相僅有一層溶有4at%之Ni3Sn4相,結果與Sn/Ni系統相似;當(Ni,V)合金之V含量增加至5wt%及7wt%時,則可觀察到Ni3Sn4與三元之界金屬相;當(Ni,V)合金之V含量增加至12wt%時,僅能觀察到一生成相,組成為Sn-5at%-25at%,其V含量明顯增加,在相圖上無法定義其生成相種類。利用以上之界面反應結果,建構出Sn-Ni-V三元系統之相圖,從Sn/Ni-5wt%V及Sn/Ni-7wt%V系統之生成相組成變動,推測在相圖中有一相三元之單相區。
    Sn/V及Sn-3.5%Ag/V之界面反應結果,在低溫下純釩基材對銲料之濕潤性質不甚理想。由部分接著之試樣中發現, 在高溫950°C反應時間1小時,僅生成一V3Sn相。反應溫度在600°C時,只生成V2Sn3相。當反應溫度低至300°C時,則可觀察到V2Sn3及V3Sn相二相生成。


    摘要 Ⅰ 目錄 Ⅱ 圖目錄 Ⅲ 一、前言 1 二、文獻回顧 4 2-1 界面反應 4 2-1.1 錫-鎳界面反應 5 2-1.2 錫-銀/鎳界面反應 6 2-1.3 錫-釩界面反應 6 2-1.4 鎳-釩相平衡圖 7 2-1.5 錫-鎳-釩相平衡圖 7 2-2 無鉛銲料 7 2-3 濕潤性 8 三、研究方法 13 3-1 界面反應 13 3-1.1 V片與(Ni,V)合金基材之製備 13 3-1.2 界面反應 13 3-1.3 金相觀察 14 3-2 V基材對銲料濕潤性之量測 14 四、結果與討論 16 4-1 Sn/V及Sn-3.5%Ag/V之界面反應 16 4-2 Sn/(Ni,V)之界面反應 19 4-2.1 Sn/Ni-3wt%V之界面反應 19 4-2.2 Sn/Ni-5wt%V之界面反應 20 4-2.3 Sn/Ni-7wt%V之界面反應 21 4-2.4 Sn/Ni-12wt%V之界面反應 23 4-3 Sn-3.5wt%Ag/(Ni,V)之界面反應 25 4-3.1 Sn-3.5wt%Ag/ Ni-3wt%V之界面反應 25 4-3.2 Sn-3.5wt%Ag/ Ni-5wt%V之界面反應 25 4-3.3 Sn-3.5wt%Ag/ Ni-7wt%V之界面反應 26 4-3.4 Sn-3.5wt%Ag/ Ni-12wt%V之界面反應 27 五、結論 44 六、參考文獻 45 附錄 49 圖目錄 圖1-1 覆晶結構之示意圖 1 圖2-1 三元系統中擴散路徑之概要圖 10 圖2-2 錫-鎳系統二元相平衡圖 10 圖2-3 錫-釩系統二元相平衡圖 11 圖2-4 鎳-釩系統二元相平衡圖 11 圖2-5 (a)Sessile drop與(b)Wilhelmy plate方法示意圖 12 圖2-6 典型濕潤曲線及基材與銲料之相對位置示意圖 12 圖3-1 界面反應試樣之配置圖 15 圖3-2 濕潤測試簡單示意圖 15 圖4-1 Sn/V反應偶在950°C, 經1小時熱處理之微結構照片 29 圖4-2 Sn/V反應偶在300°C, 經96小時熱處理之微結構照片 29 圖4-3 Sn/V反應偶在600°C, 經 72小時熱處理之金相照片 30 圖4-4 Sn/V系統浸漬速度20mm/sec,在不同時間下之濕潤 曲線 31 圖4-5 Sn-Ag/V系統,浸漬速度20mm/sec,浸漬時間5sec之濕潤曲線 31 圖4-6 Sn /Ni-3wt%V系統之界面反應 (a) 1小時 (b) 12小時 32 圖4-7 圖4-8 Sn /Ni-5wt%V系統之界面反應 (a) 1小時 (b) 12小時 Sn /Ni-5wt%V系統在250°C下反應12小時,由EPMA對界面進行掃瞄所得組成與距離的關係圖 33 34 圖4-9 推測之Sn-Ni-V三元系統在250°C下之等溫橫截面 圖 34 圖4-10 Sn/Ni-5wt%V系統界面之擴散路徑圖 35 圖4-11 Sn /Ni-7wt%V系統之界面反應 (a) 2小時 (b) 12小 時 36 圖4-12 Sn/Ni-7wt%V系統界面之擴散路徑圖 37 圖4-13 圖4-14 Sn /Ni-12wt%V系統之界面反應,反應時間1小時 在Sn-Ni-V相圖中,Sn-3.5%Ag/Ni-12wt%V系統生 成相之標示圖 38 38 圖4-15 Sn -3.5wt%Ag /Ni-3wt%V系統之界面反應 (a) 1小 時 (b) 25小時 39 圖4-16 Sn -3.5wt%Ag /Ni-5wt%V系統之界面反應,反應時 間12小時 40 圖4-17 Sn-3.5%Ag/Ni-5wt%V系統界面之擴散路徑 40 圖4-18 Sn -3.5wt%Ag /Ni-7wt%V系統之界面反應 (a) 1小 時 (b) 12小時 41 圖4-19 Sn-3.5%Ag/Ni-7wt%V系統界面之擴散路徑 42 圖4-20 Sn -3.5wt%Ag /Ni-12wt%V系統之界面反應,反應時 間12小時 43 圖4-21 在Sn-Ni-V相圖中,Sn-3.5%Ag/Ni-12wt%V系統生 成相之標示圖 43

    1.H. Gan, W. J. Choi, G. Xu, and K. N. Tu, JOM, vol.54 (6), (2002)
    2.楊明芳, ”覆晶封裝技術簡介”, 產業調查與技術 一 三一期, pp. 47-54
    3.陳明坤, ”高密度覆晶封裝技術概論”, 表面黏著技術 第三十八期, pp. 34-42
    4.H. Ezawa, M. Miyata, H. Inoue, IEEE/CPMT Int´l Electronics Manufacturing Technology Symposium, pp.293-298, 1997
    5.P. Elenius, J. Leal, J. Ney, D. Stepniak, S. Yeh, Electronic Components and Technology Conference, pp.260-265, 1999
    6.S. Y. Jang and K. W. Paik, Electronic Components and Technology Conference, pp.64-68
    7.C. Y. Liu, K. N. Tu, T. T. Sheng, C. H. Tung, D. R. Frear, and P. Elenius, American Institue of Physics, vol87(2), pp.750-754, 2000
    8.G. Ghosh, Acta Material, vol.49, pp.2609-2624, 2001
    9.K. Zeng, V. Vuorinen, and J. K. Kivilahti, Electronic Components and Technology Conference, 2001
    10.S. Y. Jang, J. Wolf, O. Ehrmann, H. Gloor, H. Reichl, K. W. Paik, Electronic Components and Technology Conference, 2001
    11.W. J. Choi, E. C. C. Yeh, and K. N. Tu, Electronic Components and Technology Conference, pp.1201-1205, 2002
    12.J. D. Wu, P. J. Zheng, K. Lee, C. T. Chiu, and J. J. Lee, Electronic Components and Technology Conference, pp.452-457, 2002
    13.S. Y. Jang, J. Wolf, W. S. Kown, and K. W. Paik, Electronic Components and Technology Conference, pp.1213-1220, 2002
    14.W. J. Choi, E. C. C. Yeh, and K. N. Tu, American Institue of Physics, vol94(9), 2003
    15.J. D. Wu, P. J. Zheng, C. W. Lee, S. C. Hung, and J. J. Lee, IEEE 41st Annual International Reliability Physics Symposium, Dallas, Texas, pp.132-139, 2003
    16.S. W. Yoon, Vaidyanathan Kripesh, W. W. Kwan, and L. C. Yong, Electronic Components and Technology Conference, pp.1222-1229, 2003
    17.G. A. Rinne, Electronic Components and Technology Conference, pp.240-247, 1997
    18.A. Rahn, “The Basics of Soldering”, John Wiely & Sons, New York, pp.1-54, 1993
    19.K. N. Tu and R. D. Thompson, Acta Matallurgica, vol. 30(5), pp. 947-952, 1982
    20.S. W. Chen, C. M. Chen and W. C. Liu, Journal of Electronic Materials, vol. 27 (11), pp. 1193-1198 , 1998
    21.L. H. Su, Y. W. Yen, C. C. Lin, and S. W. Chen, Matallurgical and Materials Transactions B, vol. 28B, pp.927-934, 1997
    22.S. Bader, W. Gust, and H. Hieber, Acta Matallurgica, vol. 30(5), pp. 947-952, 1982
    23.J. Haimovich, Welding Research Supplement, vol. 68(3), pp.s102-s111, 1989
    24.W. J. Tomlinson and H. G. Rhodes, Journal of Materials Science, vol. 22(5), pp. 1769-1772, 1987
    25.T. Y. Lee, K. N. Tu, and D. R. Frear, Journal of Applied Physics, vol.90(9), pp. 4502-4508, 2001
    26.S. K. Kang and V. Simic, Thin Solid Films, vol. 98(2), pp. 95-100, 1982
    27.J. A. Van Beek, S. A. Stolk, and F. J. Jvan Loo, Zeitschrift Fur Meatalkunde, vol. 73(7), pp.439-444, 1982
    28.J. Y. Park, C. W. Yang, J. S. Ha, C. U. Kim, E. J. Kwon, S. B. Jung, and C. S. kang, Journal of Electronic Materials, vol. 30(9), pp. 1165-1170, 2001
    29.H. M. Lee, W. K. Choi, Journal of Electronic Materials, vol. 28(11), pp. 1251-1255, 1999
    30.王朝弘, 國立清華大學化學工程研究所碩士論文, 2002
    31.D. R. Frear, J. W. Jang, J. K. Lin, and C. Zhang, Journal of Metals, vol. 53(6), pp. 28-32, 2001
    32.羅偉成, 高振宏 , 2002材料年會中國材料科學學會, 2002年年會論文集(光碟) , 電子構裝及材料組。
    33.J. B. Clark, Transactions of the Metallurgical Society of AIME, Vol. 227, pp. 1250-1251, (1963).
    34.P. Nash and A.Nash, in ”Binary Alloy Phase Diagrams” ed. By T. B. Massalski, ASM international, Materials Park, Ohio, 1990
    35.S. K. Kang, R. S. Rai, and S. Purushothaman, Journal of Electronic Materials, vol.25, pp.1113-1120, 1996
    36.陳志銘,國立清華大學化學工程研究所博士論文,2002
    37.J. F. Smith, O. N. Carlson, and P. G. Nash, Phase Diagrams of Binary Nickel Alloys, pp.361-367
    38.J. Smith, Bulletion of Alloy Phase Diagrams, vol.2 (2), 1981
    39.D. R. Frear, J. W. Jang, J. K. Lin and C. Zhang, JOM, pp. 28-38, 2001
    40.Y. Kariya, Y. Hirata and M. Otsuka, Journal of Electronic Materials, vol. 28, pp.1263-1269, 1999
    41.J. C. Berg, “ Wettability ”, Marcel Dekker. Inc., New York, chapter 1, 1993
    42.Instruction Manual for SAT-5000, Rhesca Co., LTD, ver.1.12.
    43.Rostoker William,“The metallurgy of vanadium”, 1958
    44.饒瑞孟,清華大學化工所博士論文預講初稿 (未發表),2003
    45.C. M. Chen, S. W. Chen, Acta Materialia, 50, pp.2461 –2469, (2002).
    46.C. Y. Huang and S. W. Chen, Journal of Electronic Materials. Vol. 31. No.2., pp. 152-160, (2002).
    47.S. Geller, B.T.Matthias and R.Goldstein, J.Am.Chem.Soc., vol.77, pp.1502-1504, 1955
    48.許秀鳳,清華大學化工所碩士論文,2003

    無法下載圖示 全文公開日期 本全文未授權公開 (校內網路)
    全文公開日期 本全文未授權公開 (校外網路)

    QR CODE