錫-銦-銀相平衡與錫-銦-(銀)/銀界面反應｜國立清華大學博碩士論文庫

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研究生：	李宛諭 Lee, Wan-yu
論文名稱：	錫-銦-銀相平衡與錫-銦-(銀)/銀界面反應
指導教授：	陳信文 Chen, Sinn-wen
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：	2009
畢業學年度：	97
語文別：	中文
論文頁數：	95
中文關鍵詞：	界面反應、錫-銦-銀、銀基材、低溫反應
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錫-銦與錫-銦-銀合金為常見的低熔點商用銲料合金，銀為電子產品中普遍使用的基材與表面處理材料。本研究探討錫-銦-銀三元系統相平衡、錫-銦/銀界面反應、以及錫-銦-銀/銀界面反應。界面反應知識對銲點可靠度評估十分重要。而錫-銦-銀三元系統相平衡知識，除了具有基礎材料資料之重要性外，三元相平衡之知識對瞭解界面反應現象亦將有很大之助益。本研究整理與評估目前三元系統之相平衡資料，針對資料不足與不一致之處，選擇合適之合金組成與溫度，進行相平衡之實驗，再根據實驗結果與文獻資料，以推定錫-銦-銀三元系統相平衡。界面反應之探討，則使用反應偶進行實驗。選定之合金為Sn-51wt%In (Sn-52at.%In)、Sn-20wt%In (Sn-20.5at.%In)、Sn-20wt%In-2.8wt%Ag (Sn-20.5at.%In-3.1.at%Ag)，反應則包含不同溫度與時間之條件。Sn-51wt%In/Ag在150oC之液/固界面反應，僅經10分鐘，界面就有總厚度約8.7μm的AgIn2與Ag2In相生成。結果也發現銀基材比銅基材更容易溶入錫銦共晶的銲湯。Sn-51wt%In /Ag在75oC反應480小時後，即發現介金屬AgIn2相厚度增長至約16μm；並且當反應時間增長至1440小時後，可以發現界面慢慢有Ag2In相產生。當反應溫度升至100oC時，卻發現介金屬相厚度增長趨勢減緩，反應1440小時後厚度僅約4~5μm，並且界面的Ag2In相厚度比其他溫度所生成的厚。而在將反應偶由75oC反應一段時間後再置入100oC反應，可以發現介金屬生成相之中有許多的銀區塊產生，並且介金屬相由Ag2In相在外側包覆薄薄的AgIn2相組成。Sn-20wt%In/Ag與Sn-20wt%In-2.8wt%Ag在250oC之液/固界面反應，皆在界面處有扇貝狀的ζ相產生，並且在銲料端亦有部分的ζ相析出。在75oC與100oC反應溫度下反應1440小時後，Sn-20wt%In/Ag界面未有介金屬相產生，Sn-20wt%In-2.8wt%Ag則產生Ag2In相；當溫度升至125oC後反應1440小時，Sn-20wt%In/Ag與Sn-20wt%In-2.8wt%Ag皆在界面產生ζ相與Ag2In相。

摘要......................................................Ⅰ
目錄......................................................Ⅲ
圖目錄....................................................Ⅵ
表目錄....................................................XI

目錄
第一章 前言................................................1
1 電子構裝...............................................1
2 第一層次構裝...........................................3
3 覆晶接合中的凸塊製備...................................5
4 表面處理（UBM）........................................5
5 銲點中介金屬化合物的生成與影響.........................7
6 銲料變革...............................................8
7 研究動機..............................................10
第二章與文獻回顧..........................................11
1 相平衡................................................11
1.1 Sn-Ag二元相平衡.....................................13
1.2 Sn-In二元相平衡.....................................15
1.3 Ag-In二元相平衡.....................................18
1.4 Sn-In-Ag三元相平衡..................................21
2 相平衡與界面反應......................................27
3 界面反應機制..........................................29
3.1 Sn/Ag界面反應.......................................31
3.2 In/Ag界面反應.......................................31
3.3 Ag-In/Ag界面反應....................................32
3.4 Sn-In/Ag界面反應....................................32
3.5 Sn-In-Ag/Ag界面反應.................................33
第三章 實驗方法...........................................34
1 相平衡................................................34
2 液/固界面反應.........................................34
2.1 合金配製............................................34
2.2 反應偶的製備........................................34
3 熔融速率量測..........................................35
4 固/固界面反應.........................................37
4.1 模鑄法製備反應偶....................................37
4.2 壓合製備反應偶......................................37
5 樣品分析..............................................37
5.1 表面分析............................................37
5.2 熱分析..............................................38
第四章 結果與討論.........................................39
1 相平衡................................................39
1.1 相平衡實驗..........................................39
1.2 液相線的穿出現象....................................52
2 Sn-51wt%In/Ag之界面反應...............................55
2.1 液/固界面反應.......................................55
2.2 不同基材的熔融速率比較..............................59
2.3 固/固界面反應.......................................61
2.3.1 反應溫度從室溫至75oC..............................61
2.3.2 反應溫度為75oC與100oC的結果比較...................68
2.3.3 轉換反應溫度對介金屬相成長的影響..................73
3 Sn-20wt%In-(2.8wt%Ag)/Ag之液/固界面反應...............77
3.1 Sn-20wt%In/Ag之液/固界面反應........................77
3.2 Sn-20wt%In-2.8wt%Ag/Ag之液/固界面反應...............78
3.3 Sn-20In/Ag與Sn-20In-2.8Ag/Ag之液/固界面反應比較.....78
4 Sn-20wt%In-(2.8wt%Ag)/Ag之固/固界面反應...............84
4.1 Sn-20wt%In/Ag之固/固界面反應........................84
4.2 Sn-20wt%In-2.8wt%Ag/Ag之固/固界面反應...............85
4.3 Sn-20In/Ag與Sn-20In-2.8Ag/Ag之固/固界面反應比較.....85
第五章 結論...............................................90
第六章 參考文獻...........................................92

                                

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