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  • 學位論文

高溫錫鉛銲料與(鎳-釩)基材間之界面反應

Interfacial reactions between high temperature SnPb solders and Ni-7wt.%V

指導教授 : 陳信文

摘要


覆晶技術是現代電子產業中非常重要的新興技術,其中UBM與銲料之間產生的界面反應也就成為研究中非常重要的環節。UBM中的擴散阻障層最主要的材料為Ni(nickel),而Sn(tin)為銲料中最常用的材料,因此Ni/Sn間的界面反應在覆晶技術中占有非常重要的地位。由於Delco process的濺鍍製程,會使Ni中會含有V(vanadium)的抗磁性成分,而由文獻中了解,V的加入會使得Ni/Sn的界面反應產生不同的結果。 本研究著重於Ni-V與SnPb銲料之間界面反應。在Chen等人的研究中顯示,Sn與Ni-V的反應會在界面處產生一層Sn-Ni-V三元相(T相),此相並非熱力學穩定相,經由TEM以及低略角XRD分析,發現T相中含有許多Ni3SN4的細小晶粒,而晶粒之間存在非結晶(amorphous)的結構,在研究中也呈現了許多不同溫度條件下的界面反應結果。   本研究最初利用高鉛銲料(Sn-90Pb)與Ni-V基材做界面反應,雖然Pb在系統中並不會與任何一個元素產生介金屬相,但是實驗結果顯示Pb的加入會影響介金屬相產生的順序。與Sn/Ni-V的界面反應類似,產生的介金屬相只有兩種,Ni3Sn4以及T相,在固態反應中,Sn/Ni-V的界面反應中T相首先生成,而Sn-90Pb/Ni-V的界面反應中則是Ni3Sn4先在界面生成。在液固反應中,本研究則改變了錫鉛銲料中錫鉛濃度的比例,發現Pb不但會影響介金屬的生成順序,也會改變介金屬相生成的位置,例如高鉛銲料的界面反應中,並不會看到Ni3Sn4漂離界面的情形出現,而當Pb的濃度降低時,Ni3Sn4就會在銲料中生成,而非在界面處。在Sn-10Pb/Ni-V的液固界面反應中,還發現了Pb進入T相的情形,代表雖然Pb並不參與反應,卻的確會改變界面反應的結果。 本研究重複了Chen等人研究中Sn/Ni-V在250oC的液固反應,結果發現T相會轉變為一層Ni含量極低的T相,經由分析發現,這層新發現的T相的結構非常疏鬆,以許許多多的V2Sn3的細小晶粒所構成,而這些細小晶粒並沒有以晶界連接,而是獨自飄散於以Sn為主的基材之中,本論文便以「Sn-V相」來稱呼這層新發現的結構。這樣的結構造成了T相的脆弱,容易由界面瓦解、飄向銲料,因此本研究將此結果稱為「Ni-V的溶解現象」,Ni-V→T相→Sn-V相,本論文將此三者稱為Ni-V的溶解三步驟。   在T相的電性量測部分,礙於分析器材以及專業知識的限制,本研究只以最粗略的方式做量測,雖然在研究中顯示T相的出現並不會影響反應偶整體的電性,但是卻不能直接證明T相是否存在高電阻的特性;因此在此部分本論文是採取保留的態度。   而在論文最後則呈現了其他在研究中有趣的實驗結果,雖然無法描述其生長的機制,但是由於結果特殊,也給予一些篇幅來做介紹。

關鍵字

界面反應 鎳-釩 錫鉛銲料

並列摘要


無資料

並列關鍵字

interfacial reactions Ni-V SnPb solder

參考文獻


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