1 / 14

熱儲存與銅含量對 Sn-3wt%Ag-1.5wt%Sb-xCu 銲點附合強度的影響

熱儲存與銅含量對 Sn-3wt%Ag-1.5wt%Sb-xCu 銲點附合強度的影響. 黃文勇 南台科技大學機械學系. 2008/11/08. 報告大綱. 研究動機與目的 實驗規劃 結果與討論 結論. 研究動機與目的. 目前常用的 Sn-3.5Ag 共晶銲料被公認為最具開發潛力的銲料之一。但因 Sn-Ag 系銲料經高溫儲存後 Ag 3 Sn 會粗大化，導致銲料抗熱性不足。

jenifer-nelson
Download Presentation

熱儲存與銅含量對 Sn-3wt%Ag-1.5wt%Sb-xCu 銲點附合強度的影響

An Image/Link below is provided (as is) to download presentation Download Policy: Content on the Website is provided to you AS IS for your information and personal use and may not be sold / licensed / shared on other websites without getting consent from its author. Content is provided to you AS IS for your information and personal use only. Download presentation by click this link. While downloading, if for some reason you are not able to download a presentation, the publisher may have deleted the file from their server. During download, if you can't get a presentation, the file might be deleted by the publisher.

E N D

Presentation Transcript

  1. 熱儲存與銅含量對Sn-3wt%Ag-1.5wt%Sb-xCu銲點附合強度的影響熱儲存與銅含量對Sn-3wt%Ag-1.5wt%Sb-xCu銲點附合強度的影響 黃文勇 南台科技大學機械學系 2008/11/08

  2. 報告大綱 • 研究動機與目的 • 實驗規劃 • 結果與討論 • 結論

  3. 研究動機與目的 • 目前常用的Sn-3.5Ag共晶銲料被公認為最具開發潛力的銲料之一。但因Sn-Ag系銲料經高溫儲存後Ag3Sn會粗大化，導致銲料抗熱性不足。 • 添加第三元素Sb可提高Sn-Ag銲料的強度及抗熱性。Sb的添加會提高銲料熔點且固液相區間會擴大，導致Sn-Ag-Sb銲料的銲接性較差而影響銲接強度與品質，故必須藉由添加第四合金元素來改善其缺點。 • 本研究目的在Sn-Ag-Sb無鉛銲料中加入微量的Cu元素，製成四元合金無鉛銲料，針對銲料熔點偏高之缺點加以改進。藉此探討添加Cu對銲料在高溫時不同儲存時間的機械性質變化，來明瞭此類銲料在高溫使用時的穩定性。

  4. 實驗規劃 Sn-3Ag-1.5Sb Sn-3Ag-1.5Sb-0.5Cu Sn-3Ag-1.5Sb-1.0Cu Sn-3Ag-1.5Sb-1.5Cu 溫度：150℃ 時間： 0 hr,25 hr 200 hr, 600 hr 金相觀察 (OM 、SEM) 熱 儲 存 試 驗 資料彙整 試 件 製 備 銲 料 選 定 與 熔 煉 拉伸試驗 (Shimadzu AG-I) 斷口分析 (SEM) 銲接後拉伸試件

  5. 銲料塊材金相-OM Ag3Sn Ag3Sn β-Sn β-Sn β-Sn Ag3Sn β-Sn Ag3Sn Cu6Sn5 Ag3Sn β-Sn β-Sn Cu6Sn5 Ag3Sn Sn3Ag1.5Sb (As-cast) Sn3Ag1.5Sb1.0Cu(As-cast) Sn3Ag1.5Sb0.5Cu (As-cast) Sn3Ag1.5Sb1.5Cu(As-cast) Sn3Ag1.5Sb1.0Cu(As-cast) • Figs.5 Optical micrographs of the interface between the solder and Cu substrate with different weight percentages of Cu addition after the soldering process

  6. 熱儲存對Sn-3Ag-1.5Sb-xCu 銲微觀組織影響 β-Sn β-Sn Ag3Sn Ag3Sn (b) β-Sn Ag3Sn Cu6Sn5 Ag3Sn Cu6Sn5 β-Sn β-Sn Cu6Sn5 Sn3Ag1.5Sb(600hrs) Sn3Ag1.5Sb0.5Cu (600hrs) Sn3Ag1.5Sb1.0Cu(600hrs) Sn3Ag1.5Sb1.5Cu(600hrs)

  7. β-Sn β-Sn Ag3Sn Ag3Sn Ag3Sn β-Sn Cu6Sn5 Cu6Sn5 Cu substrate Cu6Sn5 Ag3Sn β-Sn β-Sn Cu6Sn5 Cu6Sn5 Cu substrate 銲接塊材/Cu界面的金相-OM Sn3Ag1.5Sb Sn3.5Ag(As-Soldered) Sn3Ag1.5Sb0.5Cu(As-Soldered) Sn3Ag1.5Sb1.0Cu(As-Soldered) Sn3Ag1.5Sb1.5Cu(As-Soldered)

  8. Ag3Sn β-Sn β-Sn Ag3Sn Cu6Sn5 Cu6Sn5 Cu substrate Cu substrate Sn3Ag1.5Sb/Cu (600hrs) Sn3Ag1.5Sb0.5Cu/Cu(600hrs) Ag3Sn β-Sn Cu6Sn5 Cu6Sn5 Cu substrate Cu substrate Sn3Ag1.5Sb1.5Cu/Cu(600hrs) Sn3Ag1.5Sb1.0Cu/Cu(600hrs) 熱儲存對Sn-3Ag-1.5Sb-xCu 銲料及相關銲料/Cu界面微觀組織影響

  9. 熱儲存時間對銲件強度的影響

  10. 拉伸斷口分析 (a) (b) SEI BEI Sn-3Ag-1.5Sb1.0Cu/Cu EDS分析

  11. 界面IMC層微結構深腐蝕-600hrs Sn-3Ag-1.5Sb-1.5Cu/Cu B A Cu6Sn5 C IMC IMC BEI SEI SEI EDS分析

  12. 熱儲存對Sn-Ag-Sb-xCu/Cu IMC厚度變化 (hrs1/2) 時效時間 IMC 厚度(μm)

  13. 拉伸斷口分析 1.0wt%Cu 1.5wt%Cu 0.5wt%Cu Sn-3Ag-1.5Sb-xCu, 應變率 0.1 S-1熱儲存25hrs

  14. 結論 • Cu6Sn5與Ag3Sn析出物在β-Sn晶粒內或繞著β-Sn的共晶網狀組織內。Ag3Sn顆粒在含少量Cu(Cu≦0.5%)或無Cu的銲接態銲料內大小變化不大。但在含Cu量超過1.5 wt_%及長時間高溫熱儲存下則尺寸增加。而Cu6Sn5顆粒則隨著Cu含量或熱儲存時間的增加而增大。粗大的Cu6Sn5與Ag3Sn會使銲料內應力集中致銲料的抗熱性降低。 • 在銲料/Cu界面的IMC層，包含Cu6Sn5與Cu3Sn兩層，隨著熱儲存時間及含Cu量的增加而增厚，使本實驗中加Sb來抑制IMC層成長的現象被加Cu現象而弱化 • Cu添加量超過1.0 wt_%時所長出的Cu6Sn5析出物，會從母材內或從銲料/Cu界面內的η－Cu6Sn5頂端長出。分實心與空心六角柱體等兩類。 • 加Cu所析出的Cu6Sn5會促進銲點的強化及延遲接合強度的降低率。此現象在銲料含1.0wt_%Cu與1.5wt_%Cu時較明顯。 • 所用銲點的拉伸強度在150℃時效初期的200小時，因析出物顆粒增大與界面IMC層成長而急速下降約20～30%。之後強度的弱化現象則趨緩而漸穩定。 • 同一拉伸速率下，隨銲件Cu量的增加而接合強度增大但銲件的韌性、延展性降低 。

More Related