Sn3Ag0.5Cu-xBi銲錫球格陣列構裝接點微結構與機械性質研究

Abstract

本研究以添加不同含量的Bi元素在Sn3Ag0.5Cu銲錫內作為研究對象，除了針對銲錫本身微結構觀察之外，並與Au/Ni(P)/Cu接墊作接點界面反應與機械性質研究。 實驗結果顯示，當Bi的含量添加到3wt%時，銲錫內部可觀察到微量的純Bi析出，Bi含量達到6wt%時，觀察到Sn基地內的Bi析出量越多。而在熔點方面，Bi可以降低熔點溫度，且隨著Bi含量的添加，硬度與拉伸強度上升，但伸長率下降。 在球格陣列構裝方面，Sn3Ag0.5Cu在時效150℃時，銲錫內的AuSn4介金屬轉變成(Au,Ni)Sn4，界面介金屬成分也轉變為 (Cu,Ni,Au)6Sn5。而在添加Bi的Sn3Ag0.5Cu系列，在界面處有發現(Cu,Ni,Au)3Sn4介金屬生成。在總體界面介金屬厚度而言，與電鍍 Ni研究100相較，因在無電鍍Ni層之間有富P之Ni層與Ni3(Sn,P)薄層，為IMC/ Ni3(Sn,P)/P-rich Ni/Ni(P)，而此Ni3(Sn,P)薄層可視為Ni的擴散阻礙層，故厚度較為薄。在剪力強度方面，Sn3Ag0.5Cu有時效軟化問題，添加微量Bi後剪力強度增加且時效後呈現穩定剪力強度值，但當添加達到3wt%以後，破斷面會由延性破壞轉為脆性破壞。