微量銅添加於錫銲點對電遷移效應的影響及
鎳金屬墊層在電遷移效應下消耗行為的研究

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盧建均(CHIEN-CHUN Lu) 查詢紙本館藏

畢業系所

化學工程與材料工程學系

論文名稱

微量銅添加於錫銲點對電遷移效應的影響及鎳金屬墊層在電遷移效應下消耗行為的研究
(study solder electromigration )

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摘要(中)

本論文主要分成兩個部分研究高電流密度對於接點的效應：第一部分，微量銅{X=0，0.7，3.0(wt%)}添加於銲點錫中進行通電下的觀察。添加0.7銅wt%的Sn0.7Cu銲料將有最嚴重的電遷移效應，原因是Sn0.7Cu銲料具有較小的晶粒，及較小的材料「拉伸強度」。添加3.0銅wt%的Sn3.0Cu銲料，因為具有近竹節狀結構，而減緩晶界擴散的路徑，此外，Sn3.0Cu銲料的「拉伸強度」比Sn0.7Cu銲料高，也有效減緩電遷移的效應。並且，由電遷移造成原子擴散的通量，我們可以計算出不同合金的DZ*值。
在加熱的加速實驗下，環氧樹酯與銲料的材料膨脹係數不同，因而產生了一個應力，此外加熱應力結合通電時所產生的應力，在負極端造成加乘的拉應力效果，而導致有破裂現象在陰極端產生，這是一個我們提出新的失效模式。整體而言，本論文針對合金添加，長度效應，及熱效應下進行分析並提出我們的解釋。第二部分，在高溫下，通以電流密度2.5x103amp/cm2，鎳金屬的消耗行為已經研究出來，消耗行為為對時間的關係，是遵循一次線性模式。在電流衝擊下鎳消耗活化能為0.723eV。其次，綜合觀察銲點內的介金屬化合物行為的生成，提出以下三點結論。(1)在不同溫度電流衝擊下，界面上介金屬化合物會生成一層連續層，在生長速率上，並不會隨著時間有明顯的生長行為，此與純固態反應行為有很大不同。(2)在電流衝擊下，界面上之緩慢介金屬生成，是由於電流效應造成的溶解機制，介金屬會因溶解，並脫離界面進入銲料中，聚集粗化。(3)在電流衝擊與熱處理比較下，電流不會改變界金物的生成種類，在銲料與界面中，介金屬生成為Ni3Sn4。

關鍵字(中)

★ 鎳墊層
★ 微量銅
★ 電遷移效應
★ 銲點

關鍵字(英)

★ electromigration
★ solder

論文目次

第一部份:微量銅對於銲點電遷移效應的影響
第壹章、緒論................................................................. 1
第貳章、實驗方法與步驟....................................................... 3
2-1 錫銅合金製備............................................................. 4
2-2 銲料導線(solder line)製作................................................ 4
第參章、實驗結果
3-1 銲料導線的表面型態觀察................................................... 5
3-2 添加銅的效應............................................................. 5
3-3 長度的效應............................................................... 6
3-4 100℃下通電的效應........................................................ 6
第肆章、討論.
4-1 銅添加的效應探討........................................................ 12
4-2 不同合金DZ*值的計算..................................................... 16
4-3 長度的效應.............................................................. 20
4-4 熱造成應力的效應........................................................ 21
第伍章、結論................................................................ 25
第二部份: 鎳金屬墊層在電遷移效應下消耗行為的研究
第壹章、緒論................................................................ 26
第貳章、實驗方法與步驟...................................................... 28
2-1 錫球製備................................................................ 28
2-2 鎳通電試片製備.......................................................... 28
2-3 電遷移通電裝置.......................................................... 28
第參章、實驗結果.............................................................30
3-1 鎳通電試片的界面剖面觀察................................................ 30
3-2 不同溫度下鎳墊層消耗的觀察...............................................30
3-3 EPMA 組成分析........................................................... 31
第肆章、結果與討論.......................................................... 35
4-1 動力學探討.............................................................. 35
4-2 電流下活化能探討........................................................ 36
4-3 單純熱處理下的消耗比較與探討............................................ 37
第伍章、結論................................................................ 43
附錄A、DZ*計算.............................................................. 44
參考文獻

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指導教授

劉正毓(chienyi Liu)

審核日期

2004-7-9

推文