博碩士論文 91324003 詳細資訊




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姓名 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
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