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研究生: 劉家明
Jian-Ming Liu
論文名稱: Sn-3.5Ag無鉛銲料與BGA墊層反應之研究
指導教授: 高振宏
C. Robert Kao
口試委員:
學位類別: 碩士
Master
系所名稱: 工學院 - 化學工程與材料工程學系
Department of Chemical & Materials Engineering
畢業學年度: 88
語文別: 中文
論文頁數: 149
中文關鍵詞: 球矩陣式封裝錫銀合金無鉛銲料
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  • 本論文進行兩部分實驗,第一部分是液態Sn-3.5Ag與Ni之反應,第二部分是Sn-3.5Ag銲錫球與BGA基板之反應。其中Sn-3.5Ag為歐美電子業界認為最具潛力之無鉛銲料候選材料之一,而Ni則常用於印刷電路板及BGA之墊層。本論文使用之BGA基板銲接之墊層,已經過鍍Au及鍍Ni的表面處理。
    第一部分進行Ni與液態Sn-3.5Ag銲料之反應,反應於250、280、310及340℃四個溫度進行,反應時間1∼120小時不等。此部分我們分為兩組實驗,第一組為Immersion實驗,以Ni片插入5 g熔融銲料中反應。第二組為Droplet實驗,將10 mg銲料滴在Ni片上反應。這兩組反應最大的差別在於反應物相對質量之多寡,以及反應後產生之銲料中Ni濃度的高低不同,而造成界面反應的差異。
    在液態Sn-3.5Ag與Ni的Immersion實驗中,反應溫度為250oC時,在Ni與Sn-3.5Ag之間的界面只生成一層介金屬,由EPMA組成分析得知為Ni3Sn4。反應溫度在280∼340oC時,除了Ni3Sn4生成以外,還有另外兩層很薄的介金屬在Ni3Sn4與Ni之間的界面生成,厚度大約1∼2


    中文摘要I 英文摘要III 目 錄V 圖 目 錄VII 表 目 錄XI 第 一 章 緒論 1.1 研究背景1 1.1.1 微電子構裝1 1.1.2 銲接6 1.1.3 無鉛銲料9 1.2 研究目的14 第 二 章 文獻回顧 2.1 Ni/Sn反應實驗文獻回顧15 2.2 Ni/Sn-3.5Ag反應實驗文獻回顧21 2.3 銲錫球與Au/Ni表面處理BGA實驗文獻回顧25 2.4 實驗規劃29 第 三 章 鎳與液態錫、鎳與液態錫銀之反應實驗方法與步驟32 第 四 章 Ni/Sn及Ni/Sn-3.5Ag實驗結果與討論 4.1 鎳與液態錫之反應41 4.1.1 介金屬生長形態41 4.1.2 介金屬生長動力學53 4.2 鎳與液態錫銀之反應65 4.2.1 介金屬生長形態65 4.2.2 介金屬生長動力學79 4.3 Ni/Sn與Ni/Sn-3.5Ag反應異同之討論91 4.3.1 介金屬形態91 4.3.2 介金屬生長厚度與生長動力學94 第 五 章 BGA迴銲及熱處理 5.1 銲錫球與BGA迴銲步驟100 5.2 銲錫球與BGA迴銲後之熱處理106 第 六 章 Sn-3.5Ag與BGA上Au/Ni墊層反應結果與討論108 6.1 錫銀銲錫球與BGA進行迴銲反應108 6.2 固態熱處理的結構變化121 6.3 實驗討論128 6.3.1 迴銲實驗128 6.3.2 固態熱處理131 6.3.3 迴銲及固態熱處理AuSn4的生長機制135 第 七 章 結論 7.1 Ni/Sn、Ni/Sn-3.5Ag固液反應139 7.2 Sn-3.5Ag銲錫球與Au/Ni表面處理BGA反應141 參考文獻143 附 錄、Ni-Sn擴散偶146

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