表一、Sn-4.7Ag-1.7Cu内添加Ni后的机械性质比较.PDFVIP

無鉛銲錫材料設計之發展趨勢 2008/2/1 在電子構裝中常使用傳統SnPb共晶合金銲錫材料 ，其優異的性能及低廉的成本已沿用數十年 ，然而鉛具 有毒性 ，少量的鉛即可對人體的大腦 、神經系統 、肝臟及腎臟造成傷害 ，在一片環保聲浪中 ，各個先進 國家已經先後修法明訂禁止鉛的使用 ，例如歐洲共同市場已經提出立法期在西元2008年起禁止含鉛銲錫 的使用 ，在日本更有包括 、 、 和 等多家廠商全面停止使用含鉛的銲錫材 Hitachi Matsushita Toshiba Sony 料 ，在綠色產品的呼聲下 ，無鉛銲錫的研發已成為刻不容緩的事 。 無鉛銲錫的開發除了成本 ，更須考量材料性能 ，包括熔點 、潤濕性 、強度 、延展性 、抗潛變性 、接合 性 、及可靠性 。而最近電子產業的研發重點集中在兩個方向 ： 銀含量的降低 、 第四元素的添加 。 (1) (2) 其中尤其在第四元素添加效應 ，許多公司及研究機構均積極投入 ，也獲得不少改善成果 。一般在Sn-Ag - Cu銲錫常見的第四元元素添加以Ni 、Sb 、Bi與稀土元素為主 ，另外還有Co 、Ge 、B 、Ga 、Fe 、Zn等元 素或不同成份的奈米粉末顆粒添加 。 添加Ni元素之影響 近來相關的文獻指出 ， 的添加對界面 介金屬的型態 、成分及成長動力學均有很大的影響 。另外 Ni Cu-Sn 如表一所示 ，在Sn-4.7Ag -1.7Cu 內添加0.3Ni ，其硬度與抗拉強度均有明顯的上升 。潛變試驗的研究中 ， 等人對 與 銲錫膏中添加 的 、 、 金屬強化微粒 （約 ），在不 Guo Sn3.5Ag Sn4Ag0.5Cu 15 vol.% Ni Cu Ag 5μm 同溫度下進行潛變試驗 ，與未添加Ni微粒的Sn3.5Ag銲錫比較下 ，實驗發發現含Ni金屬強化微粒 ，具有 較佳的耐潛變性質 ，甚至也優於添加Cu Sn 顆粒的試片 ，求得的活化能為0.55-0.64eV ，其中以Cu 的活化 6 5 能最高 ；該研究中提到Ni金屬強化微粒的添加可抑制銲錫內部的晶界滑移變形 ，而且銲錫內部的變形是 不均勻的 ，故破斷多發生單一邊的銲錫接點界面上 。 表一 、 內添加 後的機械性質比較 Sn-4.7Ag -1.7Cu Ni 資料來源 ：工業材料雜誌254期 添加Sb元素之影響 Lee等人指出當Sn3.5Ag內添加1.5wt%Sb ，在其顯微組織中 ，可發現Sb傾向取代Ag Sn內部分的Sn原子 ， 3 Ag Sn 導致在長時間的時效處理下 ，抑止了 3 顆粒粗大化 ，並在Sn基地內固溶強化的作用 ，進而提昇其硬 度與黏著強度(Adhesive Strength) 。在Chen等人的研究中 ，分別添加0.5 、1.0 、1.5wt%Sb於Sn3.5Ag0.7Cu 中 ，經迴銲後於Cu基板上 ，其界面Cu Sn 介金屬的晶粒尺寸較小 ，其介金屬層厚度也較薄 ，而在1.0wt% 6 5 Sb的添加下 ，可以得到最慢的介金屬成長速率與最小的Cu Sn 晶粒 。而在Olsen等人的研究中指出 ， 6 5 1.55wt%的Sb添加於Sn3.5Ag