银-铜与锡-铅锡球的推力破坏研究-机械工程系.PDF

中國機械工程學會第二十一屆全國學術研討會論文集 錫-銀-銅與錫-鉛錫球的推力破壞研究 1 1 1 光灼華 邱文俊 許兆民 1國立中山大學機械與機電工程學系 摘要 Ball Shear Test [2]所規定之方法，如圖 1 所示，利用 推力桿對錫球施以剪切力，量測錫球與銲墊的剪切強 本文主要研究，在常用之 Sn37Pb 與無鉛 度。Erich 及Coyle 等人(1999) [3]對錫球作推力實驗 Sn3.0Ag0.5Cu 兩種不同共晶銲料錫球，在剪切實驗 並紀錄剪切過程的力量與位移，是文獻中少數探討其 過程中剪切負載與剪切位移量的變化關係；除探討兩 剪切位移量的問題，並取得機械能(Mechanical 銲料之剪切負載與位移關係變化外，並利用力量-位 Energy) ；Coyle 等人(1999~2002) [4-5]提到銲墊的開 移曲線下的抗塑變能量，重新定義其錫球在剪切過程 口尺寸設計在剪切強度的影響，遠大於錫球的尺寸關 所呈現的抗剪強度。實驗過程中除用上述兩種銲材搭 係；並建議剪切移動速率應低於200µm/sec 。另外利 配三種不同錫球直徑，分析其經迴焊過程之試件，在 用錫球的推力與拉力實驗作比較，結果顯示拉力實驗 歷經高溫老化或熱循環試驗後，不同錫球其抗塑變能 能突顯出錫球焊接不良和金脆破壞的現象。Huang 等 量之變化趨勢；同時藉由電子顯微鏡觀察不同條件下 人(2001) [6]經實驗後也建議，推力桿移動速度低於 錫球破壞斷面的變化。 200µm/sec 及推球高度應低於錫球高度的25% 。 實驗結果顯示，無鉛之Sn3.0Ag0.5Cu 銲材在歷 經高溫老化及熱循環實驗後，其剪切負載峰值僅有些 2. 實驗工作 微的降低，但相對的剪切位移量卻增加許多，換言 2.1 實驗方向 之，此銲材之韌性(Ductility)反增加；但對Sn37Pb 銲 2.1.1可靠度實驗項目 材而言，經上述實驗後，因受銲域內所生成的界金屬 高溫老化實驗：試片完成銲錫接點之後，接著進行高 混合(IMC)層影響，呈現剪切強度峰值與相對位移量 溫老化實驗。溫度設定在 150℃，儲存時間分別為 均遽降的現象，亦即其韌性將明顯喪失。整體而言， 2hrs 、4hrs 、8hrs 、16hrs 、32hrs 、48hrs 、72hrs 、144hrs 、 無鉛之Sn3.0Ag0.5Cu 銲材在歷經高溫老化及熱循環 250hrs 、500hrs 、1,000hrs 等共 11 組的試片。 實驗後，一般仍能保持其優異的材料抗剪韌性，在耐 熱循環實驗：將試片置於溫度-65℃到 150℃的環境 疲勞的表現亦有提高的趨勢。 下，作冷、熱循環，循環的週期為 250 cycles 、500 關鍵字：抗剪強度，抗塑變能量，抗剪韌性