本實驗之Sn-3 Ag-0.5Cu-8In-1Zn 合金為自行熔煉而成，程序如下：
a. 先用 99.99%之純錫、純銀、純銅、純銦及純鋅依合金設計將成份元素按 比例秤重 (表 8)所示 。
b. 將各元素放入不銹鋼坩鍋後，置於小型錫爐內，爐溫度加熱至 500℃，
均勻攪拌所有元素熔融混合後，持温 4 hr 再冷卻至室溫。
c. 凝固後之將 Sn-3 Ag-0.5Cu-8In-1Zn 合金，再經過 95℃，100 hr 的均質化 處理，以消除鑄錠不均勻的成份。
d. 再將鑄錠用高速車床把毛坯精車製，使物件表面潔淨並減少不必要的雜 質如(圖 24 )所示。
e. 將車製後的鑄錠經滾壓成 0.5 mm 之薄片，並沖製成 Φ1mm 錫球粒備用，
如(圖 25 )所示。
表9 Sn-3Ag-0.5Cu-8In-1Zn 合金成份百分比（wt %）
Sn Ag Cu In Zn
87.5 3 0.5 8 1
圖24 毛坯車製
Φ1 mm* 0.5 mm 厚度錫球粒
圖25 Sn-3 Ag-0.5Cu-8In-1Zn 錫球之製備
圖27 Sn-3 Ag-0.5Cu-2In-1Zn 無鉛銲錫合金實驗流程圖 Sn-3Ag-0.5Cu-8In-1Zn 合金熔煉(500℃,4hr)
爐冷至室溫
均質化處理 (95 ,100hr)℃ DSC 熔點
(TGA/DSC 同步分析
儀)
將鑄錠滾壓成厚度 0.5mm 板材
金相觀察 X-RAY 分析
OM 觀察
沖切成Φ1 試片
將試片與PCB 板結 合過N2迴焊爐
高溫時效100℃，
100hr、500hr
銲錫/基板接合強度(拉 伸)測試
拉伸速度:10-3(mm/sec) 溫度:室溫、50℃、75℃、
100℃
銲錫/基板界面顯 微結構觀察與成
份分析 ( SEM、EDX )
銲錫/基板潤濕 性量測 ( 二次元量測)
3-2. Sn-3Ag-0.5Cu-8In-1Zn 合金之 DSC 熔點測試
Sn-3 Ag-0.5Cu-8In-1Zn 合金的熱力學性質是利用 TGA/DSC 共同分析儀來作分 析，以判斷合金之熔點範圍。熔點測試實驗參數：溫度範圍為 30~400℃、昇溫速率 為2℃/min、氣體流量為氮氣 (N2)，50 ml/min、樣品重量為約 20 g。
3-3. Sn-3Ag-0.5Cu-8In-1Zn 合金之顯微組織分析
a. 將熔煉完成之銲錫合金，滾壓成0.5 mm之試片。
b. 將0.5mm試片裁切成適當大小以環氧樹脂（Epoxy）鑲埋。
c. 待 Epoxy 硬化後（約8 小時），以320 grit 砂紙研磨露出截面。
d. 再以＃600、800、1000、2000、3000、4000號之SiC水砂紙研磨。
e. 以1μm、0.3μm之氧化鋁粉拋光。
f. 以腐蝕液(methanol (95﹪)：93ml、HCl：5ml、HNO3：2ml)浸蝕30秒。
g. 以超音波振盪清洗，以去除表面附著髒汙。去離子水沖洗後以99.5 %酒精 沖洗烘乾。
h. 光學顯微鏡(OM)加以觀察。
3-4.熔焊（Reflow）反應實驗步驟(N
2熔焊爐-皇迪 HD-NHAC12F)
a. N2熔焊爐頂溫(Peak Reflow Temperature)：設定溫度為 235℃~245℃(頂溫 通常比銲料的液態點高約40℃；以一般業界常用錫銀銅銲料依據)，確定 N2熔焊爐溫度穩定後開始實驗。
b. 將試片(圖28,29)放入N2熔焊爐入口處。
c. N2熔焊爐預熱區(Pre-Heating):升溫斜率1~4℃/sec 以下，約140秒升溫至 150℃
秒間，本實驗所設定的預熱時間100 秒。
e. N2熔焊爐熔錫區(Reflow ):溫度 217℃ 維持100 秒。
f. N2熔焊爐降溫區:降溫斜率1~5℃/sec 以下，熔焊溫度降至100℃時間約105 秒後，將試片取出N2熔焊爐，以室溫自然降溫至室溫。
g. 依 a-f 步驟可得熔焊曲線四階段，第一階段升溫140秒，第二階段預熱100 秒，第三階段熔錫100秒，第四階段降溫105秒，由N2熔焊爐入口至出口區 需時約8分鐘，如圖30所示。
以上設定條件是以瑞展科技股份有限公司SMT 廠，針對一般業界常用錫銀 銅銲料SMT 加工設定條件為準。
圖28 Ag/Cu 化銀基板尺寸圖 圖 29 Au/Ni-P/Cu 化金基板尺寸圖
圖30 N2熔焊爐-皇迪HD-NHAC12F 測溫報告圖
3-5. Sn-Ag-Cu-8In-1Zn 合金與不同鍍層基板之介面反 應
將Sn-Ag-Cu-8In-1Zn銲料浸泡於助銲劑(Kester 985+FLUX GM776以1:1比例調 和)中，以鑷子取出後置放於不同鍍層基板上，在以上述的熔焊條件下，實行熔焊。
試片冷卻後，將試片由銲點中間切開取其截面、研磨拋光(再以＃600、800、1000、
2000、3000、4000號之SiC水砂紙研磨，後以1μm、0.3μm之氧化鋁粉拋光)，再以二 次元量測機測量接觸角，以分析Sn-Ag-Cu-8In-1Zn銲料在不同鍍層基板之潤濕行 為。進一步利用電子顯微鏡(Scanning Electron Microscope；SEM)觀察，將銲錫合金 蝕刻液將試片未反應的銲錫合金溶解，分析界面反應生成之介金屬化合物
(Intermetallic compounds；IMCs )，利用電子顯微鏡上附設的EDX (Energy Dispersive X-ray analysis)設備進行界面以及銲錫區域之掃描分析，以了解元素組成及分佈情 形。
3-6. 焊接試片製作
將Sn-Ag-Cu-8In-1Zn銲料浸泡於助銲劑(Kester 985+FLUX GM776以1:1比例調 和)中，以鑷子取出後置放於不同鍍層基板的Patter上，在上方蓋上相同鍍層基板後，
在以上述的熔焊條件下，實行熔焊(圖31 )。
圖31 焊接試片示意圖
圖32 Ag /Cu基板圖
圖33 錫球試片尺寸
3-7.時效熱處理
為了進行Sn-3Ag-0.5Cu-8In-1Zn銲錫與Au /Ni-P /Cu及Au /Cu基板之固-固界面 反應，將迴焊完成後的片狀基板，置於溫度100℃之熱處理爐進行時效熱處理，熱處 理時間分別為100小時及500小時，用以分析時效後界面反應生成之介金屬化合物 (Intermetallic compounds；IMCs )的變化情形。
3-8.剪力強度(Shear strength)測試
銲錫接點拉伸強度之量測是使用聯宙公司所製造慢速材料試驗機，其夾頭 移動速度為1×10-3mm/sec，分別量測銲錫接點在經一次與二次迴焊和高溫時效後之 剪力強度。剪力強度為每組試片之平均值。剪力試驗之後，再以SEM觀察與EDS分 析銲錫接點之破斷面。
圖34 聯宙公司所製造拉伸測試機
圖35 拉伸測試片