小時到500小時，其剪力強度從48.85增加為49.89MPa，增加2.1%，再更進
力強度的下降，[44-45]晶粒成長的驅動力為晶介面積的減少，而晶介面積減 少之過程就是高能量區消失的過程。由Hall-Petch方程式敘述在晶粒晶界等 強溫度（ Equicohesive Temperature，ECT）下，降伏應力（σy）和晶粒大 小（d）之關係。
σy=σ0+κd-1/2 ...式（3-1）
σy為降伏應力（Yield Strength），σ0為Peierls應力（晶格阻力），κ為Hall-Petch 斜率，d為平均晶粒大小，降伏應力是指材料要發生塑性變形所需之應力， 時後的Ag3Sn有明顯粗化現象，當固態時效增加到500小時和1000小時，如 圖3-5（c）到（d），其Ag3Sn成長呈現飽和；另一方面，如圖3-5（a）到
（b），錫銀銲錫在熱時效以前，平均晶粒大小約為3.3μm，經高溫儲存200
小時的剪力強度卻式呈現略微增加的趨勢，目前筆者並未在其他文獻中找 Probe X-ray Microanalyzer，EPMA）JSA-8800M中的WDS來進行較精確的 定量分析，其解析度為0.1wt%。
3-3 三種試片經過高溫儲存後的介金屬化合物的成長觀察與鎳層消耗速率 圓滑並且有增厚趨勢，當經過固態時效1000小時後，如圖3-3所示，Ni3Sn4 的結晶形態會變得更為圓滑並且明顯增厚。圖3-6（a）為三種試片經不同 Cu6Sn5經時效後由貝殼狀（Scallop-type）轉成層狀（Layer-type）之情形相
同，[1, 34]其結晶形態轉變原因是由於在高溫儲存屬於熱力學反應，其驅動
（Diffusion-Controlled）的機構。
X=（kt）1/2...式（3-2）
X為介面Ni3Sn4厚度、k為是反應常數、t為固態時效時間
如圖3-6（c）為厚度（X）對固態時效時間的根號（t1/2）作圖成一直線，
其直線斜率為反應常數根號（k1/2）。對Cu-5μm/Ni-3μm試片而言，其直線 斜率為反應常數根號（k1/2），即為Ni3Sn4在150℃之成長速率常數約為 0.061μm/hr1/2，另外圖3-7為取不同固態時效時間的根號下鎳層的消耗厚度 關係圖，可估算鎳層的消耗速度，如圖所示，要消耗1μm的鎳層，需要2240.0 小時；以同樣的方式估算Cu-2μm/Ni-3μm試片，Ni3Sn4在150℃之成長速率 常數約為0.049μm/hr1/2，由圖3-7估算鎳層的消耗速度，要消耗1μm的鎳層，
需要1325.3小時；以同樣的方式估算Cu-0μm/Ni-3μm試片，Ni3Sn4在150℃
之成長速率常數約為0.054μm/hr1/2，由圖3-7估算鎳層的消耗速度，要消耗 1μm的鎳層，需要2584.9小時。 從59.51降為45.64MPa，下降 23.30%；對Cu-2μm/Ni-3μm試片而言，迴銲 次數從1次到5次，其剪力強度從53.63增加為55.29MPa，增加3.10%，進ㄧ
步迴銲次數從5次到10次，其剪力強度從55.29增加為57.06MPa，增加3.2%，
率都是固定的約為每秒2.2℃，所以推論並不是因為Ag3Sn顆粒變小而造成 強化使剪力強度增加。
綜合上述結果，目前本文也只能合理假設是極少量的鎳固溶到銲錫的內 部，形成固溶強化效應，或是鎳擴散進入銲錫內部形成Ni3Sn4析出硬化，
而使得剪力強度在經過1、5、10次迴銲後都有上升的趨勢，事實上這部分 的原因可能需要EPMA JSA-8800M中的WDS來進行較精確的定量分析。
另外，三種試片的剪力強度由10次到50次迴銲後的剪力強度都是呈現下
圖3-18（a）為三種試片經多次迴銲後與形成的介金屬化合物厚度之關 到1.5μm增加到2.5μm再到3.3μm；介面之Ni3Sn4厚度隨迴銲時間增加而增 厚，如圖3-18（b）所示，Ni3Sn4厚度隨迴銲時間增加呈現拋物線成長，另 外如圖3-18（c）所示，Ni3Sn4厚度對迴銲時間的根號作圖，呈現一直線關 係符合擴散控制的機構，而其直線斜率為反應常數根號。對Cu-5μm/Ni-3μm 試片而言，其直線斜率為反應常數根號，即為Ni3Sn4的成長速率常數約為 0.6519μm/min1/2，另外圖3-19為取不同迴銲時間的根號下與鎳層的消耗厚度 關係圖，可估算鎳層的消耗速度，要消耗1μm的鎳層，需46.15分鐘的迴銲 時間；以同樣的方式估算Cu-2μm/Ni-3μm試片，Ni3Sn4的成長速率常數約為 0.4317μm/min1/2，另外由圖3-19估算鎳層的消耗速度，要消耗1μm的鎳層，
需34.56分鐘的迴銲時間；以同樣的方式估算Cu-0μm/Ni-3μm試片，Ni3Sn4
的成長速率常數約為0.228μm/min1/2，另外由圖3-19估算鎳層的消耗速度，
要消耗1μm的鎳層，需81.51分鐘的迴銲時間。
何異常的脆性破裂機構；另外，其不同溫度循環次數下所測得的剪力強度 也均大於標準的44MPa。由上述溫度循環測試的剪力值及其破裂面的分析 可，得知本實驗三種不同電鍍銅厚度條件的試片均在現行業界的溫度循環 測試的規範內。
本文實驗中除了前面章節討論過的高溫儲存試驗及多次迴銲測試之結 果外，另外還做了其他的可靠度測試，包括了壓力鍋試驗、溫度循環試驗 及恆溫恆溼試驗。其中壓力鍋測試的環境條件為：溫度為121℃，相對濕度 為100%，壓力為2atm下，測試500、1000小時；另外，恆溫恆濕測試的環 境條件為：溫度為85℃，相對濕度為85%下，測試500、1000小時。三種試 片在上述的壓力鍋試驗及恆溫恆溼試驗條件下，經過不同的測試時間500 及1000小時後，所測得的剪力強度也均大於標準規格的44MPa。而其剪力 測試破裂面亦均為發生在銲料內部的延性破裂，並沒有出現任何異常的脆 性破裂機構。由上述描述的結果可發現，本實驗三種不同電鍍銅厚度條件 的試片均在現行業界的可靠度測試規範內。
圖 3-1、以 SEM 觀察三種試片在完成 1 次迴銲後（固態時效前）之剖面圖：
（a）5μm-Cu/3μm-Ni、（b）2μm-Cu/3μm-Ni、（c）0μm-Cu/3μm-Ni
圖 3-2、以 SEM 觀察三種試片在經固態時效 200 小時後之剖面圖：（a）
5μm-Cu/3μm-Ni、（b）2μm-Cu/3μm-Ni、（c）0μm-Cu/3μm-Ni
圖 3-3、以 SEM 觀察三種試片在經固態時效 1000 小時後之剖面圖：（a）
5μm-Cu/3μm-Ni、（b）2μm-Cu/3μm-Ni、（c） 0μm-Cu/3μm-Ni
圖 3-4、三種試片經固態時效後，剪力強度與不同固態時效時間的關係圖
圖 3-5、以 SEM 觀察銲料內部經高溫儲存後之晶粒大小：（a）固態時效 0 小時、（b）固態時效 200 小時、（c）固態時效 500 小時、（d）固態時效 1000 小時[1]
圖 3-6、（a）三種試片經固態時效後與 IMC 厚度關係圖、（b）三種試片 的 IMC 厚度與不同固態時效時間（hr）關係圖、（c）三種試片的 IMC 厚 度與不同固態時效時間根號（hr1/2）關係圖
圖 3-7、三種試片經固態時效後鎳的消耗厚度與不同固態時效時間根號
（min1/2）關係圖
圖 3-8、以 SEM 觀察三種試片在完成 5 次迴銲後之剖面圖：（a）
5μm-Cu/3μm-Ni、（b）2μm-Cu/3μm-Ni、（c） 0μm-Cu/3μm-Ni
圖 3-9、以 SEM 觀察三種試片在完成 10 次迴銲後之剖面圖：（a）
5μm-Cu/3μm-Ni、（b）2μm-Cu/3μm-Ni、（c） 0μm-Cu/3μm-Ni
圖 3-10、以 SEM 觀察三種試片在完成 50 次迴銲後之剖面圖：（a）
5μm-Cu/3μm-Ni、（b）2μm-Cu/3μm-Ni、（c） 0μm-Cu/3μm-Ni
圖 3-11、三種試片經多次迴銲後，剪力強度與不同迴銲次數的關係圖
圖 3-12、以 SEM 觀察三種試片經過迴銲 1 次及 5 次後之剪力測試破裂面：
（a）5μm-Cu/3μm-Ni、（b）2μm-Cu/3μm-Ni、（c） 0μm-Cu/3μm-Ni
圖 3-13、以 SEM 觀察三種試片經過迴銲 10 次及 50 次後之剪力測試破裂 面：（a）5μm-Cu/3μm-Ni、（b）2μm-Cu/3μm-Ni、（c） 0μm-Cu/3μm-Ni
圖 3-14、以 SEM 觀察三種試片經過 1 次迴銲後的 BEI 影像剖面圖及試片 俯視圖：（a）5μm-Cu/3μm-Ni、（b）2μm-Cu/3μm-Ni、（c）0μm-Cu/3μm-Ni
圖 3-15、以 SEM 觀察三種試片經過 5 次迴銲後的 BEI 影像剖面圖及試片 俯視圖：（a）5μm-Cu/3μm-Ni、（b）2μm-Cu/3μm-Ni、（c）0μm-Cu/3μm-Ni
圖 3-16、以 SEM 觀察三種試片經過 10 次迴銲後的 BEI 影像剖面圖及試片 俯視圖：（a）5μm-Cu/3μm-Ni、（b）2μm-Cu/3μm-Ni、（c）0μm-Cu/3μm-Ni
圖 3-17、以 SEM 觀察三種試片經過 50 次迴銲後的 BEI 影像剖面圖及試片 俯視圖：（a）5μm-Cu/3μm-Ni、（b）2μm-Cu/3μm-Ni、（c）0μm-Cu/3μm-Ni
圖 3-18、（a）三種試片經多次迴銲後與 IMC 厚度關係圖、（b）三種試片 的 IMC 厚度與不同迴銲時間（min）關係圖、（c）三種試片的 IMC 厚度 與不同迴銲時間根號（min1/2）關係圖
圖 3-19、三種試片經多次迴銲後鎳的消耗厚度與不同迴銲時間根號（min1/2） 關係圖
圖 3-20、以 SEM 觀察三種試片經過溫度循環測試 500 次及 1000 次後之剪 力 測 試 破 裂 面 ： （ a ） 5μm-Cu/3μm-Ni 、 （ b ） 2μm-Cu/3μm-Ni 、 （ c ） 0μm-Cu/3μm-Ni
圖 3-21、Ni-Sn 二元相圖,有 Ni3Sn、Ni3Sn2及 Ni3Sn4三介金屬可能生成[54]
第四章 結論
4.1 無鉛錫銀（97.5wt%Sn-2.5wt%Ag）銲錫在高溫儲存之介面反應：
在一次迴銲後介面之Ni3Sn4結晶型態呈現針狀，經高溫儲存1000小時後 消耗速率常數約為0.0167μm/hr1/2；以同樣的方式估算Cu-2μm/Ni-3μm試片，
Ni3Sn4在150℃之成長速率常數約為150°C為0.0490μm/hr1/2，另外估算鎳層的 消耗速率常數約為0.0168μm/hr1/2；以同樣的方式估算Cu-0μm/Ni-3μm試片，
Ni3Sn4在150℃之成長速率常數約為150°C為0.0540μm/hr1/2，另外估算鎳層的 消耗速率常數約為0.0152μm/hr1/2。
4.2 無鉛錫銀（97.5wt%Sn-2.5wt%Ag）銲錫在多次迴銲之介面反應：
在經多次迴銲後介面之Ni Sn 結晶型態維持針狀，介面之Ni Sn 厚度隨
時迴銲次數增加而增厚。三種試片在不同迴銲次數之破裂面均在銲錫內部 Cu-5μm/Ni-3μm試片而言，Ni3Sn4的成長速率常數約為0.6519μm/min1/2，另 外 估 算 鎳 層 的 消 耗 速 率 常 數 約 為0.1323μm/min1/2； 以 同 樣 的 方 式 估 算 Cu-2μm/Ni-3μm試片，Ni3Sn4的成長速率常數約為0.4317μm/min1/2，另外估 算 鎳 層 的 消 耗 速 率 常 數 約 為0.1360μm/min1/2； 以 同 樣 的 方 式 估 算 Cu-0μm/Ni-3μm試片，Ni3Sn4的成長速率常數約為0.2280μm/min1/2，另外估 算鎳層的消耗速率常數約為0.0809 μm/min1/2。
根據本文的研究結果可發現：在高溫儲存及多次迴銲測試下，三種試 片，皆可以達到業界規範的標準內。但需注意本論文提供的實驗項目仍有 部分可靠度及電遷移性質未做分析。
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