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4-3 錫球疲勞壽命的結果

在文檔中 中 華 大 學 (頁 38-41)

合物右上界面之累積等效潛變應變與時間的曲線圖,從圖中可發現各 厚度的曲線幾乎一致,其表示介金屬化合物之厚度對於累積等效潛變 應變的影響並不大。圖 4-18(a)、(b)為錫球與介金屬化合物右上界面 之累積等效非彈性應變與時間的曲線圖。從圖中可以的看出,累積等 效非彈性應變會隨著介金屬化合物厚度的增加而逐漸增加。

圖4-19(a)、(b) 為錫球與介金屬化合物右上界面之剪應力對剪應 變之遲滯曲線圖,此圖所顯示的面積幾乎相同,所以無法依此圖判斷 出壽命長短,但可以發現第二溫度週次以後所圍的面積幾乎相同,因 此遲滯曲線有穩定的趨勢。

線拼湊法描述之,如圖 4-20 所示。由此圖可看出,介金屬化合物厚 度對於錫球疲勞壽命的影響會有越來越小的趨勢。

將所得到的以介金屬化合物厚度為變數之壽命方程式,引用累積 疲勞損傷的觀念求取介金屬化合物厚度隨熱循環週次變化下錫球真 正的熱疲勞壽命為784 個週次,與不考慮介金屬化合物時的壽命 1019 個週次,及在迴銲後有著初始介金屬化合物厚度0.9

μ

m 時的壽命 868 週次,有著明顯的差距。

4-3-2 96.5Sn-3.5Ag 錫球

將不同的介金屬化合物厚度所得的第三溫度循環週次中之等效 非彈性應變範圍數值如同 63Sn-37Pb 錫球一樣代入 Coffin-Mason 關 係式中,也可計算出錫球在固定介金屬化合物厚度下的疲勞壽命,加 上不考慮介金屬化合物的錫球壽命一同列於表 4-2。其結果顯示錫球 的壽命會隨介金屬化合物厚度的增加而些微減小,而不考慮介金屬化 合物時的壽命最小。圖 4-21 為將其壽命與介金屬化合物厚度的關係 選擇一適當之方程式以曲線拼湊法描述之圖形。由此圖可看出,介金 屬化合物厚度對於錫球疲勞壽命的影響並不會很大。

以介金屬化合物厚度為變數之壽命方程式,引用累積疲勞損傷的 觀念就可求得介金屬化合物厚度隨熱循環週次變化下,錫球真正的熱 疲勞壽命為2476 個週次,與不考慮介金屬化合物時的壽命 2454 個週 次,及在迴銲後有著初始介金屬化合物厚度 0.757

μ

m 時的壽命 2492 週次,沒有太大的差距。所以在往後的分析中,對於 96.5Sn-3.5Ag 錫球來說,可以忽略其介金屬化合物對於錫球壽命的影響。

由以上的壽命結果可得知:

1. 在相同的構裝型式上,以 96.5Sn-3.5Ag 作為錫球材料會有比較好 的疲勞壽命,與文獻[24]中提到的 96.5Sn-3.5Ag 錫球的剪力測試 比63Sn-37Pb 錫球好的結果雷同。

2. 由於 63Sn-37Pb 錫球會產生較厚的介金屬化合物,且分為 Cu6Sn5 及Cu3Sn 兩層;96.5Sn-3.5Ag 錫球只會產生 Cu6Sn5層,且厚度較 小,以致於63Sn-37Pb 錫球的疲勞壽命會受到介金屬化合物厚度 的影響較顯著。此與文獻[26]所作的剪力試驗結果相似。

3. 63Sn-37Pb 錫球之疲勞壽命受到介金屬化合物厚度的影響會有越 來越小的趨勢。此與文獻[9]的結果一樣。

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