Sn-0.7Cu-0.05Ni-0.01Co 合金銲接界面分析

圖4.5(a)為 Sn-0.7Cu-0.05Ni-0.01Co 合金(Sn-Cu-Ni-Co)與 Cu 基材 銲接後之界面顯微組織金相圖，由圖中可知Sn-Cu-Ni-Co 合金銲接後 之界面反應層的厚度約為 3μm，略較 Sn-Cu-Ni 及 Sn-Cu-Ni-Al 合金 銲點之界面反應層為厚。此外，為了解界面反應層之成份組成，本研

B

Sn

究以 EDS 進行成份分析，圖 4.5(b)為圖 4.5(a)中表示 A 之 EDS 分析 圖譜，由分析結果顯微，其界面反應層之成份組成含有 Sn、Cu、Ni 及Co 等元素，此點與 Sn-Cu-Ni 和 Sn-Cu-Ni-Al 等兩種合金之界面反 應有所不同，此Sn-Cu-Ni-Co 界面反應層之組成分別為 Sn：49.28at%；

Cu：44.76at%；Ni：4.00at%；Co：1.97at%，且其 Sn：(Cu+Ni+Co) 之比例趨近於5：6，此點與 Gao 等人[44]研究 Sn-3.5Ag-0.02Co-0.01Ni 合金與Cu 基材銲接後，於界面反應層觀察到的(Cu,Ni,Co)6Sn5介金屬 化合物的組成比例相同，此點顯示 Ni 及 Co 元素在銲接過程中，會 由銲錫中向銲接界面擴散，並且參與界面反應而形成(Cu,Ni,Co)6Sn5

介金屬化合物。

此外，圖 4.6(a)為 Sn-Cu-Ni-Co 合金銲點之銲錫區域之顯微組織 SEM 金相圖，其中可以觀察到銲錫基地以及島狀化合物(標示 B)，以 EDS 對此區域進行分析後可知，銲錫基地區域的成份組成為 100at%

的 Sn，而島狀化合物則由 Sn、Cu 以及 Co 所組成的 Sn-Cu-Co 化合 物，此Sn-Cu-Co 化合物之組成分別為 Sn：48.68at%；Cu：50.30at%；

Co：1.02%，Sn：(Cu+Co)之比例趨近於 5：6，與其他學者[45][46]

研究 Sn-3.5Ag-Co 合金與 Cu 基材進行接合後的，在界面反應中分析 得到的(Cu,Co)6Sn5介金屬化合物組成比例相符，由此可知銲錫組織係 由Sn 基地+(Cu,Co)6Sn5介金屬化合物所組成。

表4.1 為 Sn-Cu-Ni、Sn-Cu-Ni-Al 以及 Sn-Cu-Ni-Co 合金與 Cu 基 材銲接後之界面反應層以及銲錫區域顯微組織表，在三種不同合金之 銲點中，Sn-Cu-Ni 及 Sn-Cu-Ni-Al 合金之銲錫區域均由 Sn 基地 +Cu6Sn5 介 金 屬 化 合 物 組 成 ，Sn-Cu-Ni-Co 合 金 則 由 Sn 基 地 +(Cu,Co)6Sn5介金屬化合物組成。在三種合金銲點界面反應層之組成

方面，Sn-Cu-Ni 及 Sn-Cu-Ni-Al 合金之界面反應層為(Cu,Ni)6Sn5介金 屬化合物，Sn-Cu-Ni-Co 合金則為(Cu,Ni,Co)6Sn5介金屬化合物。由銲 接後之銲錫區域及界面反應層顯微組織可以發現，在銲接後，銲錫合 金組成中之 Ni 元素向接合界面擴散，而本研究中所探討的三種銲錫 合金均含有Ni 元素，因此，在界面反應層中均可以得到 Ni 元素的存 在。此外，添加 Co 元素之 Sn-Cu-Ni-Co 合金接合界面中，亦可分析 得Co 元素向接合界面擴散。然而，在添加 Al 元素之 Sn-Cu-Ni-Al 合 金接合界面中則沒有分析到 Al 元素的存在，此點應為 Sn 元素及 Al 元素熔合時為完全固溶體，如圖4.7 之 Sn-Al 二元相圖所示，因此並 無 Sn-Al 化合物存在。此外，本研究所探討之 Sn-0.7Cu-Al 合金中，

Al 含量僅含 0.01wt%，因此，以 EDS 並無法分析得 Al 的分佈。

(a)

(b)

圖 4.5 Sn-Cu-Ni-Co 銲點界面反應區域(a)SEM 金相圖，(b)EDS 分析圖譜 A

Sn

Cu

(a)

(b)

圖4.6 Sn-Cu-Ni-Co銲點銲錫區域(a)SEM金相圖，(b)EDS分析圖譜 B

Sn

圖 4.7 Sn-Al 二元相圖

表 4.1 Sn-Cu-Ni-X 合金銲點顯微組織表 顯微組織 合金

銲錫區域 界面反應層

Sn-Cu-Ni Sn+Cu₆Sn₅ (Cu,Ni)₆Sn₅ Sn-Cu-Ni-Al Sn+Cu₆Sn₅ (Cu,Ni)₆Sn₅ Sn-Cu-Ni-Co Sn+(Cu,Co)6Sn5 (Cu,Ni,Co)6Sn5