中 華 大 學

中 華 大 學 碩 士 論 文

多成分無鉛銲錫與鍍銀銲墊基板機械性質之 探討

Mechanical Properties of a Multicomponent Lead-free Solder on the Immersion Ag-plated

Substrate

系 所 別：機械工程學系碩士班 學號姓名：E09808004 陳 志 宏 指導教授：葉 明 勳 博 士

中 華 民 國 100 年 7 月

中文摘要

本論文以環保概念為首要，眾所皆知鉛對人體及環境的危害，早期電子構

裝技術均長期依賴鉛元素，為證明無鉛之應用是可期待的，也是全球電子產業不 斷追尋的目標。在此研究中得知，Sn-3Ag-0.5Cu-8In-1Zn作為無鉛銲錫合金的銲 料，在與化銀基板接合，作拉伸實驗，分析用在電子構裝製程上替代傳統鉛-錫 合金。但是現階段所開發出來的無鉛銲錫產品，缺點是熔點依舊太高，所以利用 開發新的無鉛銲錫Sn-Ag-Cu-In-Zn合金方式，並測試在常溫及各種溫度條件下其 合金之機械性質，其條件分別是拉伸速率為1×10^-3mm/sec ，以及室溫和加溫至 100℃高溫條件下進行測試，探討Sn-Ag-Cu-In-Zn合金經時效處理後，銲錫結合 強度的變化及其影響。

實驗結果顯示，常溫25 ℃銲點剪切強度為25.9 MPa，經過加溫至100 ℃高 溫時效後，拉伸強度下降至10.8 MPa，破斷面發生在介金屬化合物(IMC)與焊料 之間。另外該合金將隨著拉伸測試溫度的升高而降低。再依此觀察其破斷面的情 形，利用破損機制分析，測試Sn-3Ag-0.5Cu-8In-1Zn合金在破斷過程，發現微小 孔洞先由材料的晶界處開始產生，隨著拉伸應力的增加，會出現材料的原始晶粒 慢慢被拉長，隨著拉伸應力的增強晶界上面的細小孔洞也會而隨之增大，直到材 料完全斷裂為止。

關鍵字: Sn-Ag-Cu-In-Zn無鉛銲錫，剪切強度，時效處理，Ag/Cu基板，

Au/Ni-P/Cu基板

Abstract

In this study, we investigated the interfacial reaction and mechanical properties of a Sn-3Ag-0.5Cu-8In-1Zn Pb-free solder joints in the BGA packages with different surface finishes (Ni/Au metallized and immersion silver). The shear tests were carried out on a mechanical testing machine at a crosshead speed of 10^-3 mm/s at various homologeous temperatures. The results show that the Ag-plating layer was dissolved into the Pb-free solder during reflow. The Cu-Sn intermetallic compounds layers were formed at the solder/Cu interface. The average shear strength of the solder joints was 25.9 MPa at a crosshead speed of 10^-3 mm/s at room temperature. The fracture of joints happened in the solder bulk. However, the average shear strength of the joints decreased to 10.6 MPa after aging at 100℃ for 500h. The joints failed at the solder/IMC interface.

Keywords: Sn-Ag-Cu-In-Zn solder, shear strength, thermal aging, Ag/Cu substrate,

Au/Ni-P/Cu substrate.

誌 謝

本論文從議題的發想到實際進行研究，甚至到整個實驗能夠如期完成，最先 要感謝的是我的指導老師葉明勳博士。在研究所就學期間，除了學術上的教導以 外，指導老師更會透過實務的應用面給予專業的指導與啟發，對我的課業與工作 上助益良多。此外，感謝口試委員龍華科技大學翁文彬博士與本校馬廣仁博士的 熱心指導及建議，使本論文更加完美，在此亦深表感激。

感謝我公司的直屬主管，在論文製作期間給予彈性休假，能讓我更充份準備 此論文。

在研究期間，特別感謝學長俊旭、華懋、永丞、育宏在實驗上大力相助，還 有研究室嘉廷、大帥同學謝謝你們的幫忙。

同時我也要感謝義守大學哲偉，因為在做實驗時必須親自前往高雄，你為了 縮短我們來回的車程，設想周到的幫我們安排實驗室。還有中央大學的同學們，

謝謝你們的贊助。二年的碩士學習生涯匆匆就過去了，同班同學們，有世偉、大 誠、富瓏、鈞祺、老柯、世傑……等，因為有你們的陪伴與鼓勵，讓我的求學過 程變得更豐富更精采，在此說聲謝謝！

最後，感謝我親愛的家人們，因為我上課期間，都沒辦法好好陪伴您們。但 是有您們的支持，讓我得以順利完成碩士學業，在此我要開心得與大家一同分享 我的喜悅。

目 錄

頁次 中文摘要---I 英文摘要---II 誌 謝---III 目 錄---IV 表 目 錄---VI 圖 目 錄---VII

第一章、 緒論---1

1-1 前 言---1

1-2 球格陣列式接合(Ball Grid Array；BGA)技術---3

1-3 研究動機與目的---7

第二章、 文獻回顧---9

2-1. Pb-Sn 鉛錫合金之簡介---9

2-2 鉛的危害與環保政策---11

2-3 無鉛銲錫的發展---15

2-3-1無鉛銲錫開發所須考量之材料特性---16

2-3-2 目前取代鉛的各種金屬特性---17

2-3-3.純錫( Sn )---19

2-3-4.錫-銅合金( Sn-Cu ) ---19

2-3-5.錫-銀合金( Sn-Ag )---19

2-3-6.錫銦合金( Sn-In )---20

2-3-7 錫鋅合金(Sn-Zn)---21

2-3-8.錫銦銀合金(Sn-In-Ag)---21

2-3-9.錫銀銅合金(Sn-Ag-Cu)---22

2-4.封裝元件可靠度分析---22

2-5.球格陣列構裝相關文獻探討---24

2-6.潤濕現象---25

2-7.銲點強度---35

第三章 實驗方法及步驟---38

3-1. Sn-3Ag-0.5Cu-8In-1Zn 合金之製備---38

3-2. Sn-3Ag-0.5Cu-8In-1Zn 合金之 DSC 熔點測試---42

3-3. Sn-3Ag-0.5Cu-8In-1Zn 合金之顯微組織分析---42

3-4.熔焊（Reflow）反應實驗步驟(N²熔焊爐-皇迪 HD-NHAC12F)---42

3-5. Sn-Ag-Cu-8In-1Zn 合金與不同鍍層基板之介面反應---44

3-6.焊接試片製作---45

3-7.時效熱處理---46

3-8. 剪力強度(Shear strength)測試---46

第四章、結果與討論---48

4-1. 熔點分析---48

4-2. Sn-3Ag-0.5Cu-8In-1Zn系合金顯微結構觀察---48

4-3 拉伸強度分析---49

4-3-1 Sn-3Ag-0.5Cu-8In-1Zn 合金與 Au/Ni-P/Cu 基板之界面反應---50

4-3-2 Sn-3Ag-0.5Cu-8In-1Zn合金與Ag / Cu 化銀基板之界面反應---51

4-3-3 Sn-3Ag-0.5Cu-8In-1Zn 化銀基板拉伸強度分析---56

4-3-4 Sn-3Ag-0.5Cu-8In-1Zn 化金基板拉伸強度分析---56

第五章、結論---75

第六章、參考文獻---76

表 目 錄

頁次

表 1 不同成份鉛錫合金之性質---10

表 2 RoHS 之六大限用化學物---15

表 3 常見的無鉛焊錫合金---18

表 4 元素之物理性質---26

表 5 鉛在印刷電路板上之應用---27

表 6 常用的鉛錫合金組成、熔點、密度及抗拉強度---27

表 7 Sn-Ag 與 Sn-Pb 銲錫合金抗拉強度之比較---30

表 8 Sn-Ag 與 Sn-Pb 銲錫合金剪切強度之比較---31

表 9 Sn-Ag-Cu-In-Zn 合金成份百分比---38

表 10 Sn-Ag-Cu-In-Zn 合金之 DSC 熔點測試---48

表11 拉伸化銀基板剪應力強度增減比較表---57

表12 拉伸化金基板剪應力強度增減比較表---58

圖 目 錄

頁次

圖 1 電子封裝層級的區分---2

圖 2 不同的晶片構裝技術---5

圖 3 一般 IC 元件在晶片構裝與基板構裝之過程---6

圖 4 一般 BGA 構裝示意圖(a)錫球呈矩陣排列，(b)BGA 截面構造---6

圖 5 BGA 基板底層金屬構造---7

圖 6 63Sn-37Pb 系二元合金相圖---10

圖 7 鉛人體環境的危害---14

圖 8 鉛對環境的危害---14

圖 9 Pb-Sn 合金二元共晶之平衡相圖---28

圖 10 無鉛銲料依溫度的分類---28

圖 11 無鉛銲料之熔點分佈---29

圖 12 Sn-Cu 合金之平衡相圖---29

圖 13 Sn-Ag 合金之平衡相圖---30

圖 14 Sn-In 合金之平衡相圖---31

圖 15 Sn-Bi 合金之平衡相圖---32

圖 16 Sn-Zn 合金之平衡相圖---32

圖 17 (a)Sn-In-Ag 合金於 100℃之截面相圖---33

圖 18 ( b)Sn-In-Ag 合金於 200℃之截面相圖---33

圖 19 (c)Sn-Ag-Cu 合金之平衡相圖---33

圖 20 Sn-Ag-Cu 合金之平衡相圖---34

圖 21 電子構裝爆米花現在示意圖---34

圖 22 ( A ) 無助銲劑 ( B ) 有助銲劑 存在時，表面張力示意圖---35

圖 23 銲點強度測試圖---37

圖 24 毛坯車製---39

圖 25 Sn-3 Ag-0.5Cu-8In-1Zn 錫球之製備---40

圖 26 拉伸試片之製備---40

圖 27 Sn-3 Ag-0.5Cu-2In-1Zn 無鉛銲錫合金實驗流程圖---41

圖 28 Ag / Cu 化銀基板尺寸圖---43

圖 29 Au/Ni-P/Cu 基板圖---43

圖 30 N2熔焊爐-皇迪 HD-NHAC12F 測溫報告圖---44

圖 31 焊接試片示意圖---45

圖 32 Au/Ni-P/Cu基板圖---45

圖 33 錫球試片尺寸---46

圖 34 聯宙公司所製造拉伸測試機---47

圖 35 拉伸測試片---47

圖 36 Sn-3Ag-0.5Cu-8In-1Zn 銲錫合金顯微組織圖---49

圖 37 剪切破壞模式示意圖---50

圖 38 Sn-3 Ag-0.5Cu-8In-1Zn 化銀基板構装件之迴焊一次界面分析---52

圖 39 Sn-3 Ag-0.5Cu-8In-1Zn 化銀基板構装件之迴焊二次界面分析---53

圖 40 Sn-3Ag-0.5Cu-8In-1Zn 化銀基板構装件之(迴焊一次後，100℃.100h 時效處理)之界面成份分析---54

圖 41 Sn-3Ag-0.5Cu-8In-1Zn 化銀基板構装件之(迴焊二次後，100℃.100h 時效處理)之界面成份分析---55

圖42 化銀與化金基板迴焊一次比較圖(MPa) ---60

圖43 化銀與化金基板迴焊二次比較圖(MPa) ---60

圖44 Sn-3 Ag-0.5Cu-8In-1Zn化銀基板構装件之破斷面迴焊一次---61

100h時效處理)---62 圖46 Sn-3 Ag-0.5Cu-8In-1Zn化銀基板構装件之破斷面(迴焊一次後，100℃

.500h時效處理)---63 圖47 Sn-3 Ag-0.5Cu-8In-1Zn化銀基板構装件之破斷面迴焊二次---64 圖48 Sn-3 Ag-0.5Cu-8In-1Zn化銀基板構装件之破斷面(迴焊二次後，100℃.

100h時效處理) ---65 圖 49 Sn-3 Ag-0.5Cu-8In-1Zn 化銀基板構装件之破斷面(迴焊二次後，100℃.

500h時效處理) ---66 圖50 Sn-3 Ag-0.5Cu-8In-1Zn化金基板構装件之破斷面迴焊一次---67 圖51 Sn-3 Ag-0.5Cu-8In-1Zn化金基板構装件之破斷面(迴焊一次後，100℃.

100h時效處理)---68 圖 52 Sn-3 Ag-0.5Cu-8In-1Zn 化金基板構装件之破斷面(迴焊一次後，100℃.

500h 時效處理)---69 圖 53 Sn-3 Ag-0.5Cu-8In-1Zn 化金基板構装件之破斷面迴焊二次---70 圖 54 Sn-3 Ag-0.5Cu-8In-1Zn 化金基板構装件之破斷面(迴焊二次後，100℃.

100h 時效處理)---71 圖 55 Sn-3 Ag-0.5Cu-8In-1Zn 化金基板構装件之破斷面(迴焊二次後，100℃.

500h 時效處理)---72 圖 56 Sn-3 Ag-0.5Cu-8In-1Zn 化銀基板構装件之破斷面迴焊一次( 25℃)

之斷口成份分析---73 圖 57 Sn-3 Ag-0.5Cu-8In-1Zn 化金基板構装件之破斷面迴焊一次( 25℃)

之斷口成份分析---74

第一章 緒 論 1-1.前言

近年來，隨著國際資訊化及科技的創新，電子元件不斷朝向輕、薄、短、小、

高功能、高功率的趨勢發展，積體電路更已進入 VLSI 技術的階段。由於電子構裝 品質的優劣，影響著積體電路功能是否充分發揮，因此電子構裝在電子工業上，處 於關鍵之地位。且對於改善人類的生活品質及開創人類新的思維，扮演相當重要的 角色。

傳統半導體工業可分兩個階段，為前段製程與後段製程 ： 所謂前段製程即是 積體電路 ( Integrated Circuits ) 半導體製程[1]；而在後段製程則是指電子構裝 ( Electronic Package ) 製程。然而完整的半導體生產過程主要可分為三個階段：(1) 矽晶片的製造、(2) 積體電路的製作 (3) 積體電路的構裝[2](圖 1)，其中虛線方框 即 是 半 導 體 的 前 段 製 程 部 份 ， 也 就 是 超 大 型 積 體 電 路 ( Very Large Scale Integration，VLSI ) 在製程中最為重要。積體電路的保護方式，須加以密封並依元 件需要和相關的電子零組件進行電路連接 ( Interconnection ) ，才能實際被應用，這 方面的技術也是所謂的電子構裝[3]。

電子構裝有下列四個主要功能[4] (圖2)：

(1)傳輸與分佈電源：經由封裝層將電源傳送到IC晶片，使IC晶片可以驅動運作。

(2)傳輸與分佈訊號：提供IC晶片與外界訊號的傳遞。

(3)散熱的途徑：IC晶片運作時所產生的熱量，可以經過構裝結構內的設計將熱排出。

(4)IC晶片的保護：構裝可以把IC晶片密封進而與外界隔絕，避免受到外力的撞擊或 是水氣的汙染。

電子構裝技術主要可以分為以下五個層級[5](圖1)：

第零級：

經過半導體前段製程所製造出來的裸晶晶片(chip)。

將裸晶晶片接合在基板上，又稱為晶片構裝(Chip Packaging)。

第二級：

將裸晶晶片或其他電子元件基板接合至印刷電路板(PrintedCircuit Board,PCB) 上，又稱基板構裝(Chip-substrate Packaging)。

第三級：

將各式印刷電路板與主機板(Mother Board)接合，又稱為次系統構裝(Shelf Level Packaging)。

第四級：

將主機板與各式基板和週邊設備接合，即最後的系統構裝(Frame level Packaging)階段。

圖1 電子封裝層級的區分[6]

首先以電子構裝技術第一級晶片構裝層次而言，從傳統一次接合一個 I/O 的打 線接合(Wire Bonding)，進展到面板及手機啟動 IC 封裝，以捲帶一次接合同一 IC 晶 片上的所有I/O 接點的捲帶式自動接合(Tape Automated Bonding；TAB)，發展至今

晶片上，利用I/O 接點陣列狀(Array)排列，也是目前所能接合的 I/O 數最多的技術，

覆晶接合(Flip Chip Bonding)製程技術打破傳統打線接合及捲帶式自動接合只在晶 片的周圍連接[7]，如圖 2 所示[8]。另外在第二級基板構裝層次的發展中，則是由四 週邊接合的引腳插入式接合 (Plated Through Hole；PTH)、表面黏著技術(Surface Mount Technology；SMT)發展到目前市場廣泛被應用的球陣列式接合(Ball Grid Array；BGA)製程[9]，如圖 3 所示。

1-2 球格陣列式接合(Ball Grid Array；BGA)技術

球格陣列式接合技術是在晶片構裝完成後，再接合到印刷電路板上的一項基板 構裝技術，如圖3所示[9]。BGA 構裝以銲錫球(Solder Ball)為接合材料，而且因接合 點呈現矩陣排列(如圖5)，一般相較於以四週邊接合的引腳插入式PTH技術而言，可 以節省引腳在基板上的空間，如此BGA技術更能符合目前高I/O數的構裝需求。且銲 錫球在迴焊過程中，因為到達熔點而形成液態的銲錫材料，此時表面張力會使BGA 技術有自動對準位置的效能，因此在構裝過程中銲錫球有稍微偏移BGA基板上之銲錫 墊，也可以輕易利用此優點自動修正銲錫點正確位置。

BGA構裝技術依據基板的材料不同而有所區分，有陶瓷球陣列式(Ceramic Ball GridArray；CBGA)、塑膠球陣列式(Plastic Ball Grid Array；PBGA)、捲帶狀球陣列 式(Tape Ball Grid Array；TBGA)以及金屬球陣列式(Metal Ball Grid Array；

MBGA)[7]。CBGA基板材料一般以陶瓷氧化鋁(Al2O3)為主，且多應用於CPU中央 處理器單元(CPU；Central Process Unit)，另外晶片組等高附加價值產品；TBGA可 撓式基板材料以聚亞醯胺 (PI；Polyimide)為主，且較多應用於驅動IC的封裝上。近 年來以薄膜電晶體液晶顯示器(Thin Film Transistor Liquid Crystal Display；TFT-LCD) 的驅動IC為熱門商品；PBGA基板材料則以三氮雜苯雙馬來醯胺(Bismaleimide Triazine；BT)樹脂為主，因該材料具有低成本的優勢，再加近年技術不斷攀新突破，

使得繪圖晶片、晶片組、CPU等高階IC多轉用PBGA製程，一舉躍升為主流產品；

另外！以MBGA為封裝技術的產品則不多見[7,10]。

BGA銲錫墊的底層金屬通常有三層(圖5)，依照功能分別敘述如下[11]：

(1) 擴散障礙層(Diffusion Barrier Layer)：為了阻擋導電層與銲錫球互相擴散，通常 以電鍍鎳金屬(Electroplated Ni)或是無電鍍鎳金屬(Electroless Ni)作為此層材料；

(2)導電層(Metal Pad)：銅金屬因為阻抗低，而且成本較便宜，最常用來作為傳導電 路訊號的金屬墊；

(3)潤濕或抗氧化層(Wetting or Anti-oxidation Layer):黃金是最常使用的材料，目的是 防止擴散障礙層氧化和促進銲錫球與擴散障礙層之間的潤濕性。

因此，由圖2和圖3可了解，在晶片構裝與基板構裝之過程中，不可避免地，

都必須藉由銲錫材料錫球、錫膏等進行接合，引腳插入式接合以波銲(Wave Soldering)的方式接合，上述的球格陣列式接合以銲錫球(Solder Ball)直接連接元 件與基板，而覆晶接合製程則是利用銲錫隆點(Solder Bump)與基板接合，這些製 程技術均以銲錫合金作為銲接元件接合材料，也足以顯示銲錫合金在目前電子構 裝產業中的重要性。

圖3 一般IC元件在晶片構裝與基板構裝之過程[9]

圖5 BGA基板底層金屬構造[11]

1-3 研究動機和目的

由於含鉛物質對人體健康危害甚大，及對環境污染的問題日益嚴重，且隨著環保 意識的抬頭，世界先進國家對含鉛物質的使用都會加以規範及限制。也因此，導致 長期依賴鉛錫合金的電子構裝工業而言，影響甚鉅。目前世界各國的相關研究單位 都已經積極在進行無鉛銲錫之研發，開發無鉛銲錫已成為國內產業界刻不容緩的重 要課題。

許多先進國家的研究單位正積極進行無鉛焊錫之開發使用，藉以完全取代現今 之鉛錫焊料，目前已知開發的二元合金之無鉛焊錫有 ： Sn-Ag、Sn-In、Sn-Cu、

Sn-Zn、Sn-Bi 等，三元無鉛焊錫合金有：Sn-Ag-Cu、Sn-Ag-Sb、Sn-Bi-In、Sn-In-Ag 等，四元無鉛焊錫合金有：Sn-Cu-Sb-Ag、Sn-In -Sb-Ag、Sn-Zn-In-Ag 等。

在諸多無鉛銲料中Sn-Ag-Cu合金為目前最受矚目之合金系統，但該合金尚存在 一些缺失，是目前技術上必須克服的一大難題，例如較高的熔點與過冷度、粗大錫 晶與所引起的熱裂解、粗大的Ag3Sn以及過度成長的介面金屬間化合物等。而產業 龍頭之一IBM研究團隊提及[12]，較高的Ag含量以及較慢的凝固速率均可能生成粗 大板狀Ag3Sn初晶，造成介面處應變集中，對銲點熱機疲勞性質有害。為此Suganuma 等人[13]亦提出該粗大Ag3Sn會造成Sn-Ag-Cu合金之延性衰退強度變差。

In、Bi來降低熔點，以及添加Sb來改善介面性質[14]，亦有研究者提出添加稀土元素 (rare earth)[15,16]及過渡金屬元素(transition metals)[17-22]的方案。關於添加過度金 屬元素的相關研究，Suganuma 等人[22]指出添加Co、Ni、Mn、Ti具不同程度之細 化效果，並生成有別於Ag3Sn及Cu6Sn5之異質化合物。至今對此系列合金相關性質 並未有進一步深入之探討。

本研究控制主要以Sn-3Ag-0.5Cu 無鉛銲錫為基材，添加 8wt%的 In，1wt%的 Zn 和金屬粒後，置於加溫至 500℃鉗鍋中熔煉成 Sn-3 Ag-0.5Cu-8In-1Zn 無鉛銲錫合 金，以製造與傳統Pb-Sn 銲錫有相近熔點的多元成分無鉛銲錫。運用自製 Sn-3 Ag-0.5Cu-8In-1Zn 無鉛錫錫球與化銀基板及化金基板上作無鉛銲錫接合做比較，探 討這些無鉛銲錫在化銀基板及化金板上的機械性質，並評估在 BGA 構裝成品時的可 靠度，在實務方面則適時提供給優良電子構裝業應用，評估採用的可能性。本研究 內容包括以下兩點：Sn-Ag-Cu-In-Zn 無鉛銲錫的常溫和高溫機械性質與(Ag/Cu)基板 間的濕潤性；分析製程條件對接點高溫迴銲的介面顯微組織變化及其影響為何。

第二章 文獻回顧 2-1. Pb-Sn 鉛錫合金之簡介

在傳統電子封裝產業中，電子元件與基板之間構裝方式，大部分仍然以最 常使用的錫銲構裝接合材料為主。而早期電子產業電路板上元件接合，最常使用 的銲錫方式，都是以錫鉛合金(錫-63wt ％，鉛-37wt ％)[ 23 ]。其最大之採用優 點在於整體的焊料價格便宜、特性穩定，且其相關製程與助焊劑( Flux )應用已屬 成熟。如表1中列出不同成份錫-鉛合金的性質作為配合[24,25] 。 錫-鉛合金方 面，由於在共晶成份時的熔點較低，進行波銲製程中所需的溫度大約只要250 oC，而進行迴焊製程(Reflow)中所需之最高溫度也僅約230 oC，與目前印刷電路 板的耐熱溫度相近，且合金本身具良好的機械強度(Mechanical Strength)，具備優 越的接合性及連接性，另一個優勢是支撐元件為電路板所承載，並與常見的基材 如銅、鎳、鐵鎳合金之間有良好的潤濕性質(Wettability)，另外，錫-63wt ％-鉛 -37wt ％合金亦具良好的耐蝕性(Corrosion Resistance)、電及熱的傳導性

(Electrical Conductivity)，相關製程技術與助銲劑的開發使用已趨成熟，在價格上 屬於便宜，為此，從過去數十年來，電子構裝製程中大量使用錫-鉛合金，該材 質也被應用最廣泛，是一種極普遍的銲接加工材料。

β 相：錫 金屬中固溶 鉛 金屬的固溶體 α 相：鉛 金屬中固溶 錫 金屬的固溶體

圖6 63Sn-37Pb系二元合金相圖[26]

如圖6 C點，當Sn含量為63 wt %與Pb含量37wt %，物質會由固體相轉為液體 相，而此時的共晶熔點溫度為183℃。

表1 不同成份鉛錫合金之性質[24,25]

Alloy Composition(wt%)

Density (g/cm3)

Solidus (oC)

Liquidus (oC)

Thermal Expansion Coefficient(oC-1)

100Pb 11.3 328 328 29.3×10-6

95Pb-5Sn 10.8 308 312 28.4×10-6

90Pb-10Sn 10.5 268 302 27.9×10-6 50Pb-50Sn 8.9 183 216 23.6×10-6 40Pb-60Sn 8.52 183 190 21.6×10-6 37Pb-63Sn 8.46 183 183 21.4×10-6

30Pb-70Sn 8.17 183 193 -

100Sn 7.3 232 232 23.5×10-6

Alloy Composition(wt%)

Thermal Conductivity

(W/m‧K)

Tensile Strength (Kg/cm2)

Electrical Resistivity

(μΩ-cm)

100Pb 35.3 - 22.5 95Pb-5Sn 35.2 - 23.5

90Pb-10Sn 35.8 - 22.4

50Pb-50Sn 47.8 43.6 15.8 40Pb-60Sn 49.8 53.4 15.0 37Pb-63Sn 50.9 54.1 15.0 30Pb-70Sn - 54.8 13.8

100Sn 73.2 - 14

2-2 鉛的危害與環保政策

鉛是屬於重金屬，它會沉積在人體內，根據勞工安全相關報導人體的血液中含 鉛量超過一定的量(約 250mg/dl)就會有鉛中毒的危險，也已証實鉛對人體是具有危 害性。在國內勞工安全衛生法規第五條明文規定從事所以鉛作業也關人員因每年應 定期接受 X 光、血中鉛、尿中鉛特殊健康檢查，並應將記錄保存 10 年。

在國際方面，美國於 1990 年已正式提出減少使用含鉛物質[23]，歐盟在使用限 制指引(RoHS)中，已將鉛納入為有害物質，並於 2006 年 7 月 1 日起正式訂定電子 產品不可含有鉛(Pb)、 鎘(Cd)、汞(Hg) 、六價鉻(Cr6+)等重金屬及 PBB 和 PBDE 等溴化物阻染劑；除美國、歐盟之外，日本與中國大陸等幾大經濟體系也都相繼認 同此立場。鉛對人體及環境的影響，世界各國都紛紛制定相關禁令，無鉛化已成為 未來電子產品之基本要求。

鉛是一種神經毒性的重金屬元素，一般鉛進入人體主要途徑為:

1. 呼吸道吸收:主要途徑 ( 90 %，顆粒愈小危害性愈高)空氣中鉛粉塵或燻煙，

經由呼吸道吸入肺部，被肺泡微血管吸收。

2. 消化道吸收：可經由飲食，進入人體，消化時被腸胃吸收。

當人體吸收鉛後，該毒害進入血液，帶到人體各器官，對人體影響極大。一般 在穩定的鉛暴露情況下血中鉛會維持一定的濃度，並在骨骼中逐漸沈積。在成年人 體中，有 90 - 95 % 的鉛是會累積儲存於骨骼中，當鉛暴露停止時，血中鉛值會逐 漸下降，骨骼鉛也會回到血液中。當人體血液內的鉛含量累積在超過100μg/l一定標 準時，人體將感到不適，便會引發鉛中毒現象，其症狀包括大腦意識不清、中樞神 經系統障礙、肝臟及腎臟功能失調、關節疼痛等。男性方面，將減少性趣、陽萎、

無生育力；女性方面，減少生育力、經期不正常、流產或早產，若懷孕婦女過度暴 露於鉛時，可能使胎兒遭受神經受損或發育造成損害等問題，並且降低人體免疫系 統的功能[26]。本文獻回顧 Mechanical Properties of Sn-Ag-Cu-In-Zn Solder Joints after Thermal Aging p10 所提到的鉛對環境的危害，以上資料所示應予以重視，無論 對環境保護認同或對人體之健康將是一大省思。

鉛對環境的污染，主要是來自於含鉛的廢棄物，例如：日常生活中電器產品內 的電路板及廢鉛電池，遭人隨意亂丟棄置於土地上，透過雨水不斷沖刷後，使得鉛 滲入土壤中，因而污染了地下水源，並在含有酸鹼環境下，產生有毒的鹽類(如圖 2-2)，例如常見的化學反應過程，包括：PbO + H2SO4 (酸雨) →PbSO4 (酸

雨)+H2O；PbO + 2HNO3 (酸雨) → Pb (NO3)2 + H2O等[27]。因此含鉛廢棄物絕對 不要亂丟棄，應依環保署公告“應回收項目＂，交由政府認可合格廠商或當地環保 局派出的回收車，收回後專業處理，才不會對環境造成污染。

因為63Sn-37Pb銲錫合金的可靠性與穩定性，目前被廣泛的應用在整個電子相關 產業中，但是含有鉛的成分，會危害人類的健康及造成環境的污染，為此，美國環

化學成分，包括：鉛、石棉、木製品、二氧化氮、殺蟲劑、家庭清潔用品、水銀、

二手煙、火爐、氡氣、可呼吸的微粒、加熱器、壁爐、煙囪等[ 28 ]，其中，以鉛所 造成的污染最為嚴重;在2006年7月生效的歐盟危害物質限用指令(restriction of hazardous substances directive, RoHS ) 規範電子電機產品，也對於六大化學物質加以 限制如：鉛(Pb)、鎘(Cr)、汞(Hg)、六價鉻(Cr6+)、聚溴聯苯(PBB) 和聚溴二苯 醚(PBDE)，如表2所示[29]。據統計每年將近有兩萬噸的鉛用在銲錫材料中，供應 給全球電子產業使用，幾乎佔全球鉛總產量的5 % 上下[30]。為此歐盟各個同盟國，

也依照RoHS指令制定環保相關法規與罰則，只為努力減量用鉛，甚至全面禁止鉛的 使用。因目前不可能馬上阻斷鉛的使用，且為維護地球之任務，世界各國都積極尋 找可以替代鉛的金屬，利用無鉛銲錫(Lead-Freesolder)技術，所以無鉛銲錫的開發與 研究，正是目前電子產業發展的首要工作

圖7 鉛人體環境的危害[27、31]

圖8 鉛對環境的危害[27]

表2 RoHS 之六大限用化學物質[29]

限用化學物質 含量

Pb 小於1000 ppm

Cd 小於100 ppm

Cr6+ 小於1000 ppm

Hg 小於1000 ppm

PBB 小於1000 ppm

PBDE 小於1000 ppm

2-3 無鉛銲錫的發展

當世界各國在研發新的無鉛銲錫合金時，幾乎先以錫為主要基材元素，再添加 Au、Ag、Bi、Cu、Cd、In、Sb、Zn等金屬元素，做為取代鉛元素的無鉛銲錫合金，

也由於錫鉛合金的優越性，所以有許多的相關問題也不斷地被提出討論著，包括：

各種電子元件間不同的耐熱溫度，製造流程方式及設備機台的調整，目前已有許多 種無鉛銲錫方式被開發出來，例如：有二元、三元、四元甚至五元合金等陸續被開 發，其中二元合金之無鉛焊錫有：Sn-Zn、Sn-In、Sn-Cu、Sn-Ag、Sn-Bi等；三元無 鉛焊錫合金有：Sn-Ag-Sb、Sn-Ag-Cu、Sn-In-Ag、Sn-Bi-In等；四元無鉛焊錫合金有：

Sn-Cu-Sb-Ag、Sn-In-Sb-Ag、Sn-Zn-In-Ag 等。但與傳統錫鉛合金相比，仍有許多努 力的空間，最主要的原因是，希望所開發出來無鉛料的銲錫合金，必須具備傳統錫 鉛合金中錫鉛的特性。

2-3-1無鉛銲錫開發所須考量之材料特性

無鉛銲錫開發時必須考量材料之特性，包括：

1.熔點:

63Sn-37Pb銲錫合金的熔點溫度是183℃，當熔點溫度高於183℃許多時，會破 壞基材板及電子元件與元件產生之功能性的，致使產品出產時無法正常 運作，當熔點溫度低於183℃許多時，其可靠度又會出現質疑，尤其，以基 板與電子元件的銲接，較容易造成銲接點鬆脫的情況，俗稱假銲。

2.加工性與價格低廉:

由於電子產業界正廣泛的使用錫鉛合金，且相關的製程技術也已經相當穩定成 熟，因此加工容易熟練，另因大量製造，價格及成本也大幅降低。

3.機械強度:

銲錫合金必須具備優良的機械強度，也就是要有良好的抗拉強度與伸長率，

現今電子元件種類多樣，銲錫合金都有良好的抗疲勞與抗潛變性質，可以 消除熱膨脹係數差異所造成的熱應力破壞。

4.濕潤性:

銲錫合金與基材之間的濕潤性也是相當重要，一般基材的組成如銅、化金、

鎳等，於傳統錫鉛合金時添加鉛，可以降低銲錫合金的表面張力。純錫的熔 點溫度為232℃，表面張力為550mN/m；而63Sn-37Pb錫鉛合金在280℃時表面 張力降到470 mN/m，由此得知較低的表面張力，可以增加銲錫合金與基材之 間的濕潤性[9]。

5.抗腐蝕性與抗氧化性:

一般電子產品的使用，在高溫、低溫、潮濕的環境下使用，容易導致氧化與 腐蝕的情況，假設銲錫合金的抗腐蝕性與抗氧化性不佳時，將直接影響電子 產品之使用壽命與穩定性。

2-3-2 目前取代鉛的各種金屬特性[32]

目前取代鉛的各種金屬，除了含有毒性的金屬及鉛元素本身不被考慮外，包括 相關製程、特性及條件，均以傳統錫鉛合金所具有的特性為研究目標。目前世界各 國已開發出來的無鉛銲錫如表3所示[33]，其中替代鉛的金屬包括；銀(Ag)、銅 (Cu) 、鋅 (Zn)、鉍 (Bi)、銦 (In) 、鎳 (Ni)、銻 (Sb)、鍺 (Ge)等，今分別探討各 個元素的特性優缺點及應用。

銀 (Ag)：優點：降低熔點，增加機械強度，延展性佳。

缺點：成本較高，不可加入過量，否則將會影響機械強度。

銅 (Cu)：優點：降低熔點，改善銲點強度，可增加與銅基材之潤濕性，成 本比銀(Ag)便宜

缺點：機械性質較差。

鋅 (Zn)：優點：具有低熔點，價格便宜。

缺點：活性大、易氧化。

應用：在Sn-Ag 合金中添加鋅(Zn)元素可以稍微降低其熔點，並 且抑制樹枝狀ß-Sn之生成。添加0.5~1.0 wt.% Zn時，將使 Ag3Sn 均勻分散，促進抗拉強度與抗潛變性質；當Zn 添 加至2.0 wt. %時，則Ag3Sn呈現非均勻分散而降低其機械 性質。

鉍 (Bi)：優點：降低熔點。

缺點：因鉍是由鉛提煉的副產品，若加入過量時，容易造成假銲 及機械性質下降。

銦 (In)：優點：降低熔點，延展性佳，可提高銲錫合金的抗疲勞性。

鎳 (Ni)：優點：若以鎳為基材時，加入適當可得最佳的濕潤性。

銻 (Sb)：優點：改善銲點強度，降低改善延展性。

鍺 (Ge)：優點：帶四價電子，具有安定性，不易與空氣氧化。

表3 常見的無鉛銲錫合金[33]

2-3-3.純錫( Sn )

純錫(Sn)的熔點為231.9℃(表3)，常應用於較高溫的製程中，一般於引腳鍍層 時使用，在傳統上與含鉛焊料搭配時，具有優良的可焊性。但因錫鬚晶(tin wisker) [34]

的存在，會使純錫鍍層無法於精密的電子元件中被廣泛運用。純錫於13℃時，可變 化轉變溫度；低於13℃為灰錫(α-Sn)，屬於鑽石立方；高於13℃為白錫(β-Sn)，是為 體心正方晶的結構，假設發生相變化時晶體會有約26%的膨脹量，也因為溫度高於 13℃體心正方晶的非等向性結構，受熱時各方向膨脹量會呈現不一狀態，一旦經熱 處理後，很容易產生裂縫，所以應用上幾乎少有直接以純錫作為焊料使用。

2-3-4.錫-銅合金( Sn-Cu )

錫-銅（Sn-Cu）合金之二元相圖(圖5) [35]。錫銅合金的共晶組成為

99.3Sn-0.7Cu，熔點約為227℃，通常應用在需要較高溫之銲料工作上，像是汽車工 業等。另外！電子工業的波焊(Wave Soldering)以及迴焊(Reflow Soldering)的應用，

在兩者比較下，利用一般溫度下波焊會有兩種介金屬化合物生成，分別為Cu6Sn5及 Cu3Sn，而且成本較低是其優點。然而迴焊溫度必須比波焊溫度來得高[36]。

2-3-5.錫-銀合金( Sn-Ag )

現今許多研究單位正在研究銲錫合金，主要是以錫銀合金為主，其共晶組成成 份以96.5%Sn-3.5%Ag為最多，典型的Sn-3.5Ag合金其熔點溫度為221℃(圖6)[37]，

一般使用時我們會將Sn-3.5Ag 歸類為高溫構裝用之銲錫材料。

Sn-Ag合金除了機械性質較優於Sn-Pb合金外(表6、表7)，還有一項重要性質，

就是在迴焊過程中溶入大量的金(Au)之後，其延展性的變化可說是微乎其微[33]；

當與傳統Sn-Pb合金接合時，大量的金將會溶入，致使Sn-Pb合金的延性下降；在與 Sn-Ag合金進行接合時，對Sn-Ag合金來說，金的溶入使得延展性影響極小。在Sn-Ag

合金中為了改變性質，也常會加入第三元素，例如：

(1) 添加鋅(Zn)元素[38,39]：

可以稍微降低其熔點溫度至217℃，並且抑制樹枝狀ß-Sn之生成。假設添加 量為0.5~1.0wt.%Zn，會使得Ag3Sn均勻分散，促進抗拉強度與抗潛變性 質；當Zn 添加至2.0 wt.%時，則Ag3Sn會呈現不均勻分散狀態，使得機械性 質降低。

(2) 添加銅(Cu)元素[40-43]：

在Sn-3.5wt.%Ag之共晶合金中，加入少量的Cu，可稍微降低其熔點溫度至217 ℃(Sn-Ag-Cu 合金之共晶溫度)，還可增加與銅基材之潤濕性、Sn-Ag 之機 械性質，並且減少在接合時銅基材的溶入。在 Sn-Ag 系列之合金中，目前 以添加Sn-Ag-Cu銲錫合金的研究居多，在以取代傳統Sn-Pb合金的材料來說，

銅(Cu)是最被看好的元素，只要添加少量的Cu即可稍微降低其熔點溫度至 217℃，還有具有能使用現行設備之優點。但其缺點是熔點仍與Sn-Pb合金相 差甚多，所以組件與基板之間的耐熱性是目前應用上一大考驗，若以成本考 量，Cu的價格亦遠大於Sn-Pb合金，因此突破上述問題為當務之要點。

2-3-6.錫銦合金( Sn-In )

錫銦（Sn-In）合金之二元相圖 (圖8) [44]。Sn-In 二元合金之共晶成份為 49.1Sn-50.9In (wt.%)，其共晶熔點溫度為117℃，與其他元素比較下，屬於 低熔點之銲錫合金，具備良好的潤濕性質、延展性、抗氧化性和良好的導電 性以及導熱性，對應溫度較敏感的元件時，其封裝製程會利用Sn-In 合金，

因此Sn-In 合金亦被視為可以取代傳統Sn-Pb 的材料之一。然而，此合金的 缺失為熔點太低、質軟、拉伸強度低、剪力強度低、抗疲勞性差，而且In還 無法被普遍使用[45]之原因為價格過高。因此，目前應用方式則以再加入銀

℃，且已與Sn-Pb合金相當接近，其組成為77.2Sn-20In-2.8Ag (wt.%)[46]，

在添加銀元素時另一個特點是，使其三元合金內部銀與錫會形成Ag3Sn，進 而強化其合金之機械性質。

2-3-7 錫鋅合金(Sn-Zn)

錫鋅（Sn-Zn）合金之二元相圖 (圖9) [47]。共晶成分為Sn-9Zn，熔點

(198.5℃)，因為鎔點為183℃，與傳統鉛錫合金之熔點相當接近，而且在機械性質方 面也比鉛錫合金優良。具有相當多優點，像強度高、抗熱疲勞性、抗潛變性以及價 格便宜，但是其最大的缺點，由於鋅本身的活性較高，容易氧化與腐蝕，再加上對 於銅基材的潤濕性不佳，會導致界面處形成缺陷結構致使接合強度降低，然而在銲 錫製程中，必須使用較高的活性的助熔劑，或是在惰性的氣體下進行。另外！在波 焊的製程中容易形成許多焊渣，假設呈現錫膏形式時，將無法長期保存，使錫鋅合 金在應用上受到了極大侷限。

2-3-8.錫銦銀合金(Sn-In-Ag)

現今的無鉛銲料都選擇以二元合金之共金相為研究對象，若添加少量的其它元 素，可以有效的增進合金的性質，對於合金的設計有很大的幫助。由於錫銦合金(圖 13) [44]之共晶溫度117℃與鉛錫合金之183℃相差甚大，因此添加微量高熔點的銀

（Ag）為主，由於銀的添加，使三元合金內部銀與錫會形成Ag3Sn，進而強化合金 之機械性質。並將使整體的錫銦銀合金熔點上昇。錫銦銀合金之平衡相圖 (圖19) [48]，系統的共晶組成為Sn-20In-2.8Ag合金，對母材的潤濕行為與鉛錫共晶合金相 當。此合金之抗拉強度優於鉛錫共晶合金，具有較高的彈性係數，且延伸率比較大，

在進行加工時將有足夠的延展性；其抗潛變性質亦優於鉛錫共晶合金。且

Sn-20In-2.8Ag合金的固化範圍 (175~157℃)與鉛錫共晶合金之熔點(183℃)極為接

的應用與助力。

2-3-9.錫銀銅合金(Sn-Ag-Cu)

錫銀銅（Sn-Ag-Cu）系列合金在應用時，被認為是相當具有潛力，認為可替代 傳統銲錫的無鉛銲錫，由錫銀（Sn-Ag）二元相圖如圖13 [37]中可知，錫銀（Sn-Ag）

系列銲錫合金的共晶成分為Sn-3.5wt%Ag，熔點為221℃。錫銀銅銲錫合金 (Sn-3~4wt%Ag-0.5~1wt%Cu)其熔點219°C。Chan等人在研究[49]指出，在

Sn-3.5wt%Ag二元共晶成分中添加Cu元素可降低熔點，與其它的無鉛銲錫Sn-Ag、

Sn-Ag-Bi和Sn-Cu比較時具有較優良的機械性質、可銲錫性及可靠度較佳。此外Ye.

等研究[40]指出，Sn-Ag若添加Cu或Zn，可以大幅增加潤濕性以及機械強度。

2-4.封裝元件可靠度分析

一般產品生命週期大致上分為三期，分為早期的夭折期(infant Mortality)

、中期的穩定應用期(Useful Life)、及後期的耗損期(Wearout Period)。早期會因為產 品製造過程所產生的缺陷，致實際缺陷產品數量慢慢隨時間耗盡，因此效率會隨著 時間而降低。在中期時毀損率會維持較低且穩定的水準，但到了後期因為使用時間 已超過產品設計之年限，導致失效率又慢慢的的往上攀升，整個週期可以用洗澡盆 曲線代表(BathTub Curve)。目前許多電子產品亦與此理論不謀而合，為了更深入瞭 解銲錫與接點構裝的影響，並且利用可靠度分析為主加以探討此問題，發現主要的 影響為環境應力。環境應力的形態又可分為溫度變化、溫度、潮濕度、機械應力、

電壓及輻射等，其中在產品技術中，影響程度較大的是溫度變化、溫度高低及潮濕 度等。溫度變化又可分成：

(a)週期性溫度變化

溫度變化引發的問題，主要是因為電子產品的材料多樣化。如有機、陶瓷、金

受熱度不同，導致相互間體積伸縮程度也不一，造就差距性之熱應力，此類熱應力 可能發生破裂或是潛變(Creep)及疲勞(Fatigue)。

(b)高溫環境

處於高溫環境也是導致構裝劣化主要因素之ㄧ，尤其是在不同種類金屬連接所 形成的介金屬化合物。介金屬雖然可以確保金屬間接合性良好，但是介金屬本身脆 性高，倘若介金屬厚度增加時，發生脆裂機率將會大幅提高[50]。BGA 與基板接點 之金屬層，如表面的金(Au)保護層厚度過高(＞0.5μm)，在迴焊過程無法完全融入銲 錫中，將造成鎳層表面形成脆性的金錫介金屬(AuSn4)，機械性質也將明顯下降。在 高溫環境下，金屬之間擴散係數不同，會引起的Kirkendall 效應產生的Kirkendall 孔 洞。這些問題極可能讓電子產品失去效能。

(c)潮濕環境

潮濕環境也會造成構裝元件破壞作用，一般可分為兩個層面，一為組裝迴焊過 程中，塑膠構裝暴露於潮濕環境中，內部會因為水分遇高熱後，轉變為高壓水蒸氣，

造成整個構裝元件嚴重爆裂。這叫做爆米花現象。Ilyas [51]等人在1993 年就已指出 爆米花效應(如圖21 所示)[63]，一般最常出現在封膠材料與晶片或接腳附近的界面 上，或由構裝體內部瑕疵一直延伸到外部。另外，因為元件處於潮濕環境時，也會 因為水氣滲入而造成腐蝕破壞作用。在可靠度測試項目中，針對構裝元件在各種環 境下進行模擬，以瞭解可能的失效現象 (Failure Phenomenon)及失效率 (Failure Rate)。也可針對測試期間所產生的破壞模式、位置及機制分析，可有效對於日後設 計參數加以改善，並藉此提高產品的強化可靠度。最常用的可靠度測試規範如下：

1. 溫度循環測試(Thermal Cycling) 2. 熱衝擊測試(Thermal Shock) 3. 熱功率循環測試(Power Cycling)

4. 恆溫橫濕偏壓測試(Temperature/Humidity/Bias Test) 5. 壓力斧測試(Pressure Cook Test)

6. 高溫高壓未飽和蒸汽加速測試(Highly Accelerated Stress Testing) 7. 高溫儲存測試(High Temperature Storage Test)

2-5.球格陣列構裝相關文獻探討

目前BGA 內部導線最常使用的傳導材料為銅，但是利用銅銲錫時，會出現反 應過於快速，而且在銅表面鍍一鎳層作為反應阻絕層時，可以防止氧化並提昇銲料 之潤濕性，所以製作時會在鎳層上加鍍一薄薄的金層。但是對於球格陣列構裝時將 面臨的一個重要問題，就是BGA基板上的Au鍍層與銲錫反應時會出現金脆現象。以 下為金脆現象的探討及相關文獻。

Ho[52]等人針對Pb-Sn 共晶合金進行BGA 迴焊試驗研究，所使用為

Au(1μm)/Ni(6μm)之BGA 基板。研究中發現Sn 和Au 快速反應，形成AuSn2 及 AuSn4介金屬化合物，在短短10 秒內金層馬上消耗完畢，而且完全轉換成AuSn4。

並在30 秒後完全飄離界面進入銲錫中，結果銲錫開始與Ni 層反應，成為連續之 Ni3Sn4 介金屬於界面上，反應持續進行至1003 秒後，Ni3Sn4 介金屬層厚度已達 6μm。另外Lee[53]等人也提出添加Cu 元素於銲錫中，能有效防止金脆現象的發生。

研究指出當金層厚度超過1μm 及產生金脆現象時，加入Cu 元素於Sn-Pb 及Sn-Ag 等銲錫中，用極細緻顯微結構觀察，在添加Cu時的確能抑制Au 於銲錫中析出形成介 金屬化合物，透過研究發現，這樣的方式可有效避免金脆現象。

Mark[54]等人利用不同 Au 層厚度，對 Sn-Pb 共晶銲錫之錫球進行 150℃之時 效反應進行研究，並加以探討金脆現象。研究發現 Au 層愈厚則出現 AuSn4 析出聚 集現象愈快且強度愈低，但是金層厚度為0.3 μm 之試片經長時間時效也不會有此現 象發生，結果沒有造成金脆現象。

Choi [55]等人也以 Sn-3.5Ag 對一系列鎳金屬薄膜基材進行迴銲反應研究，迴銲 時所使用的迴銲曲線高溫為250℃。研究指出反應因為 Ni 層為薄膜，會與銲錫中的

增加時則出現Ni3Sn2相。

2-6.潤濕現象

潤濕( Wetting ) 是描述液態小水滴，滴在固體表面接觸上的一種行為。但在此 指的是銲錫在基材表面擴展的現象。來判定潤濕性的好壞，則以接觸角的角度來判 斷。就一般定義而言，接觸角接近0˚時出現完全潤濕 ( Perfect Wetting )，0˚ ~ 30˚為 良好潤濕( Good Wetting )，而30˚ ~ 90˚為不好潤濕( Bad Wetting )，當90˚以上則為不 潤濕 ( Nonwetting )。(Non Wetting)[56]。會影響到接觸角的因素非常多，有材料本 身的表面粗糙度及潤濕時間長短、助銲劑的使用與否、助銲劑的種類，還有製程溫 度的高低等，這麼多因素亦會受到製程環境之要求而有所限制。

銲錫性 ( Solderability ) 是指在軟銲的過程中，熔融銲錫在基材表面的潤濕行為 稱之，而此會影響軟銲的過程與結果。

影響銲錫性的因素有[57]:

( 1 ) 材料表面自然生成的氧化物 ( 2 ) 銲錫與基材本身擴散的難易度 ( 3 ) 助銲劑去除氧化物的能力

( 4 ) 材料的表面能，表面能較低反應較難進行 ( 5 ) 銲錫與基材本身的物性

{圖 22(a)與(b)}[58]分別為無助銲劑與有助銲劑存在時，表面張力的示意圖。助 銲劑可能為液體、固體或氣體，當加熱後可以增加速度或增進金屬和銲錫的接合度。

助銲劑的目的是在於去除表面氧化物，但是作用溫度必須於熔點之下。當銲錫呈現 液態時能應有去除氧化物的能力。

助銲劑一般分為三種[59]:

( 1 ) 無機類 ( Inorganic Materials ) : 其活性最強，包括無機酸、無機鹽及無機 氣體等，去污力強及助熔性佳為其特點，但因腐蝕性強，無法被廣泛使用。

( 2 ) 有機類 ( Organic Materials ) : 包括有機酸及有機鹵化物等，其中助熔性較 無機類助銲劑差，其最有效的使用溫度為90 ~320℃ ℃。

( 3 ) 松香類 ( Rosin ) : 也是電子工業最常使用的助銲劑。其特點是本身不具腐 蝕性及導電性，當溫度加熱到127℃時，可有效去除氧化銅。

一般市面上松香分為以下三大類 :

(a) R : 指的是未經處理的 water-white rosion，沒有添加任何活性劑，其助 銲的能力有限。

(b) RMA :在松香中已加入些許活性劑，可提升助銲的效果。在電子工業上此 類助銲劑最常被使用。

(c) RA :加入更強的活性劑，以達到更有效的助銲效果，並可將殘留物完全 的消除。但因加入強效的活性劑，使它的用途在電子產業應用上受 到極大限制。

表4 元素之物理性質[60]

元素名稱 銀（Ag） 銦（In） 鋅(Zn) 銅(Cu) 錫（Sn） 鉛（Pb）

原子序 47 49 30 63 50 82

結晶構造 面心立方 四方 六方 面心立方 四方 面心立方

密度（g/ cm3） 10.49 7.28 7.14 8.96 7.3 11.34 熔點（℃） 960.8 156.6 419.4 1083 231.9 327.46 沸點（℃） 2150 2012 906 2567 2480 1749 熱膨脹係數（10-6） 19.1 24.8 39.7 16.5 23.5 29.0 熱傳導度

（cal/cm sec ℃）

1.001 0.196 0.27 0.914 0.155 0.083

表5 鉛在印刷電路板上之應用[60]

應 用 目 的 現行技術 無鉛之選擇

表面黏著

（SMT）

使電子組件與電路板組合，形 成有效及具備機能之電路。

鉛錫銲料

1. 黏著劑。

2. 含銻、鉍、銅、銦、銀

或鋅之錫基合金。

電子組件之處 理

增加電子組件之銲接性 鉛錫銲料 錫、銀、鎳或鈀

電路板之鍍層 防止電路板之銅表面氧化，確 保電子組件與電路板之接合。

熱空氣銲料 整平

1. 具可銲性之防腐性有

機物。

2. 金屬化鍍層，如金-

鎳。

3. 浸銀。

表6 常用鉛錫合金組成、熔點、密度及抗拉強度[60]

合金組成 （wt%） 液相溫度 密度 抗拉強度 Sn Pb In （℃） （g/cm3） （MPa）

63 37 183 8.46 53.9 60 40 188 8.5 53.2 40 60 234 9.3 37.8 35 65 245 9.5 36.4 5 95 315 11.1 32.2

50 50 118 7.74 12

圖9 Pb-Sn 合金二元共晶之平衡相圖[47]

圖10 無鉛銲料依溫度的分類[61]

圖11 無鉛銲料之熔點分佈[61]

圖13 Sn-Ag 合金之平衡相圖[37]

表7 Sn-Ag 與Sn-Pb 銲錫合金抗拉強度之比較[33,60]

Strain rate Ultimate tensile strength

MPa s-1

Processing

Sn-3.5Ag Sn-37Pb

2.2×10-2 Cast 55

56

1.5×10-4 Cast, Aged at 25℃, 10d

20 40

8.0×10-4 Cold rolled sheet

56 35

3.3×10-5 Cast

37 19

表8 Sn-Ag 與Sn-Pb 銲錫合金剪切強度之比較[33,60]

Temperature Strain rate Shear strength

MPa

℃

s-1

Processing

Sn-3.5Ag Sn-37Pb

25

6.2×10-4 Cu lap shear joint

22 36

1.3×10-1 Cu ring and plug

39 34.5

Unspecified Unspecified

24 24

100

1.3×10-1 Cu ring and plug

23.5 21.6

圖14 Sn-In合金之平衡相圖[47]

圖15 Sn-Bi合金之平衡相圖[47]

圖17 (a) Sn-In-Ag 合金於 100℃之截面相圖[48]

圖18

(b) Sn-In-Ag 合金於 200℃之截面相圖[48]

圖19 (c) Sn-In-Ag 合金之平衡相圖[48]

圖20 Sn-Ag-Cu 合金之平衡相圖[62]

圖22 ( A ) 無助銲劑 ( B ) 有助銲劑 存在時，表面張力示意圖[58]

2-7 銲點強度

銲錫在與基板做為材料時，必須和基材要有良好強度牢固之銲點，才能使元件 在使用過程中不會受到外力沖擊的影響，造成接點脫離失效情形發生。因此銲著力 亦為判定接點銲接效果方法之一。

目前對於銲點的銲著力可靠度測試種類非常多，有拉伸、剪切、疲勞、熱機 疲勞等，各式各樣的實驗方法有均代表它的效能及意義。而針對各種接觸錫銲點及

討論方向的不同，也發展出多變的試件設計方式，圖23為一般常用的測試方法 [64,65]，(A)、(B)兩種方法都主要用於測試銲料本身的強度，其中又以(B)方法試件 準備較複雜，但可實際測試各種情況下銲點的強度。在以時間考量狀態下，通常會 採用(C)、(E)、(F)這三種方式，也是可以簡易準備試片的測量方法[66]。銲點在實際 使用時，遭受的應力形式會以拉伸應力為主。主要原因在於電子構裝元件中，各種 構裝材料間熱膨脹係數(coefficient of thermal expansion, CTE)的差異變化，導致電子 構裝元件遭受溫度變化時形成熱應力的原理。又因幾何的關係，熱應力則以拉伸應 力方式作用在銲點上。因此，以拉伸試驗來量測銲點的機械性質可說是最直接且最 準確的測試方法。

所謂「拉伸測試」即是對一個材料樣品以拉伸的方式緩慢地對其施力，直到 其產生完全破壞時。出現的「拉伸強度」就是材料從開始受拉伸到破壞斷裂之過程 中，所能承受的拉伸應力(Tensile test)。 可由以下方程式表示:

試片在這些試驗條件，所獲得的負荷與位移數值。利用下列公式計算其應力σ與應

變ε：

其中σ 為拉伸試片之應力( MPa )，F 為總負荷( N )，A 為試片的總面積( mm2 )

；ε 是應變( ﹪)，δ 位移( mm )，h 則為試片原長( mm )。

近年電子構裝產業中大量使用銲料接合技術，其中以界面接點之機械強度備受 重視，想獲得接點機械性質資訊，可透過銲點剪切實驗來來測試銲點強度，這是一 個容易且便利的方法之ㄧ。本研究針對以錫銀銅為主之錫球，探討參入銦-鋅成分,，

( double lap )方式以雙面接合方式做銲點之拉伸機械性質，再進而對銲接接點之強度 進行探討。

圖23 銲點強度測試圖[64,65]

銲點強度測試方式: (A)Bulk solder 拉伸，(B)Bulk solder 剪切，(C)簡化之銲 點，(D)實際元件SMT，(E)單面接合(single lap)，(F)雙面接合(double lap)。

第三章 實驗方法及步驟 3-1. Sn-3 Ag-0.5Cu-8In-1Zn 合金之製備

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

第四章 結果與討論 4-1 熔點分析

本實驗利用熱差掃瞄進行熱量測定（Differential Scanning Calorimetry , DSC），

分析Sn-3Ag-0.5Cu-8In-1Zn銲料的固、液相溫度。

分析結果顯示: Sn-3Ag-0.5Cu-8In-1Zn合金的固相線為188℃，液相線為196℃，

極為接近Sn-37Pb鉛錫合金的熔點(183 )℃ 。如表10所示。

表10 Sn-3Ag-0.5Cu-xIn-yZn合金DSC熔點測試

銲料 固相(℃) 液相(℃) 固液相區間

(℃) Sn-3Ag-0.5Cu-8In-1Zn 188 196 8

4-2. Sn-3Ag-0.5Cu-8In-1Zn系合金顯微結構觀察

Sn-3Ag-0.5Cu-8In-1Zn銲錫合金於顯微組織中，發現其Ag3Sn化合物試片上因為 Zn的添加而呈現點狀均勻的分佈，亦有Ag-Zn金屬間化合物形成，而銲錫合金多且 細緻(圖36)。

圖36 Sn-3Ag-0.5Cu-8In-1Zn 銲錫合金顯微組織圖

4-3 拉伸強度分析

這項實驗所設計的拉伸試件的形式，是為了模擬業界實際錫球銲接點動作使用 情形與設定9個點錫球條件的搭接(single lap)測試件為依據；採用自行設計好的上下 開模具板子，植入錫球較不易使錫球亂滑動造成相對位置移動產生銲接後拉伸值的 誤差，此情形將使數據失真，所以經過設計開模方式，將錫球置放在銲點位置，再 進行迴銲使之接合。其所用之 Sn-3Ag-0.5Cu-8In-1Zn合金銲料之錫球，均採自行製 作；將滾壓成厚度0.5 mm合金板材片，再用沖壓模沖成Φ1 mm 圓錠錫球。

錫球製備約4000顆完成後，我們先使用電子游標尺量測錫球平均直徑，再取9 顆錫球量測其圓錠直徑，以採樣方式進行，找出些許外觀有異之錫球分別量測五次，

將不合格的挑出剔除，最後為每片試件取9顆錫球植入雙面化銀、化金於基板上。

結果發現自行製作成份之錫球平均直徑約1 ±0.02 mm。本實驗所使用的拉伸強 度試件銲點面積約 9 x1mm，厚度為0.5mm，以1×10^-3mm/sec 固定拉伸速率進行拉 伸實驗，每一種拉伸試片先製作20片作為基材板，每一種測試取3片試件為一組，再 取其平均拉伸之強度。

依照斷口破壞模式，一般可分為破斷在銲料內部、銲料與界面層的混和模式區 Ag3Sn

Ag- Zn

及界面IMC層三種形式，如圖37 [67]所示。其中影響銲點強度的原因，除了銲料本 身強度外，乃屬界面IMC層為影響拉伸強度的重要因素，界面IMC層粗糙度如果過 大容易造成應力集中的現象，且銲料、界面IMC層與銅片彼此之間密合度及強度差 異，會造成材料的不連續性，也會使界面強度轉為弱化，使銲點的的破斷位置從銲 料本身移動至界面IMC處。此外當銲錫接點遭受外力作用時，較具延展性的銲料可 以提供較多的塑性變形，因此界面層所受的應力較小，也因此比較不容易從界面層 破裂剝離，反之，則較有剛性的銲點其界面層將承受較大的應力，因此也更容易造 成斷裂在界面層處。

(A)銲料內部模式 (B)銲料與界面的混和模式 (C)界面層模式

圖37 剪切破壞模式示意圖[67]

4-3-1 Sn-3Ag-0.5Cu-8In-1Zn合金與Au/Ni-P/Cu化金基板 之界面反應

將Sn-3Ag-0.5Cu-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 Au /Ni-P /Cu 基板上，溫度在217℃的迴焊 條件下，進行迴焊。待試片冷卻後，將試片由銲點中間切開取其截面、研磨端面後，

再以二次元量測機測量接觸角，作為分析焊料在Au /Ni-P /Cu 基板之潤濕行為。再 進一步利用電子顯微鏡(Scanning Electron Microscope；SEM)觀察，將銲錫合金蝕刻 液試片與未反應的銲錫合金溶解，分析界面反應生成之界金屬化合物(Intermetallic

analysis)設備，進行界面及銲錫區域之掃描分析，以準確了解元素組成及分佈情形。

4-3-2 Sn-3Ag-0.5Cu-8In-1Zn合金與Ag / Cu 化銀基板之 界面反應

將Sn-3Ag-0.5Cu-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 Ag / Cu 基板上，溫度在217℃的迴焊條件下，

進行迴焊。待試片冷卻後，將試片由銲點中間切開取其截面、研磨端面後，再以二 次元量測機測量接觸角，作為分析焊料在 Ag / Cu 基板之潤濕行為。再進一步利用 電子顯微鏡(Scanning Electron Microscope；SEM)觀察，將銲錫合金蝕刻液試片與未 反應的銲錫合金溶解，分析界面反應生成之界金屬化合物(Intermetallic compounds；

IMCs )，再利用電子顯微鏡上附設的EDX (Energy Dispersive X-ray analysis)設備，進 行界面及銲錫區域之掃描分析，以準確了解元素組成及分佈情形。

圖38 Sn-3 Ag-0.5Cu-8In-1Zn 化銀基板構装件之迴焊一次界面分析

圖 39 Sn-3 Ag-0.5Cu-8In-1Zn 化銀基板構装件之迴焊二次界面分析

圖40 Sn-3Ag-0.5Cu-8In-1Zn 化銀基板構装件之(迴焊一次後，100℃.100h 時效處 理)之界面成份分析

A

B C

D

圖 41 Sn-3Ag-0.5Cu-8In-1Zn 化銀基板構装件之(迴焊二次後，100℃.100h 時效處理) 之界面成份分析

A B

D

C

4-3-3 Sn-3Ag-0.5Cu-8In-1Zn 化銀基板拉伸強度分析

Sn-3Ag-0.5Cu-8In-1Zn合金在化銀基板作一次迴銲製程後，其平均剪切 強度為 25.9 MPa，若經過二次迴銲製程，其拉伸強度會略低，數值為24.9 MPa。

當此Sn-3Ag-0.5Cu-8In-1Zn構裝件經過一次迴銲，再經過100℃、100hr時效熱 處理後，其平均剪切強度為會再下降，略降至11.1MPa；若二次迴銲後，再經過 100℃、100hr 熱處理後，平均剪切強度則下降至10.2MPa，由此可見構裝件的剪切 強度會隨著時效時間的增加而下降。

利用SEM觀察斷口之表面形貌(圖44-49)，破斷面特徵為結晶面裸露之劈裂 (cleavage)，則屬劈裂破壞(cleavage fracture)；二次迴銲後結晶較一次迴銲細緻，且 晶界大幅增加，另外！高溫時效處理後晶粒將變粗，晶界也變得較不明顯，反應在 拉伸強度上，也使強度呈現下降的趨勢。

由EDX(Energy Dispersive X-ray analysis)分析破斷面成份(圖56)觀察，可知在Ag-Sn component 會造成應力集中，產生較大的裂縫。

4-3-4 Sn-3Ag-0.5Cu-8In-1Zn 化金基板拉伸強度分析

Sn-3Ag-0.5Cu-8In-1Zn 試件經過一次迴銲製程後，其平均剪切強度為 31.5MPa，經過二次迴銲製程，其平均剪切強度會下降，降為25.2MPa 。當 Sn-3Ag-0.5Cu-8In-1Zn 試件經過一次迴銲，再經過100℃、100hr 時效熱處理 後，其平均剪切強度呈現略降狀態，數值為11.8MPa；二次迴銲後，再經過 100℃、100hr熱處理後，剪切強度則略再降為8.1MPa。

利用SEM觀察斷口之表面形貌(圖50-55)，發現一次迴銲破斷面比二次迴銲有較 多孔洞，析出物的分怖也比較不均勻，隨著高溫時效處理後一次迴銲孔洞愈來愈少，

結晶也會呈現均勻的大小；二次迴銲後孔洞較時效前來得大，並且晶界更加細緻。

表11. Sn-3Ag-0.5Cu-8In-1Zn 化銀基板構裝件剪切強度比較表單位:MPa

溫度 A B C 平均值 與 (25 ℃)比較 %

迴銲一次(25℃) 25.6 26.0 26.0

25.9

迴銲一次(50℃) 22.6 22.2 23.5

22.8 -12%

迴銲一次(75℃) 13.7 15.5 13.3

14.2 -45%

迴銲一次(100℃) 10.7 10.7 10.9

10.8 -58%

迴銲一次時效100 小

時(25℃) 24.9 25.1 25.9

25.3

迴銲一次時效100 小

時(50℃) 21.2 21.4 21.9

21.5 -15%

迴銲一次時效100 小

時(75℃) 14.3 13.4 14.5

14.1 -44%

迴銲一次時效100 小

時(100℃) 11.1 10.4 11.9

11.1 -56%

迴銲一次時效500 小

時(25℃) 24.8 24.2 24.7

24.6

迴銲一次時效500 小

時(50℃) 20.2 22.3 19.4

20.6 -16%

迴銲一次時效500 小

時(75℃) 12.8 15.1 13.8

13.9 -43%

迴銲一次時效500 小

時(100℃) 9.9 11.6 10.3

10.6 -57%

迴銲二次(25℃) 26.4 24.1 24.1

24.9

迴銲二次(50℃) 20.6 23.2 19.2

21.0 -16%

迴銲二次(75℃) 14.5 17.6 20.3

17.5 -30%

迴銲二次(100℃) 9.7 11.6 11.3

10.9 -56%

迴銲二次時效100 小

時(25℃) 24.9 24.9 24.6

24.8

迴銲二次時效100 小

時(50℃) 23.6 23.6 21.0

22.7 -8%

迴銲二次時效100 小

時(75℃) 16.2 16.2 16.9

16.4 -34%

迴銲二次時效100 小

9.4 9.4 11.9

10.2 -59%