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博碩士論文 etd-0817109-170237 詳細資訊
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論文名稱
Title
BGA錫球於OSP基板接點研究
The joint study of BGA solder ball on the OSP type substrate
系所名稱
Department
畢業學年期
Year, semester
語文別
Language
學位類別
Degree
頁數
Number of pages
74
研究生
Author
指導教授
Advisor
召集委員
Convenor
口試委員
Advisory Committee
口試日期
Date of Exam
2009-07-23
繳交日期
Date of Submission
2009-08-17
關鍵字
Keywords
恆溫時效、錫球、迴銲
solder ball, BGA, OSP
統計
Statistics
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中文摘要
BGA封裝技術為目前業界所喜愛用的封裝方式之ㄧ。由於環保意識的抬頭與經濟的考量,BGA錫球中所使用的銲料也逐漸轉為無鉛製程,而BGA基板上的銅墊層表面則以塗佈OSP(Organic Solderability Preservatives)的方式來取代較昂貴的Au/Ni鍍膜。本研究是利用Sn-Ag-Cu銲料(SAC305)在OSP銲墊上,以不同條件迴銲(reflow),於155°C下恆溫時效後,觀察其界面反應及介金屬化合物(intermetallic compound, IMC)之生長行為。
研究結果發現,隨著時效時間的增長,後續的IMC生長都因為一開始的reflow條件不同而有所變化。reflow過程中,reflow時間越長與最高溫度越高,也就是過程中能量輸入越多者,生長出來的IMC越厚,再經過多天時效後,其總厚度(Cu6Sn5與Cu3Sn的厚度總和)也最厚。若將每組時效不同天數的IMC總厚度扣除時效0天的原始厚度而對時效天數的平方根作圖,可發現呈正比關係,此現象說明了本實驗IMC的生長為擴散控制,亦得知Cu6Sn5與Cu3Sn的生長在此已達到穩態(steady state)。
最後,本實驗利用CP(Cross Section Polisher)將C組時效過後的試片拋光後,發現在Cu/Cu3Sn介面處與Cu3Sn本身出現了Kirkendall voids散佈的情形。隨著時效天數增加,Cu3Sn增厚,C組時效時間20~60天孔洞分布密度會比時效5天的高,但沒有裂縫(crack)情形產生。
Abstract
none
目次 Table of Contents
總目錄
摘要………………………………………………………………………I
總目錄…………………………………………………………………III
表目錄…………………………………………………………………V
圖目錄…………………………………………………………………VI
第一章、前言……………………………………………………………1
1-1研究背景…………………………………………………………1
1-2無鉛銲料的興起…………………………………………………3
1-3研究動機…………………………………………………………4
第二章、 文獻回顧………………………………………………………6
2-1金屬間之界面反應………………………………………………6
2-1-1 Sn-Cu………………………………………………………6
2-1-2 Sn-Ag-Cu…………………………………………………7
2-2 Kirkendall voids之形成… ……………………………………10
2-3介金屬化合物成長動力學………………………………………11
第三章、實驗方法……………………………………………………13
3-1 實驗目的……………………………………………………13
3-2 儀器設備……………………………………………………14
3-3 實驗流程……………………………………………………15
3-3-1 試片準備……………………………………………………16
3-3-2 試片cross section 製作……………………………………17
第四章、實驗結果……………………………………………………18
4-1 各組試片IMC成長情形………………………………………18
4-2 各組試片IMC之成分分析……………………………………19
4-3 各成分之擴散行為……………………………………………20
第五章、討論……………………………………………………21
5-1 IMC表面形貌之探討…………………………………………21
5-2 IMC厚度變化之探討…………………………………………23
5-3 Kirkendall voids形成之探討…………………………………25
第六章、實驗結論………………………………………………………26
第七章、參考文獻………………………………………………………28











表目錄
表3-1 reflow條件………………………………………………………32
表3-2 reflow過程中溫度對時間所圍成之三角形或梯形面積………33

















圖目錄
圖4-1各組試片經155°C時效後之BEI影像圖 (0、5天)…………….34
圖4-2各組試片經155°C時效後之BEI影像圖 (10、20)…….……..35
圖4-3各組試片經155°C時效後之BEI影像圖 (30、40天)………..36
圖4-4各組試片經155°C時效後之BEI影像圖 (45、60天)………..37
圖4-5 A組試片經155°C時效後之IMC定量分析(a) 0天(b) 20天
………………………………………………………………………..…38
圖4-5 A組試片經155°C時效後之IMC定量分析(c) 40天(d) 60天...
..................................................................................................................39
圖4-6 S組試片經155°C時效後之IMC定量分析(a) 0天(b) 20天…
…………………………………………………………………………..40
圖4-6 S組試片經155°C時效後之IMC定量分析(c) 40天(d) 60天…
…………………………………………………………………………..41
圖4-7 B組試片經155°C時效後之IMC定量分析(a) 0天(b) 20天…
…………………………………………………………………………..42
圖4-7 B組試片經155°C時效後之IMC定量分析(c) 40天(d) 60天..
…………………………………………………………………………..43
圖4-8 C組試片經155°C時效後之IMC定量分析(a) 0天(b) 20天…
…………………………………………………………………………..44
圖4-8 C組試片經155°C時效後之IMC定量分析(c) 40天(d) 60天..
…………………………………………………………………………..45
圖4-9 A組試片經155°C時效後之mapping分析(a) 0天(b) 20天…
…………………………………………………………………………..46
圖4-9 A組試片經155°C時效後之mapping分析(c) 40天(d) 60天..
…………………………………………………………………………..47
圖4-10 S組試片經155°C時效後之mapping分析(a) 0天(b) 20天…
…………………………………………………………………………..48
圖4-10 S組試片經155°C時效後之mapping分析(c) 40天(d) 60天..
…………………………………………………………………………..49
圖4-11 B組試片經155°C時效後之mapping分析(a) 0天(b) 20天…
…………………………………………………………………………..50
圖4-11 B組試片經155°C時效後之mapping分析(c) 40天(d) 60天..
…………………………………………………………………………..51
圖4-12 C組試片經155°C時效後之mapping分析(a) 0天(b) 20天…
…………………………………………………………………………..52
圖4-12 C組試片經155°C時效後之mapping分析(a) 40天(b) 60天..
…………………………………………………………………………..53
圖4-13各組試片IMC平均總厚度生長情形…………………………54
圖4-14 A組IMC厚度變化對時間平方根作線性迴歸……………….55
圖4-15 S組IMC厚度變化對時間平方根作線性迴歸……………….56
圖4-16 B組IMC厚度變化對時間平方根作線性迴歸……………….57
圖4-17 C組IMC厚度變化對時間平方根作線性迴歸……………….58
圖4-18 IMC生長示意圖………………………………………………59
圖4-19 CP拋光後C組時效5天試片BEI影像(a)2000倍(b)5000倍
…………………………………………………………………………..60
圖4-20 CP拋光後C組時效20天試片BEI影像(a) 2000倍(b)5000倍
…………………………………………………………………………..61
圖4-21 CP拋光後C組時效40天試片BEI影像(a) 2000倍(b)5000倍
…………………………………………………………………………..62
圖4-22 CP拋光後C組時效60天試片BEI影像(a) 2000倍(b)5000倍
…………………………………………………………………………..63


































參考文獻 References
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