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論文研讀心得報告(1)
Effects of nano-Al2O3 addition on microstructure
development and hardness of Sn3.5Ag0.5Cu solder
學術單位:南台科技大學
指導老師:李洋憲 老師
學號:M99R0105
姓名:杜建緯
前言
無鉛焊料的發展，為了人還有環境健康而研究，改善傳統的鉛錫銲料成為錫
銀銅的混合銲料。在現在晶片的製程上要求高效能，使的製成尺寸比傳統統
製程來的更細密。傳統的銲料由於有著較高的擴散還有自然軟化的問題，未
必能保證在這樣的細密尺寸下能達到必要的效能。最近發展了一種比傳統銲
料有著較穩定的微結構與機械性能的銲料Li和Gupta研究出將奈米的Al2O3鋁
加入銲料中可以明顯改善機械性質並且比Sn4In4Ag0.5Cu有著較低的熱膨脹
系數。在這個研究中我們將尺寸100nm的Al2O3依照0、0.25、0.5、1%wt 分
別混入Sn3.5Ag0.5Cu銲料中，分別探討添加不同比例的奈米Al2O3對於機械
性質、微硬度、微結構，的不同差異。
實驗方法
• 準備好一份純淨的Sn3.5Ag0.5Cu無鉛銲料，將奈米的Al2O3依照0、0.25、
0.5、1%wt機械攪拌混入銲料中，再將銲料放入650度的真空爐中再次熔
化放置2.5小時。
• 將熔化的銲料倒入8x10x20mm的正方型模子中冷卻。
• 潤溼性測定的方法是先將直徑3mm的條狀銲料切成3mm厚的圓盤，將這
些圓盤放置在銅片上並放入真空度10-3 torr的紅外線高爐中加熱至250度，
將這四個不同樣品的照片利用分度規來來測它們接觸角的值。
• 將樣品浸入5vol.%HNO3 + 95vol.%C2H5OH 2分鐘，再用光學顯微鏡跟
SEM觀察微結構。
• 微硬度的測定利用自動的壓痕機施加10gf的壓力持續15秒。
圖1是在SEM下的奈米Al2O3的粉末為本次實驗中所用平均的顆粒
直徑為100nm。
圖1 (b)X光譜分析相組成的圖片。
結果與討論
• 微結構
圖二2是在
各種不同
wt% Al2O3
加入後在
SEM所拍
出的微結
構
表一為相組成、平均晶粒尺寸、平均間距與共晶區佔的百分比
圖三 (a)Ag3Sn平均的尺寸
圖三 (b) Ag3Sn在Sn4In4Ag0.5Cu平均間距
圖片解析
從圖中可以發現加入了奈米Al2O3後銅的成分就融入了基體中，只留下包含銀的析
出相Ag3Sn在銲料中，隨著添加奈米Al2O3粉末的wt%增加使的Ag3Sn晶粒、
Ag3Sn位於基體中的平均距離、 β-Sn晶粒明顯的精細化。當添加到1wt%的時候
可以獲得極好的Ag3Sn顆粒尺寸約0.26um長0.24um直徑，並且不會產生大區塊的
Ag3Sn或Cu6Sn5析出。
資料參考
本篇引用此論文以及此論文相關參考引用