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A Study of Inter-Metallic
Compounds(IMC) Formation and Growth
in Ultra-Fine Pitch
Sn-Ag-Cu Lead-Free Solder Joints
*B.Salam,N.N.EKere and R.Durairaj
EMERG,Medway School of Engineering,University of
Greenwich,Chatham Maritime,Kent ME4 4TB,UK
*Industrial Engineering Department,Bunda Mulia
University,Jakarta,Indonesia
指導老師:李洋憲
報告學生:許哲瑋
學號:M9610244
摘要介紹
• 焊接在電子電路元件封裝上扮演相當重要
的腳色
• 個人化微型電子元件需求急速增加中,更增
添了微型焊接點的重要性
• 於是微型焊點在此應用上更需要可靠度
Inter-Metallic Compounds(IMC)
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是在基底與焊點間的生成物
主要缺點是其中包含有脆弱部份
IMC層厚度也因此成為技術上的重點
於是嶄新的無鉛焊接技術必須被引進
實驗重點
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比較Sn-Ag-Cu與Sn-Pb的IMC層
焊接點體積對IMC層成長與成長率之影響
迴焊對微結構以及IMC層之影響
再加工對微結構以及IMC層之影響
主要目標是:焊點體積對IMC層生成之影響
實驗過程
C. Specimen type 1C(Solder bumps on a Cu-clad board)
Figure 2.b: Reflow Profile of Type 1C Specimen for
63Sn-37Pb Solder Alloy
實驗第一部分
• (Sn-Ag-Cu)部分
• 持溫下,於樣本1A與1B隨著時間增加IMC層
厚度
• 1A之IMC層的成長率隨焊點大小成反比
• 1B則不明顯
• (Sn-Pb)部分
• 1A與1B IMC層的成長率則隨焊點大小成正
比
實驗第二部份
• IMC層厚度會隨著焊點體積及熱處理時間增
加成正比
初始介面層 Large Bump
150度900hr Large Bump
初始介面層 Small-Bumps
150度900hr Small-Bumps
Sn-3.8Ag-0.7Cu
Sn-37Pb
討論
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(Sn-Ag-Cu)
在小焊接點(高A:V率)時產生較厚的IMC生成層
(其較快達到Cu的飽和點)
(Sn-Pb)
在小焊接點(高A:V率)情況下IMC層較薄,成長率隨
焊點體積成正比(1A)
• 可能是因為Sn-Ag-Cu到達Cu的飽和點所需時間比
Sn-Pb要長所致,Cu會持續溶入Sn-Pb的焊接面導致
IMC層成長較Sn-Ag-Cu快
• Cu3-Sn 生成速率隨著焊點大小成反比,且小焊點時
成長較快
• Cu6-Sn5生成速率則隨著焊點大小成反比
討論
• 在小型焊點時IMC層成長率以Sn-Pb為高(1.2倍)
• 在大型焊點時IMC層成長率以Sn-Pb為低(0.8倍)
• Sn-Ag-Cu於不同體積焊點在IMC層厚度上表現,並沒
有明顯不同,而Sn-Pb則隨著焊點體積減少而增加
IMC層厚度
• Sn-Pb於最小體積焊點的IMC層,實例上最薄仍有
37micron的厚度
• 顯示Sn-Ag-Cu在微型電子元件上焊接可能是較佳
的選擇