锡银铋无铅焊锡之润溼性评估与微结构分析

錫銀鉍無鉛銲錫之潤溼性評估與微結構分析

在本研究中，自行熔煉三元錫銀鉍之銲錫，而其中添加於共晶錫銀成份的鉍元素主要的作用在於促進銲錫的潤溼性以及降低合金的熔點。自製銲錫的基本物理性質, 如: 熔點、熱膨脹係數、密度等均為量測分析之重點。而潤溼性部份的評估則藉由兩種不同的實驗方式來量測，一為wetting balance 方法；另一則為直接量測sessile drop 的接觸角。

在三元銲錫的微觀結構中發現，其非為單一相，而是由富錫相、富鉍相以及富銀相所組成的。此外，從DSC的分析結果得知，經由添加～5wt%鉍可使二元錫銀的熔點從221°C降低至215°C。

利用Pendant Drop 的方式量取液態銲錫的表面張力，結果顯示當鉍含量從 0 wt%增加至5.5 wt%（亦即銀含量減少），銲錫的表面張力值592 減低至530 dynes/cm。這應該由於在錫、銀、鉍中，鉍元素的表面張力最低而銀元素的表面張力則最高，所以鉍會降低銲錫之表面張力，反之，銀則會提高表面張力。在Sn-Ag/PtAg/Al2O3及 Sn-Ag/Cu/Al2O3系統中，量得之接觸角約為70°, 而在Sn-Ag-5.5Bi/PtAg/Al2O3及Sn-Ag-5.5Bi/Cu/Al2O3系統中，其接觸角則分別減小至40°及60°。實驗結果顯示，隨著鉍含量增加（0~5.5wt%），接觸角會隨之減小。

溫度對於潤溼性的影響也在本研究中加以討論。以共晶錫鉍系統而言，當溫度由179°Ｃ升高至240°Ｃ時，SnBi/ Cu/Al2O3與 SnBi/PtAg/Al2O3系統之接觸角從130°降低至60°～40°。由於在溫度升高時，銲錫的流動性也提高，銲錫可較自由的流動，接觸角會因此而降低。此外，溫度通常也具有降低表面張力的效果，此亦為增進潤溼性的原因之一。

在本研究中，除了利用wetting balance作接觸角的量測之外，還使用了另一台可直接量測sessile drop 接觸角之儀器。配合較錫/基板間接觸角量測之

進行，並改善其實驗環境，乃加裝鹵素燈管以為輔助熱源。另一方面，為了量得可信度高之接觸角，尋求最佳之實驗參數，經由多次的實驗及校正，得到以下之結果：在量測接觸角時，以Sn-Bi銲錫而言，量測溫度宜高於其熔點80°C以上；而對Sn-Pb 銲錫而言，則須高於其熔點50°C以上。