Abstract
本論文探討銀-錫-鎳三元系統的相平衡、液相線投影與銀-錫合金/鎳的界面反應。錫-3.5wt%銀合金是具潛力的無鉛銲料，鎳是電子產品中常見的基材。上述的探討除了具有提供材料基礎性質之學術價值外，亦具有工業應用上之重要性。在銀-錫-鎳三元系統的相平衡方面，首先利用電弧熔融法(arc-melting)製作銀-錫-鎳合金。將合金放置在240oC進行熱處理後，以EPMA(electron probe microanalysis)對其平衡相做組成分析，並利用XRD(X-ray diffraction)對合金進行晶體結構鑑定。運用實驗所得之結果與熱力學的知識，決定出銀-錫-鎳三元系統於240oC的等溫截面圖。結果發現各單相區溶解度均很小，且無三元的介金屬化合物。此外利用Pandat商用軟體，以Calphad方法，假設無三元的介金屬相，計算出240oC的平衡相圖。計算所得之相平衡間的關係與實驗的結果一致。於界面反應的部分，探討Sn-3.5wt%Ag/Ni在240oC與300oC、Sn-5wt%Ag/Ni與Sn-7wt%Ag/Ni在300oC的液相/固相界面反應。上述反應偶，在1小時到24小時的反應時間下，生成相的厚度與時間的平分根呈線性的關係。且界面反應的行為與Sn/Ni反應偶類似，於界面處僅反應生成Ni3Sn4相。當反應持續至6個月時，仍只觀察到Ni3Sn4介金屬相。除了上述的反應偶外，另外也配置了Sn-1.5wt%Ag/Ni與Sn-10wt%Ag/Ni反應偶，在400oC下反應24小時，結果均生成了Ni3Sn、Ni3Sn2與Ni3Sn4三種介金屬相。銀-錫-鎳的液相線投影圖，總共配置了73個組成不同的合金，主要關注在鎳含量少的區域。將合金熔融成液態後，以自然冷卻的方式使合金固化，利用金相觀察、EPMA與XRD的分析，判斷出首要析出相，整合各個合金的結果，得知銀-錫-鎳三元系統的液相線投影圖。結果發現以Ni3Sn2為第一析出相的區域佔最大的區域。此外，利用微差熱分析儀(differential thermal analyzer)配合液相線投影圖的結果了解析出相的固化路徑。在所關注的區域發現有一個Type I反應：L →Ag3Sn+Ni3Sn4+Sn、一個Type II反應：L+ Ni3Sn2→□+Ni3Sn4與一個Type III的反應：L+□+Ni3Sn4→Ag3Sn。