Abstract
錫-鉛合金是現今電子工業上最常用的銲料，然而因為鉛會對人體和環境造成危害，因此工業界一直積極的在尋找可替代的無鉛銲料。Sn-Ag-Cu合金是無鉛銲料中最被看好的無鉛銲料，而Ni是最常作為擴散阻障層的材料，因此Sn-Ag-Cu-Ni四元系統為電子產品中重要的材料系統。四元Sn-Ag-Cu-Ni系統的相平衡與液相線投影圖基本資料，對Sn-Ag-Cu無鉛銲料之工業應用相當重要，然而文獻中之資料非常缺乏。本研究將以實驗量測，來探討210℃及250℃Sn-Ag-Cu-Ni的相平衡圖與液相線投影圖。以電弧融合的方法來製備Sn-Ag-Cu-Ni合金，並將合金置於210℃與250℃的高溫爐中進行熱處理，或將合金從1000℃高溫進行爐冷。以EPMA進行合金生成相之組成分析，並利用XRD做合金生成相的結構分析，配合四個組成的三元相平衡圖及液相線投影圖，以推知四元Sn-Ag-Cu-Ni之相平衡圖及液相線投影圖。 本研究共測定了Sn-Ag-Cu-Ni四元系統，210℃相平衡之80 at％Sn及90 at％Sn定組成截面圖，250℃相平衡之95 at％Sn及97 at％Sn定組成截面圖，以及四元液相線投影圖在97 at％Sn之定組成截面圖。此Sn-Ag-Cu-Ni四元系統於210℃平衡情形下，在90 at％Sn之定組成截面圖中，存在著Cu6Sn5+Ni3Sn4+Ag3Sn+Sn之四相共存區域，但並未發現有新的三元及四元介金屬相。其二元介金屬相Cu6Sn5與Ni3Sn4相，Cu與Ni間具有很好之彼此互溶性質，但此二相皆幾乎不溶有Ag。實驗結果也顯示210℃相平衡之80at％Sn定組成截面圖，其各相間之關係與90 at％Sn之定組成截面圖相同。在250℃相平衡條件下，於95at%Sn與97at%Sn定組成截面圖，亦未發現有新的三元及四元介金屬相。此二定組成截面圖之相平衡關係相同，皆存在著液相之單相區，Cu6Sn5+L及Ni3Sn4+L兩相區，以及Cu6Sn5+Ni3Sn4+L之三相區。在97at%Sn之液相線投影圖之定組成截面圖中，可以成為第一固化析出相者有Cu6Sn5、Ni3Sn4、Ni3Sn2及Sn。與相平衡實驗所觀察所得之結果相仿，Cu6Sn5與Ni3Sn4幾乎不含Ag。