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低危害性銅銲線與銅銲墊超音波銲合製程與銲點之可靠度研究

為了解決mg汽車價格的問題，作者温智穎 這樣論述：

本研究選用導電性優異與價格低廉之銅銲線與銅銲墊，進行超音波銲線接合，作為電動汽車鋰電池之串接導線。首先進行超音波銲頭與線徑之選用，依銲著率結果選定適用銅銲線之線徑與超音波銲頭尺寸，並由改變超音波接合參數，以剪力試驗量測銅銲點之接合強度；以拉勾試驗量測銅銲點之拉力值；以光學顯微鏡與掃描式電子顯微鏡，觀察銅銲點之破斷表面型態與接合界面之完整性；將熱電偶放置於銅銲墊下方，於超音波接合時量測於不同超音波參數下溫度之變化，綜整相關實驗與分析結果，進而優化超音波銲線接合品質，並評估該製程作為鋰電池電力導線接合製程之可行性。隨後以適銲超音波參數進行接合之銅銲點，依JEDEC標準進行可靠度試驗，分別為高壓蒸

煮試驗與高溫儲存試驗，評估超音波銲線製程之可靠度。由實驗結果顯示隨著超音波輸出功率與超音波接合時間之增加，於接合過程中輸入之能量越高，可有效提高銅銲線與銅銲墊接合界面之溫度，促使接合界面產生原子間之交互擴散，進而提高銅銲點之接合強度，但於過大之輸出功率(45 W)下因提供過多之能量，導致銅銲點過度變形，造成溢料導致銅銲點減薄化，拉勾試驗於薄化銲點根部處破斷，造成較低之拉勾值；而於過高之超音波接合負荷(167 MPa)下，會抑制超音波功率之輸出能量，並限制界面間之相對運動，使接合界面之溫度降低，造成較差之接合品質，本研究之適銲參數為超音波輸出功率28 W、超音波接合時間0.3 s與超音波接合負荷

67 MPa。超音波接合銅銲點經前述兩種可靠度測試用以驗證其可靠度，實驗結果顯示銅銲點經不同時間之高溫儲存與高壓蒸煮測試後，銅銲點皆無從銲合處破壞，仍維持一定之接合強度，顯示銲點之可靠度未隨測試時間之增長，而出現大幅衰退之現象，故超音波銲線製程技術具取代電阻銲接與雷射銲接等熔融接合製程之潛力，可應用於鋰電池芯模組化之相互連接，以較低溫之製程溫度，提高接合銲點之安全性與可靠度。