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1、IMC與焊錫原理介面合金共化物IMC焊接的重要性和作用起一个连接和导通的作用。起一个固定的作用。焊接的作用焊接的重要性关键：在一个足夠熱量的條件下形成锡铜化合物(IMC)。1.构成任何一种电子产品，绝不可能与焊锡作业无关!2.焊锡作业的良莠可能成为产品信赖度的关键之一!3.焊锡作业同时也是影响制造成本高低的因素之一。何謂焊接?將熔化的錫銲附著于很洁淨的銅金屬的表面，此時銲錫成分中的錫和銅變成金屬化合物相互接連在一起。焊接是一種物理的，也是化學反應；即使焊錫熔解也不可能完全從金屬表面上把它擦掉，因為
2、它已變成金屬的一部分，它生成了錫銅化合物。壹、介面合金共化物--P2--錫鉛銅錫化合物IMC定義和分類定義：指銲錫與被焊底金屬之間，在熱量(=溫度X時間)足夠的條件下，錫原子和被焊金屬原子(如銅、鎳)相互結合，滲入，遷移及擴散等動作，會很快在兩者之間形成一層類似“錫合金”的化合物。稱為介面合金共化物。英文稱Inter-metallicCompound簡稱IMC。分類：IMC以錫銅之間形成良性Cu6Sn5和惡性Cu3Sn最常見；必須先生成良性的IMC才會有良好的焊接，但老化後與銅底之間會生成惡性IM
3、C。X50倍X200倍X500倍IMC的基本性質IMC是一種可以寫出分子式的”準化合物”,有一定的組成及晶體結構!2.IMC之生長與溫度和時間成正比。長成的厚度與時間大約形成拋物線的關系。3.過程中還會向主體銲料內崩離(Spalling)，以波焊最明顯。此現象將使得該銲點本身的硬度也隨之增加，久之會有脆化的麻煩。過一次波焊過二次波焊照片所見焊料中的白點即是Cu6Sn5崩離!4.良性IMC雖然分子式完全相同，但當生長環境不同時外觀卻極大差異。將清潔銅面熱浸於熔融態的純錫中，錫量與熱量充足下，生成良性
4、IMC呈鵝卵石狀。若用錫鉛合金之錫膏與熱風在銅面上熔焊時，錫量與熱量不太充足時，長出短棒狀IMC。錫量與熱量充足下，IMC呈鵝卵石狀。熱量不太充足時，長出短棒狀IMC!銅Cu3SnCu6Sn5鉛最初狀態錫錫份滲耗期多鉛之阻絕層IMC暴露期銲錫後立即生成良性IMC(Cu6Sn5)錫成份滲向Cu6Sn5，致使鉛成份比例增高，銅成份滲向Cu6Sn5而生成Cu3Sn。在錫成份不斷滲向Cu6Sn5的狀況下，形成了多鉛之阻絕層，在多鉛層的阻擋下，終於停止了錫成份的滲移。由於錫成份的流失，造成銲錫層的鬆散不堪而
5、露出IMC底層，最後到達不沾錫的下場。最侯階段IMC長時間老化變化過程(有鉛)P415-2005Cu3Sn因為組織較鬆散,且會形成K洞,其生成將會導致銲點老化後的可靠度!常見的幾種IMC--P22--SystemIMCActivationEnergy(J/mol)Cu-SnCu6Sn5,Cu3Sn80,000Ni-SnNi3Sn2,Ni3Sn4,Ni3Sn768,000Au-SnAuSn,AuSn2,AuSn73,000Fe-SnFeSn,FeSn262,000Ag-SnAg3Sn64,000常见
6、的IMC及其活化能比较:在台達，除对锡铜IMC应清楚外，还应对錫金，锡银，錫鎳IMC作了解。現將四種常見含錫的IMC不同溫度下，其生成速度進行比較：IMC的增厚，除了與溫度、時間有關系外，還與錫量多少有關系。--P14--焊錫與金層之間的IMC生長比銅錫合金快了很多，由先後出現順序所得到分子式有AuSn、AuSn2、AuSn4等。在150℃中老化300小時後，其IMC居然可增長到50μm之厚，因而鍍金零件腳經過焊錫之後，其焊點將因IMC生長太快，而變得強度減弱脆性增大。幸好仍被大量柔軟的焊錫所包圍
7、，故內中缺點尚不曝露出來。有人做實驗將金線壓入焊錫中，於是黃金開始向四周焊錫中擴散，逐漸開成白色散開的IMC,但若將金層鍍在鎳面上，或在焊錫中故意加入少許的銦，即可大大減緩這種黃金擴散速度達5倍之多。錫金IMC--P23--錫與銀也會迅速形成的介面合金共化物Cu3Sn，使得許多鍍銀零件腳在焊錫後很快發生銀份流失入錫中，使焊點結構強度惡化，即“滲銀Silverleaching”為解決此問題，常有在錫鉛63/37焊錫中加入少量的銀(2%)，成為62/36/2比例從而減輕避免發生“滲銀”現象，並解決焊點
8、不牢的煩惱。最近又興起銅墊浸銀處理(鍍銀層4-6um)，在焊的瞬間銀熔入焊錫主體中，最後焊點構成之IMC層仍為銅錫Cu6Sn5,即銀層起到保護銅面不被氧化，此與有機護銅(OSP)極為類似。應用：在SMT改善有鉛焊錫品質，特別是0402以下零件貼片時，若採用含銀的錫膏，則可避免很多空焊和墓碑不良。小結：在錫鉛焊錫中加入少量的銀，可以改善錫銅IMC。錫銀IMC--P24--在一般常溫下錫與鎳所生成的IMC，其生長速度與錫銅IMC相差很有限，但在高溫下卻比錫銅合金要慢了很多，故可當成銅與
