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金屬間化合物
金屬間化合物(縮寫IMC),是金屬與金屬元素之間形成的化合物。
現(xiàn)代電子裝聯(lián)工藝中,電子組裝焊接是以錫基為主的軟釬料,通過熔融的釬料合金與被焊金屬表面之間生成金屬間化合物(IMC)實(shí)現(xiàn)被焊接金屬之間的電氣和機(jī)械連接。
這個(gè)過程經(jīng)過了表面潤濕、原子間擴(kuò)散、溶解、冶金結(jié)合,涉及到物理學(xué)、化學(xué)、冶金學(xué)、材料學(xué)等多門學(xué)科,是一個(gè)種復(fù)雜的化學(xué)反應(yīng),而能否形成合適的金屬間化合物(IMC)是良好焊點(diǎn)形成的標(biāo)志。
焊點(diǎn)質(zhì)量的判定通常采用QJ或IPC的外觀檢驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn),特別是量化指標(biāo)“接觸角”,但僅僅通過焊點(diǎn)的外觀判定是不完善的,還需觀察焊點(diǎn)的微觀形貌;焊點(diǎn)的顯微結(jié)構(gòu)決定其性能,圖5切片說明,外觀上判定焊點(diǎn)外觀形貌良好,接觸角小于90°,按IPC的標(biāo)準(zhǔn)判定是合格的,但對該焊點(diǎn)做切片后觀察金相形貌時(shí)發(fā)現(xiàn),界面處有明顯裂縫,該焊點(diǎn)根本沒有形成金屬間化合物(IMC),沒有達(dá)到焊接的目的,牢固的連接起兩個(gè)被焊接物,這個(gè)焊點(diǎn)是不合格焊點(diǎn)。
一個(gè)合格焊點(diǎn)內(nèi)部構(gòu)造，IMC是連接兩種材料的關(guān)鍵。不同母材和焊料所形成的化合物是不同的,Cu和Sn焊料合金生成的IMC是 Cu6Sn5和Cu3Sn。
高可靠電子產(chǎn)品焊接后焊點(diǎn)界面IMC應(yīng)平坦、均勻、連續(xù),Cu-Sn金屬間化合物[敏感詞]厚度為1.5-3.5μm。
當(dāng)IMC的厚度<0.5μm時(shí),由于IMC太薄,幾乎沒有強(qiáng)度。當(dāng)IC的厚度>4μm時(shí),由于IMC太厚使連接處失去彈性,由于IMC的結(jié)構(gòu)疏松、發(fā)脆,也會(huì)使強(qiáng)度小,在外界作用下極易使焊點(diǎn)產(chǎn)生龜裂,從造成元件斷裂。