金屬間化合物分析及制造工藝影響
金屬間化合物是兩個或更多的元素，組成的具有金屬基本特性以及不同于其組元的長程有序的晶體結(jié)構(gòu)化合物。
主要運用在領(lǐng)域，想要獲得良好的焊接效果，焊材與母料必須發(fā)生牢固的冶金反應(yīng)，這種情況下，界面上形成的合金層，就是金屬間化合物。金屬間化合物對于焊點機械，電氣性能的好壞有著非常直接的影響，
通過對于焊點構(gòu)造的分析，金屬間化合物是鏈接兩種材料的關(guān)鍵。對于要求機械牢固度以及電氣鏈接的永久性起著非常關(guān)鍵的作用。
不同母材與不同焊料所產(chǎn)生的金屬間化合物是不同的。一般所產(chǎn)生的金屬間化合物都是既硬又脆的，厚度越厚的焊點強度越差。兩者之間的關(guān)系如下圖所示：
金屬間化合物的生長厚度取決于許多因素，但主要服從于Fick擴散定律，IMC厚度L與擴散常數(shù)D和受熱時間t的平方根成正比關(guān)系，而擴散常數(shù)D又與絕對溫度T成正比的指數(shù)函數(shù)關(guān)系，因此，為了抑制IMC的過快生長，控制好焊接溫度不能過高，加熱時間不能過長是非常重要的，IMC厚度L隨溫度和時間的演變?nèi)缦拢?/span>
L=√Dt（1）
D =D0exp(-Q/RT)（2）
電子裝聯(lián)焊接和服役過程中，焊料與母材Cu等金屬交互作用導(dǎo)致了金屬間化合物的形成與生長，一般認為，焊接過程中IMC的形成是界面化學(xué)反應(yīng)為主導(dǎo)的機制，服役過程中IMC是元素擴散為主導(dǎo)的機制。
電子裝聯(lián)焊接和服役過程中，焊料與母材Cu等金屬交互作用導(dǎo)致了金屬間化合物的形成與生長，一般認為，焊接過程中IMC的形成是界面化學(xué)反應(yīng)為主導(dǎo)的機制，服役過程中IMC是元素擴散為主導(dǎo)的機制。
金屬間化合物（IMC）的評價
什么樣的金屬間化合物（IMC）是我們所追求的呢，業(yè)內(nèi)比較公認的說法是，焊接后焊點界面長出合金層IMC，且長得平坦、均勻、連續(xù)即可，具體來說，主要用以下3點來評價。
厚度均勻
金屬間化合物（IMC）首先要考慮的是其厚度，因為IMC厚度多少將直接決定焊點強度的大小。
IMC厚度典型值
針對IMC厚度，電裝業(yè)內(nèi)沒有具體的標(biāo)準。德國ERSA研究所的研究表明，生成的金屬間化合物厚度在4um以下時，對焊點強度影響不大。日本學(xué)者管沼克昭從可靠性觀點出發(fā)，歸納出理想界面的質(zhì)量模型（圖3），認為IMC厚度應(yīng)小于5um。理論界雖說法不一，但現(xiàn)在業(yè)內(nèi)比較認可的觀點是，IMC的平均厚度在1～4um，且最低值不低于0.5um是比較良性的合金層。太薄的合金層（<0.5um）焊點可能呈冷焊狀，強度不足，而太厚時（>4um）結(jié)構(gòu)疏松，合金層硬度增加，失去彈性發(fā)脆，強度變小。
IMC厚度會根據(jù)Sn基焊料結(jié)合的金屬界面不同有所不同，根據(jù)業(yè)內(nèi)實踐數(shù)據(jù)，常見Sn-Cu和Sn-Ni的合金層的最宜厚度如下：
① Sn-Cu合金層的厚度控制在1～4um;
② Sn-Ni合金層的厚度控制在1～2um。
這兩種IMC合金層存在差異的原因主要是擴散能的差異所致，Sn對Cu的擴散活化能為45Kcal/mol，而Sn對Ni的擴散活化能為65.5Kcal/mol。
浙公網(wǎng)安備 33042402000106號
