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IMC太厚or太薄均影响焊点牢靠性,厚度究竟几多才符合?

2018-11-08  欣赏量:975

IMC是什么?

 

专业文献指出:IMC是Intermetallic compound 的缩写,译为"介面合金共化物"。

 

狭义上说是指某些金属互相精密打仗之介面间,会孕育发生一种原子迁徙互动的举动,构成一层雷同合金的"化合物",并可写出分子式。

 

在焊接范畴的广义上是指铜锡、金锡、镍锡及银锡之间的共化物。此中尤以铜锡间之良性Cu6Sn5(Eta Phase)及恶性Cu3Sn(Epsilon Phase)最为罕见,对焊锡性及焊点牢靠度(即焊点强度)两者影响最大。

 

IMC的界说

♦ 可以或许被锡铅合金焊料(或称焊锡Solder)所焊接的金属,如铜、镍、金、银等,其焊锡与被焊盘金属之间,在低温中会疾速构成一薄层雷同"锡合金"的化合物。

 

♦ 此物劈头于锡原子及被焊金属原子之互相联合、渗透、迁徙、及分散等行动,而在冷却固化之后立刻呈现一层薄薄的"共化物",且过后还会渐渐发展增厚。

 

♦ 此类物质其老化水平遭到锡原子与底金属原子相互渗透的几多,而又可分出好几道条理来。这种由焊锡与其被焊金属界面之间所构成的种种共合物,统称IMC。

 

 

IMC对焊接牢靠性至关紧张!IMC太厚or太薄均会影响焊点牢靠性:


IMC 太薄会构成焊接不良冷焊、虚焊、假焊等征象。

 

IMC太厚随着厚度的增长,也会惹起焊点中的微裂纹萌发。当其厚度凌驾某一临界值时,就会体现出脆性,使焊点在退役历程中会履历周期性的应变而招致生效。过厚的IMC层会招致焊点孕育发生裂纹,韧性和抗周期委顿性降落,从而招致焊点的牢靠性低落或是生效。

 

因而,在焊接历程中,IMC必需构成并具有得当的厚度。只要过量的IMC才可以起到进步焊接强度、拦阻焊料分散和氧化的作用,那么IMC层的厚度究竟几多才符合呢?

 

对付IMC层,会由于工艺的差别构成差别的IMC层。IMC通常在合金熔点之后即开端产生,其产生速率受温度(液相+N℃)和工夫制约。一样平常IMC的厚度控制在1~3μm时有一个比力抱负的机器强度。

 

别的,IMC在较高的温度下(情况、器件的热传导等)其厚度还会进一步的生长,在产物利用历程中IMC仍不停生长, 因而产物的牢靠性题目就会在抵达利用年限后呈现。

 

怎样相识本身产物的IMC层厚度能否达标呢?必要经过专业的检测设置装备摆设举行丈量,经过丈量IMC厚度可预测焊点的牢靠性强度,也可追溯工艺制造并改进优化,控制IMC层的厚度在公道范畴内。 

 

典范IMC厚度丈量案例

 

意彩龙虎和检测实行室收到客户送检样品为某同型号FPCA板两个,想经过丈量指定地位的IMC层的厚度来相识该地位的焊点牢靠性。

 

检测情况:情况温度  22.3℃;  湿度  52%R.H

 

检测尺度:

IPC-TM 6502.1.1测试要领手册:手动微切片法

GB/T 16594-2008微米级长度的扫描电镜丈量要领通则 

 

检测条件:

先将样品切割、冷镶、研磨、抛光、微蚀后,样品外貌镀Pt30s,根据尺度作业流程放入扫描电子显微镜样品室中对客户要求之检测地位举行缩小视察与丈量。 

 

根据客户要求对样品的C12和R1地位举行了丈量:

 

样品1的C12地位 样品2的C12地位
样品1的R1地位 样品2的R1地位

 

                       

终极失掉检测结果:

 

 

意彩龙虎和检测实行室可以或许经过专业的检测妙技、先辈的仪器设置装备摆设和迷信的检测要领/尺度,准确丈量产物的IMC厚度,同时我们的工程师还能经过专业的剖析,追溯产物的制造工艺,并提出改进和优化的发起及方案,资助企业将IMC层的厚度控制在公道范畴内。

 

末了,我们的工程师分享了一个怎样得当控制IMC层的知识点,供各人学习交换!

 

怎样得当控制IMC ?

 

焊料与焊盘产生反响在界面处构成肯定厚度的金属间化合物,评释界面完成了较好的润湿和毗连,但是金属间化合物在高温下较脆,裂纹容易在界面处萌发和扩展,因而该界面层是金属体系生效的潜伏要素。因而,怎样得当的控制IMC成为急需办理的主要题目。

 

Au/Ni/Cu三层布局是一种遍及使用在电子封装器件中接纳的焊盘布局。 Au层作为Ni外貌的掩护膜,具有精良的导电功能、润湿功能和防腐化功能等。Ni层由于在钎猜中溶解速率很慢,可作为Cu层的隔绝层以防备Cu6Sn5,Cu3Sn等IMC的过量构成。

 

别的,在化学镀Ni工艺中,镀层中含有肯定量的P元素。研讨发明, 在回流焊历程中,P不会溶入焊料,而且在Ni层与IMC层构成由Ni,P 和Sn富集的高应力层。P的含量对IMC的厚度有肯定影响。当镀层中 P含量较高时,构成在Ni层和IMC之间的富P层能有用的制止Ni参入反响,淘汰IMC天生几率,从而低落IMC厚度。

 

(以上内容仅讨论含锡的IMC,将不深化触及其他的IMC。)

 

下篇分享内容:你晓得吗?紫外线不但对人体有损伤,产物也一样!

 

 

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