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什么是IMC及PCB焊接強度的控制

作者:sdxyx    發(fā)布時間:2022-11-16 09:51:12    瀏覽量:

在電路板的組裝焊接過程中,經(jīng)常聽到IMC這個名詞,那究竟IMC是什么東西? 它在PCB焊接的過程當(dāng)中又扮演了什么樣的角色? 它會影響到焊接后的強度嗎? 那究竟IMC的厚度應(yīng)該多少才比較合理呢?


1. 什么是IMC?

IMC是【Intermetallic Compound】的縮寫簡稱,中文應(yīng)該翻譯成【接口金屬共化物】或【介金屬】。
而IMC是一種化學(xué)分子式,不是合金,也不是純金屬。
既然IMC是一種化學(xué)分子組成,所以IMC的形成必須給予能量,這也就是為何錫膏在焊接過程中需要加熱的原因,而且錫膏的成份中只有純錫(Sn)才會與銅基地(OSP, I-Ag, I-Sn))或是鎳基地(ENIG)在強熱中發(fā)生擴散反應(yīng),進而生成牢固的接口性IMC。


2. 既然稱為【錫膏】,為何還有其他的金屬成份在里面?

這是因為純錫的融點高達232°C,不易用于一般的PCB板組裝焊接,或者說目前的電子零件都無法達到這樣的高溫,所以必須以錫為主,然后加入其他合金焊料來降低其融點,以達到可以量產(chǎn)并節(jié)省能源的主要目的,其次要目的是可以改善焊點的韌度(Toughness)與強度(Strength)。


3. 各種IMC的強度為何?

再次提醒,焊接是一種化學(xué)反應(yīng)。以銅基地的焊墊為例,良好的焊接時會立即生成η-phase (讀Eta)良性的Cu6Sn5,且還會隨著焊接熱量的累積與老化時間而長厚。
焊點在老化的過程中又會在原來的Cu6Sn5上長出惡性ε-phase (讀Epsilon)惡性的 Cu3Sn。 總體而言銅基地的焊接強度比鎳基地來得好,可靠度也比較高。

鎳基地的化鎳浸金與電鍍鎳金之金較厚者,其焊點不但IMC較薄且更容易形成金脆,只有在 AuSn4游走后,鎳基地才會形成Ni3Sn4,不過其強度原本就不如Cu6Sn5。


4. IMC的厚度是不是越厚越好?

接口IMC只要有長出來且長得均勻就可以了,因為IMC會隨著時間與熱量的累積而越長越厚,當(dāng)IMC長得太厚時強度反而就會變差,容易脆裂。 這就有點像磚塊與磚塊之間的水泥一樣,適量的水泥可以將不同的磚塊結(jié)合在一起,但水泥太厚反而容易被推倒。
IMC的生成速度基本上與時間的平方與溫度成正比。

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