无铅焊接--IMC介绍

按一下以編輯母片標題樣式,按一下以編輯母片,第二層,第三層,第四層,第五層,*,*,*,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-metallic Compound,簡稱,IMC,。,分類：,IMC,以錫銅之間形成,良性,Cu,6,Sn,5,和,惡性,Cu,3,Sn,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,IMC,。,X,5,0,倍,X,2,00,倍,X 500,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,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,Cu,3,Sn,Cu,6,Sn,5,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(,Cu,6,Sn,5,),錫成份滲向,Cu,6,Sn,5,，致使鉛成份,比例增高，,銅成份滲向,Cu,6,Sn,5,而,生成,Cu,3,Sn,。,在錫成份不斷滲向,Cu,6,Sn,5,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,),P415-2005,Cu3Sn,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-,System,IMC,Activation,E,nergy(J,/mol),Cu-,Sn,Cu6Sn5,Cu3Sn,80,000,Ni-,Sn,Ni3Sn2,Ni3Sn4,Ni3Sn7,68,000,Au-,Sn,AuSn,AuSn2,AuSn,73,000,Fe-,Sn,FeSn,FeSn2,62,000,Ag-,Sn,Ag3Sn,64,000,常见的,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,50m,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，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,Silver leaching,”,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，故可當成銅與錫或金與錫之間的阻隔層。,各種待焊表面其焊錫性劣化，以及焊點強度的減弱，都是一種自然現象，分析其發生的根本原因與過程，找出其改善的對策。才為上上之策,。,錫鎳,IMC,-P25-,結 論,