无铅焊接--IMC介绍.pptVIP

* 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Cu6Sn5和惡性Cu3Sn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 50倍 X 200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 Cu3Sn Cu6Sn5 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(Cu6Sn5) 錫成份滲向Cu6Sn5，致使鉛成份 比例增高，銅成份滲向Cu6Sn5而 生成Cu3Sn。 在錫成份不斷滲向Cu6Sn5 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 -- 　64,000 　Ag3Sn Ag-Sn 　62,000 　FeSn,FeSn2 Fe-Sn 73,000　 　AuSn,AuSn2,AuSn Au-Sn 　68,000 　Ni3Sn2,Ni3Sn4,Ni3Sn7 Ni-Sn 　80,000 Cu6Sn5,Cu3Sn Cu-Sn Activation Energy(J/mol) IMC System 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50μm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