1、IMC與焊錫原理介面合金共化物 IMC焊接的重要性和作用焊接的重要性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。1.起一个连接和导通的作用。2.起一个固定的作用。焊接的作用关键：在一个足夠熱量的條件下形成锡铜化合物(IMC)。鉛錫銲錫何謂焊接?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。錫鉛銅合金銅焊接是一種物理的，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
2、 -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，g4438g917，g4994g3197g1015g5641g3499g3643g2895作，g3950很g1494在g1663g1955之間g1486成一g4715g5930g1375g568錫合金g569的化合物。g4480為g991面合金g1221化物。g2350g1038g4480g74g111g117g102g115g46g110g102g117g98g109g109g106g100g33g68g112g110g113g112g118g111g10
3、1g33g5697g4480g74g78g68。分g5930：g74g78g68g1072錫銅之間g1486成良g1796g68g1186g84g1115和g3454g1796g68g1183g84g111g3368g2980g1600；g1144g3818g1219生成良g1796的g74g78g68g969g3950g1302良g1267的焊接，g1376g1332化g2133與銅底之間g3950生成g3454g1796g74g78g68。X 50倍X 200倍X 500倍IMC的基本性質1.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
4、正比。uni9577uni6210uni7684uni539Auni5EA6uni8207uni6642uni9593uni5927uni7D04uni5F62uni6210uni62CBuni7269uni7DDAuni7684uni95DCuni7CFBuni30023.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g3118g4805銅面熱g2630g1837熔g5244g4362
5、的g2730錫中，錫量與熱量g1082足下，生成良g1796g74g78g68g33g1415g5800g1404g1185g1923。g2345g1172錫g4233合金之錫g4527與熱g2405在銅面上熔焊時，錫量與熱量不g1020g1082足時，g1999g1088g3629g3527g1923g74g78g68。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最初狀態錫份滲耗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。IMC長時間老化變化過程(有鉛)Cu6Sn5g4
6、233錫多鉛之阻絕層IMC暴露期在錫成份不斷滲向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。最侯階段命 名 分子式 含錫量W% 出 現 經 過 位 置 所 在 顏 色 結 晶 性 能 表 面 能-phase(Eta) Cu6Sn5 60%高溫融錫沾焊到清潔銅面時立即生成介於焊錫或純錫與銅之間的介面白色 球狀組織良性IMC為焊接強度之必須甚 高-phase(Epsilon) Cu3Sn 40%焊后經高溫或長期老化而逐漸發生介於Cu,Sn,與銅面之間 灰色 柱狀結晶惡性IMC將
7、造成縮錫或不沾錫較低只有Eta的一半Cu3Snuni56E0uni70BAuni7D44uni7E54uni8F03uni9B06uni6563,uni4E14uni6703uni5F62uni6210Kuni6D1E,uni5176uni751Funi6210uni5C07uni6703uni5C0Euni81F4uni92B2uni9EDEuni8001uni5316uni5F8Cuni7684uni53EFuni9760uni5EA6!P415-2005常見的幾種IMCSystem IMC Activation Energy(J/mol)Cu-Sn Cu6Sn5,Cu3Sn 80,000
8、Ni-Sn Ni3Sn2,Ni3Sn4,Ni3Sn7 68,000g2980g20321的g74g78g68g1015g1665g2226化能g1050g20685g59- P22 -Au-Sn AuSn,AuSn2,AuSn 73,000Fe-Sn FeSn,FeSn2 62,000Ag-Sn Ag3Sn 64,000在g1120g4210，g2856g14065锡g20930g74g78g68g18807g3118g3953g1126，g14598g18807g14065錫金，锡g20956，錫鎳g74g78g68作了解。各種IMC在不同溫度中之生長速度(nm/s)金屬介面 20 100
9、135 150 1701.錫/金 402. / 17-35g3164將g1124種g2980g1600g1430錫的g74g78g68不同溫度下，g1665生成g3314度g3774g1353g1050g4200：錫銀 0.083.錫/鎳 0.08 1 54.錫/銅 0.26 1.4 3.8 10g74g78g68的g4698g2054，g2856了與溫度、時間g1302g5922g1587g1126，g5579與錫量g1261g1023g1302g5922g1587。- P14 -焊錫與金g4715之間的g74g78g68生g1999g1050銅錫合金g1494了很g1261，g1175g1
10、219g2133g1088g3164g3817g1479g1804g2995g1673分子g1284g1302g66g118g84g111、g66g118g84g1112、g66g118g84g111g53g3643。在1g54g49g666中g1332化3g49g49g955時g2133，g1665g74g78g68g1754g3589可g4698g1999g1673g54g49g110之g2054，因而鍍金零件腳經過焊錫之g2133，g1665焊點將因g74g78g68生g1999g1020g1494，而變g2995強度減弱脆g1796g4698大。幸g1267仍被大量錫金IMC柔軟的焊錫
11、g1804包圍，故內中缺點尚不曝露g1088來。g1302人做實驗將金線壓g917焊錫中，g1837是黃金開始向g1124周焊錫中g5641g3499，逐漸開成白色g3499開的g74g78g68,g1376g2345將金g4715鍍在鎳面上，或在焊錫中故意加g917g1023許的銦，即可大大減緩這種黃金g5641g3499g3314度g4210g54倍之g1261。- P23 -錫與銀也g3950迅g3314g1486成的g991面合金g1221化物g68g1183g84g111g33，使g2995許g1261鍍銀零件腳在焊錫g2133很g1494發生銀份流失g917錫中，使焊點結構強度g3
12、454化，即g568g4438銀g84g106g109vg102g115g33g109g102g98g100hg106g111gg569g33為解決此問題，g2980g1302在錫g423363/37焊錫中加g917g1023量的銀(2%)，成為62/36/2g1050例從而減輕避免發生g568g4438銀g569g3164象，並解決焊點不牢的煩惱。錫銀IMCg3368近又興起銅墊g2630銀處理(鍍銀g4715g53g466g118g110)，在焊的瞬間銀熔g917焊錫主體中，g3368g2133焊點構成之g74g78g68g4715仍為銅錫g68g1186g84g111g54,即銀g471
13、5起g1673保護銅面不被氧化，此與g1302機護銅(Og84P)極為g5930g1375。應g1172：在g84g78Tg33改善g1302g4233焊錫品質，特別是g49g53g492g1072下零件貼片時，g2345採g1172g1430銀的錫g4527，則可避免很g1261空焊和墓碑不良。g955結：在錫g4233焊錫中加g917g1023量的銀，可g1072改善錫銅g74g78g68。- P24 -在一般g2980溫下錫與鎳g1804生成的g74g78g68，g1665生g1999g3314度與錫銅g74g78g68相差很g1302限，g1376在高溫下卻g1050錫銅合金要慢了很g1261，故可當成銅與錫或金與錫之間的阻隔g4715。錫鎳IMC各種待焊表面g1665焊錫g1796劣化，g1072g1015焊點強度的減弱，都是一種自g3589g3164象，分析g1665發生的根本原因與過程，找g1088g1665改善的對策。g969為上上之策。- P25 -結 論
