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亚普德科普|金属间化合物(IMC)

发布日期:2020-12-07

金属间化合物


什么是金属间化合物?

金属间化合物(缩写IMC),是金属与金属元素之间形成的化合物。

现代电子装联工艺中,电子组装焊接是以锡基为主的软钎料,通过熔融的钎料合金与被焊金属表面之间生成金属间化合物(IMC)实现被焊接金属之间的电气和机械连接。

这个过程经过了表面润湿、原子间扩散、溶解、冶金结合,涉及到物理学、化学、冶金学、材料学等多门学科,是一个种复杂的化学反应,而能否形成合适的金属间化合物(IMC)是良好焊点形成的标志。


焊点质量的判定通常采用QJ或IPC的外观检验标准,特别是量化指标“接触角”,但仅仅通过焊点的外观判定是不完善的,还需观察焊点的微观形貌;焊点的显微结构决定其性能,图5切片说明,外观上判定焊点外观形貌良好,接触角小于90°,按IPC的标准判定是合格的,但对该焊点做切片后观察金相形貌时发现,界面处有明显裂缝,该焊点根本没有形成金属间化合物(IMC),没有达到焊接的目的,牢固的连接起两个被焊接物,这个焊点是不合格焊点。


一个合格焊点内部构造,IMC是连接两种材料的关键。不同母材和焊料所形成的化合物是不同的,Cu和Sn焊料合金生成的IMC是 Cu6Sn5和Cu3Sn。

Cu-Sn金属间化合物要求和最佳厚度是多少?

高可靠电子产品焊接后焊点界面IMC应平坦、均匀、连续,Cu-Sn金属间化合物最佳厚度为1.5-3.5μm。


IMC的厚度与抗拉强度的关系

当IMC的厚度<0.5μm时,由于IMC太薄,几乎没有强度。当IC的厚度>4μm时,由于IMC太厚使连接处失去弹性,由于IMC的结构疏松、发脆,也会使强度小,在外界作用下极易使焊点产生龟裂,从造成元件断裂。


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