在SMT回流焊焊接工藝中，金屬間化合物(IMC)的形成與生長(cháng)是影響焊點(diǎn)可靠性的關(guān)鍵因素。當錫鉛焊料(Sn-Pb)與銅基材接觸時(shí)，在界面處會(huì )發(fā)生復雜的冶金反應，主要形成兩種錫銅金屬間化合物：靠近銅側的Cu3Sn(ε相)和靠近焊料側的Cu6Sn5(η相)。這些化合物的形成機理和生長(cháng)動(dòng)力學(xué)直接影響焊點(diǎn)的機械性能和長(cháng)期可靠性。

一、對焊點(diǎn)可靠性的影響

隨著(zhù)IMC層增厚，焊點(diǎn)可靠性面臨多重挑戰：

(1)機械性能劣化：IMC的硬度(HV300-500)遠高于焊料(HV10-20)，但斷裂韌性顯著(zhù)降低

(2)熱機械疲勞：由于CTE失配(銅17ppm/°C，Sn-Pb25ppm/°C，Cu6Sn516.3ppm/°C)，在溫度循環(huán)中產(chǎn)生應力集中

(3)脆性斷裂：厚度超過(guò)5μm時(shí)，IMC層容易成為裂紋萌生和擴展的路徑

二、工藝控制要點(diǎn)

為抑制過(guò)度的IMC生長(cháng)，需優(yōu)化以下工藝參數：

嚴格控制回流曲線(xiàn)：液相線(xiàn)以上時(shí)間(TAL)應控制在30-90秒

峰值溫度不超過(guò)焊料熔點(diǎn)30-40°C

對于雙面板，第二次回流時(shí)需考慮第一次回流形成的IMC影響

返修工藝應限制局部加熱時(shí)間和溫度

三、失效分析技術(shù)

常用的IMC表征方法包括：

金相切片分析(SEM/EDS)

X射線(xiàn)衍射(XRD)物相分析

聚焦離子束(FIB)納米級觀(guān)測

電子背散射衍射(EBSD)晶體取向分析

四、新型解決方案

針對IMC問(wèn)題的最新研究方向包括：

開(kāi)發(fā)低溫焊料(Sn-Bi，Sn-In系)

采用納米復合焊料(添加Ni，Co等納米顆粒)

優(yōu)化表面處理工藝(如ENEPIG)

開(kāi)發(fā)新型阻隔層技術(shù)(如石墨烯涂層)

通過(guò)深入理解IMC的生長(cháng)機理并優(yōu)化工藝參數，可以有效提高電子組件的長(cháng)期可靠性，特別是在汽車(chē)電子、航空航天等對可靠性要求極高的應用領(lǐng)域。