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IMCIMCIMCIMC與與與與焊焊焊焊錫原理錫原理錫原理錫原理介面合金共化物介面合金共化物介面合金共化物介面合金共化物IMCIMCIMCIMC焊接的重要性和作用焊接的重要性和作用焊接的重要性和作用焊接的重要性和作用焊接的重要性焊接的重要性焊接的重要性焊接的重要性1.1.1.1.构成任何一种电子产品构成任何一种电子产品构成任何一种电子产品构成任何一种电子产品，，，，绝不可能与焊锡作业无关绝不可能与焊锡作业无关绝不可能与焊锡作业无关绝不可能与焊锡作业无关!!!!2.2.2.2.焊锡作业的良莠可能成为产品信赖度的关键之一焊锡作业的良莠可能成为产品信赖度的关键之一焊锡作业的良莠可能成为产品信赖度的关键之一焊锡作业的良莠可能成为产品信赖度的关键之一!!!!3.3.3.3.焊锡作业同时也是影响制造成本高低的因素之一焊锡作业同时也是影响制造成本高低的因素之一焊锡作业同时也是影响制造成本高低的因素之一焊锡作业同时也是影响制造成本高低的因素之一。。。。1.1.1.1.起一个起一个起一个起一个连接连接连接连接和和和和导通导通导通导通的作用的作用的作用的作用。。。。2.2.2.2.起一个起一个起一个起一个固定固定固定固定的作用的作用的作用的作用。。。。焊接的作用焊接的作用焊接的作用焊接的作用关键关键关键关键：：：：在一个足夠在一个足夠在一个足夠在一个足夠熱量熱量熱量熱量的條件下形成的條件下形成的條件下形成的條件下形成锡铜化合物锡铜化合物锡铜化合物锡铜化合物(IMC)(IMC)(IMC)(IMC)。。。。3.3.3.3.焊锡作业同时也是影响制造成本高低的因素之一焊锡作业同时也是影响制造成本高低的因素之一焊锡作业同时也是影响制造成本高低的因素之一焊锡作业同时也是影响制造成本高低的因素之一。。。。鉛錫銲錫何謂焊接何謂焊接何謂焊接何謂焊接?將熔化的錫銲附著于很洁淨的銅金屬的表面將熔化的錫銲附著于很洁淨的銅金屬的表面將熔化的錫銲附著于很洁淨的銅金屬的表面將熔化的錫銲附著于很洁淨的銅金屬的表面，，，，此時銲此時銲此時銲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成分中的錫和銅變成金屬化合物相互接連在一起錫成分中的錫和銅變成金屬化合物相互接連在一起錫成分中的錫和銅變成金屬化合物相互接連在一起。。。。錫鉛銅合金銅焊接焊接焊接焊接是一種物理的是一種物理的是一種物理的是一種物理的，，，，也是化學反應也是化學反應也是化學反應也是化學反應；；；；即使焊錫熔解也即使焊錫熔解也即使焊錫熔解也即使焊錫熔解也不可能完全從金屬表面上把它擦掉不可能完全從金屬表面上把它擦掉不可能完全從金屬表面上把它擦掉不可能完全從金屬表面上把它擦掉，，，，因為它已變成金因為它已變成金因為它已變成金因為它已變成金屬的一部分屬的一部分屬的一部分屬的一部分，，，，它生成了它生成了它生成了它生成了錫銅化合物錫銅化合物錫銅化合物錫銅化合物。。。。壹壹壹壹、、、、壹壹壹壹、、、、介面合金共化物介面合金共化物介面合金共化物介面合金共化物介面合金共化物介面合金共化物介面合金共化物介面合金共化物--P2--銅錫化合物IMCIMCIMCIMC定義和分類定義和分類定義和分類定義和分類定義定義定義定義：：：：指銲錫與被焊底金屬之間指銲錫與被焊底金屬之間指銲錫與被焊底金屬之間指銲錫與被焊底金屬之間，，，，在在在在熱量熱量熱量熱量(=(=(=(=溫度溫度溫度溫度XXXX時間時間時間時間))))足夠足夠足夠足夠的條件的條件的條件的條件下下下下，，，，錫原子和被焊金屬原子錫原子和被焊金屬原子錫原子和被焊金屬原子錫原子和被焊金屬原子((((如銅如銅如銅如銅、、、、鎳鎳鎳鎳))))相互結相互結相互結相互結合合合合，，，，滲入滲入滲入滲入，，，，遷移及擴散等動作遷移及擴散等動作遷移及擴散等動作遷移及擴散等動作，，，，會很快在兩者之間形會很快在兩者之間形會很快在兩者之間形會很快在兩者之間形成一層類似成一層類似成一層類似成一層類似““““錫合金錫合金錫合金錫合金””””的化合物的化合物的化合物的化合物。。。。稱為稱為稱為稱為介面合金共化介面合金共化介面合金共化介面合金共化成一層類似成一層類似成一層類似成一層類似““““錫合金錫合金錫合金錫合金””””的化合物的化合物的化合物的化合物。。。。稱為稱為稱為稱為介面合金共化介面合金共化介面合金共化介面合金共化物物物物。。。。英文稱英文稱英文稱英文稱InterInterInterInter----metallicCompoundmetallicCompoundmetallicCompoundmetallicCompound簡稱簡稱簡稱簡稱IMCIMCIMCIMC。。。。分類分類分類分類：：：：IMCIMCIMCIMC以錫銅之間形成以錫銅之間形成以錫銅之間形成以錫銅之間形成良性良性良性良性CuCuCuCu6666SnSnSnSn5555和和和和惡性惡性惡性惡性CuCuCuCu3333SnSnSnSn最常見最常見最常見最常見；；；；必須先生成良性的必須先生成良性的必須先生成良性的必須先生成良性的IMCIMCIMCIMC才會有良好的焊接才會有良好的焊接才會有良好的焊接才會有良好的焊接，，，，但老化後但老化後但老化後但老化後與銅底之間會生成惡性與銅底之間會生成惡性與銅底之間會生成惡性與銅底之間會生成惡性IMCIMCIMCIMC。。。。X50倍X200倍X500倍IMC的基本性質的基本性質的基本性質的基本性質•1.1.1.1.IMCIMCIMCIMC是一種是一種是一種是一種可以寫出分子式可以寫出分子式可以寫出分子式可以寫出分子式的的的的””””準化合物準化合物準化合物準化合物””””,,,,有一定的組有一定的組有一定的組有一定的組成及晶體結構成及晶體結構成及晶體結構成及晶體結構!!!!2.IMC2.IMC2.IMC2.IMC之生長與之生長與之生長與之生長與溫度溫度溫度溫度和和和和時間時間時間時間成成成成正比正比正比正比。。。。長成的厚度與時間大約形成拋物線的關系。3.3.3.3.過程中還會向主體銲料內過程中還會向主體銲料內過程中還會向主體銲料內過程中還會向主體銲料內崩離崩離崩離崩離(Spalling)(Spalling)(Spalling)(Spalling)，，，，以波焊最明顯以波焊最明顯以波焊最明顯以波焊最明顯。。。。此現象將使得該銲點本身的硬度也隨之增加此現象將使得該銲點本身的硬度也隨之增加此現象將使得該銲點本身的硬度也隨之增加此現象將使得該銲點本身的硬度也隨之增加，，，，久之會有久之會有久之會有久之會有脆化脆化脆化脆化的麻煩的麻煩的麻煩的麻煩。。。。過一次波焊過一次波焊過一次波焊過一次波焊過二次波焊過二次波焊過二次波焊過二次波焊照片所見焊料中的白點即是Cu6Sn5崩離!4.4.4.4.良性良性良性良性IMCIMCIMCIMC雖然分子式完全相同雖然分子式完全相同雖然分子式完全相同雖然分子式完全相同，，，，但當生長環境不同時外觀但當生長環境不同時外觀但當生長環境不同時外觀但當生長環境不同時外觀卻極大差異卻極大差異卻極大差異卻極大差異。。。。將清潔銅面熱浸於熔融態將清潔銅面熱浸於熔融態將清潔銅面熱浸於熔融態將清潔銅面熱浸於熔融態的純錫中的純錫中的純錫中的純錫中，，，，錫量與熱量充錫量與熱量充錫量與熱量充錫量與熱量充足下足下足下足下，，，，生成良性生成良性生成良性生成良性IMCIMCIMCIMC呈鵝呈鵝呈鵝呈鵝卵石狀卵石狀卵石狀卵石狀。。。。若用錫鉛合金之錫膏與熱若用錫鉛合金之錫膏與熱若用錫鉛合金之錫膏與熱若用錫鉛合金之錫膏與熱風在銅面上熔焊時風在銅面上熔焊時風在銅面上熔焊時風在銅面上熔焊時，，，，錫量錫量錫量錫量與熱量不太充足時與熱量不太充足時與熱量不太充足時與熱量不太充足時，，，，長出長出長出長出短棒狀短棒狀短棒狀短棒狀IMCIMCIMCIMC。。。。錫量與熱量充足下錫量與熱量充足下錫量與熱量充足下錫量與熱量充足下，，，，IMCIMCIMCIMC呈呈呈呈鵝卵石鵝卵石鵝卵石鵝卵石狀狀狀狀。。。。熱量不太充足時熱量不太充足時熱量不太充足時熱量不太充足時，，，，長出長出長出長出短棒狀短棒狀短棒狀短棒狀IMC!IMC!IMC!IMC!銅銅銅銅Cu3Sn最最最最初初初初狀狀狀狀態態態態錫錫錫錫份份份份滲滲滲滲耗耗耗耗期期期期銲錫後立即生成良性銲錫後立即生成良性銲錫後立即生成良性銲錫後立即生成良性IMC(IMC(IMC(IMC(Cu6Sn5))))錫成份滲向錫成份滲向錫成份滲向錫成份滲向Cu6Sn5，，，，致使鉛成份致使鉛成份致使鉛成份致使鉛成份比例增高比例增高比例增高比例增高，，，，銅成份滲向銅成份滲向銅成份滲向銅成份滲向Cu6Sn5而而而而生成生成生成生成Cu3Sn。。。。IMCIMCIMCIMC長時間老化變化過程長時間老化變化過程長時間老化變化過程長時間老化變化過程((((有鉛有鉛有鉛有鉛))))Cu6Sn5鉛鉛鉛鉛錫錫錫錫期期期期多多多多鉛鉛鉛鉛之之之之阻阻阻阻絕絕絕絕層層層層IMC暴露期在錫成份不斷滲向在錫成份不斷滲向在錫成份不斷滲向在錫成份不斷滲向Cu6Sn5的狀況下的狀況下的狀況下的狀況下，，，，形成了形成了形成了形成了多鉛之阻絕層多鉛之阻絕層多鉛之阻絕層多鉛之阻絕層，，，，在多鉛層在多鉛層在多鉛層在多鉛層的阻擋下的阻擋下的阻擋下的阻擋下，，，，終於停止了錫成份的滲終於停止了錫成份的滲終於停止了錫成份的滲終於停止了錫成份的滲移移移移。。。。由於錫成份的流失由於錫成份的流失由於錫成份的流失由於錫成份的流失，，，，造成銲錫層的造成銲錫層的造成銲錫層的造成銲錫層的鬆散不堪而露出鬆散不堪而露出鬆散不堪而露出鬆散不堪而露出IMCIMCIMCIMC底層底層底層底層，，，，最後到最後到最後到最後到達不沾錫的下場達不沾錫的下場達不沾錫的下場達不沾錫的下場。。。。最最最最侯侯侯侯階階階階段段段段命命命命名名名名分子式分子式分子式分子式含錫量含錫量含錫量含錫量W%出出出出現現現現經經經經過過過過位位位位置置置置所所所所在在在在顏顏顏顏色色色色結結結結晶晶晶晶性性性性能能能能表表表表面面面面能能能能η-phase(Eta)Cu6Sn560%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ε-phase(Epsilon)Cu3Sn40%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將造成縮錫或不沾錫較低只有Eta的一半Cu3SnCu3SnCu3SnCu3Sn因因因因為組織較為組織較為組織較為組織較鬆散鬆散鬆散鬆散,,,,且會且會且會且會形成形成形成形成KKKK洞洞洞洞,,,,其生成將其生成將其生成將其生成將會導致銲會導致銲會導致銲會導致銲點老化後點老化後點老化後點老化後的可靠度的可靠度的可靠度的可靠度!!!!P415-2005的可靠度的可靠度的可靠度的可靠度!!!!常常常常見見見見的的的的幾種幾種幾種幾種IMCIMCIMCIMCSystemSystemSystemSystemIMCIMCIMCIMCActivationActivationActivationActivationEEEEnergy(J/mol)nergy(J/mol)nergy(J/mol)nergy(J/mol)CuCuCuCu----SnSnSnSnCu6Sn5,Cu3Sn80,000NiNiNiNi----SnSnSnSnNi3Sn2,Ni3Sn4,Ni3Sn768,000常见的常见的常见的常见的IMCIMCIMCIMC及其活化能比较及其活化能比较及其活化能比较及其活化能比较::::--P22--AuAuAuAu----SnSnSnSnAuSn,AuSn2,AuSn73,000FeFeFeFe----SnSnSnSnFeSn,FeSn262,000AgAgAgAg----SnSnSnSnAg3Sn64,000在台在台在台在台達達達達，，，，除对锡铜除对锡铜除对锡铜除对锡铜IMCIMCIMCIMC应清楚外应清楚外应清楚外应清楚外，，，，还应对錫金还