补片加工和焊接中金属间化合物的特性分析

金属间化合物(IMC)通常在凝固期间在补片加工的结合部位的界面处沉淀。因此，金属间化合物位于基底金属和焊料之间的界面。与基体金属和焊料的晶体和固溶体相比，金属间化合物的强度最弱。其原因是金属间化合物易碎，金属间化合物与基板材料、焊盘和元件的焊接端子之间的热膨胀系数差异很大，这容易导致颜色开裂和失效。

一些研究表明，smt无铅焊料和Sn-37Pb焊料的最大区别在于，金属间化合物将在回流焊和随后的热处理以及SMT贴片的热老化(老化)过程中进一步长大，从而影响长期可靠性。

该图是引线焊接和无铅焊接温度曲线的比较。图中下部曲线为锡-37Pb的温度曲线，锡-37Pb的熔点为183，峰温为210-230，液相时间为60-90。图中上部曲线为锡银铜的温度曲线，锡银铜的熔点约为220，峰值温度为235-245，液相时间为50-60秒。该图显示了无铅焊接和铅焊接之间的比较。贴片无铅焊接温度高，工艺窗口窄，内模厚度不易控制。

因为扩散速度与温度成正比，所以扩散量也与峰值温度的持续时间和液相时间成正比。焊接温度越高，时间越长，复合层越厚。然而，Sm-银-铜无铅钎料的熔点比Sn-37Pb高34，因此无铅钎料的高温会使界面结合强度迅速增加：从两条温度曲线的比较中还可以看出，无铅钎料从峰值温度到炉出口的时间比Sn-37Pb长，这相当于增加了热处理时间，也增加了无铅焊点的界面结合强度。

此外，研究表明，在无铅焊料的热老化(老化)过程中，金属间化合物将进一步生长，也就是说，在使用pcba产品的过程中，由于环境温度变化和加热(相当于老化)，金属间化合物将进一步生长，并且金属间化合物的厚度将过大并继续生长。因为内金属导体是易碎的，太厚的内金属导体也会影响无铅焊点的长期可靠性。为了控制Pcba电路板上金属间化合物的厚度，在设定温度曲线时应尽可能考虑较低的峰值温度和较短的峰值温度持续时间，同时也应缩短液相时间。因此，无铅焊接的工艺窗口非常窄。

总之，过低的温度和较差的润湿性会影响扩散的发生，影响焊点的结合强度；过高的温度和过多的金属间化合物也会影响焊点的结合弧度。