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IMC層是PCBA焊接的必然物也是焊錫結合力最脆弱之處

發(fā)布時間 :2018-03-07 17:08 閱讀 : 來源 :技術文章責任編輯 :深圳宏力捷PCBA加工部
一般來說,一個良好的PCBA焊錫形成,其焊錫結合力最脆弱的地方為IMC(Inter-Metallic Compound)層,IMC層是一種金屬化合物,IMC更為形成良好焊接的必然物。深圳宏力捷之前將IMC層形容為男女結合后所延下的小孩,這里你可以將這層IMC想像成黏合磚塊與磚塊之間的水泥,它起到接合兩種不同磚塊的目的,IMC也是一樣,如果沒有這層IMC就無法在兩種不同的金屬間形成良好的焊接,但這層IMC卻也是整個焊接結構中最脆弱的地方,想像磚墻受到撞擊時,大部分會從水泥處裂開,IMC層也是一樣,所以才會說如果焊錫受到應力影響時,一般會最先從IMC層裂開。
 
建議你先看看這篇文章以了解【何謂IMC (Intermetallic Compound)?IMC與PCB焊接強度有何關系】。
 
那如果水泥涂得不好或涂得不均勻,部份有涂到、部份未涂到或是IMC層長得太厚或太薄,是不是會影響磚塊間的結合力呢?答案是肯定的,如果發(fā)現零件焊錫斷裂在IMC層,就得進一步分析IMC層長得好不好,一般判斷的標淮就是看IMC層是否連續(xù),是否均勻分布,通常會采用切片(cross-section)并利用高倍顯微鏡來加以觀察,并輔以EDX查看元素分析做進一步判斷。
 
一般來說,如果PCB的焊墊/焊盤或電子零件焊腳的表面處理(finished)有氧化發(fā)生時,就會造成IMC層長不出來或部份地方長不出IMC。另外,回焊爐溫如果加熱不足時也可能造成類似現象。
 
至于IMC層長得太厚或太薄,雖然也會影響到焊錫結合力,但這已經與SMT的生產制程沒有不太關系了,SMT制程基本上只要確保IMC有長出來且長得均勻就算完成任務,因為IMC層會隨著時間與熱量的累積而越長越厚,當IMC長得太厚時強度反而會變差,變得容易脆裂,這就有點像磚塊與磚塊之間的水泥一樣,適量的水泥厚度可以將不同的磚塊緊密的結合在一起,但水泥如果太厚反而容易被從水泥處推倒,這也可以說明,為何大部分產品使用一段長時間后其信賴度會變差。
 
深圳宏力捷后來還是一直被追問,到底IMC層應該多厚才是理想的厚度?深圳宏力捷會以現在的銅錫或銅鎳化合物,其最佳厚度應該在1~3u",但一般厚度只要在1~5u"都是可以接受的。
 
另外一個SMT制程中可能出現且影響焊錫強度的因素是焊錫中殘留有氣泡孔洞(Void),這些孔洞是因為焊錫在熔融狀態(tài)時無法及時逃逸出焊錫的空氣或助焊劑揮發(fā)物,等到焊錫冷卻后被包覆于其中所形成,判斷是否為包風孔洞有兩個非常明顯的特征:
1、其內表面光滑。
2、在焊錫中呈現出圓形狀。
 
孔洞越大當然越不利焊錫強度,中空的蓮藕怎么能耐折,但是孔洞又很難在焊接過程中完全避免,尤其是有大量焊錫的BGA或QFN、LGA等零件,那規(guī)定一定比率下的孔洞可以接受就得了,日后技術進步了改規(guī)格就是了,依據IPC-7095B及IPC-A-610D之后版本的要求,BGA錫球的總孔洞直徑不可以超過錫球總直徑的25%,大部分電子廠也都以此來判定孔洞的可允收率。日后如有修改請以最新的規(guī)格為淮。
 
BGA的孔洞

BGA孔洞 (void)大小的計算
 
所以,只有當發(fā)現IMC長不出來或IMC與界面間有分布不均勻現象發(fā)生時才跟SMT的品質或制程有正相關性。這個相關性可能跟回焊爐(reflow oven)的熱量不足有關,也可能跟PCB的表面處理不佳或儲存環(huán)境有關,也可能與電子零件的品質相關,這個需要得到更多的切片與元素分析才能判斷。
 
現在你應該也是專家了,下次要是再碰到有焊錫破裂的問題,請不要馬上就跑來質詢深圳宏力捷了,請自己先稍微做點功課。


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