什么是IMC及PCB焊接強(qiáng)度的控制

在電路板的組裝焊接過(guò)程中，經(jīng)常聽(tīng)到IMC這個(gè)名詞，那究竟IMC是什么東西？ 它在PCB焊接的過(guò)程當(dāng)中又扮演了什么樣的角色？ 它會(huì)影響到焊接后的強(qiáng)度嗎？ 那究竟IMC的厚度應(yīng)該多少才比較合理呢？

1. 什么是IMC?

IMC是【Intermetallic Compound】的縮寫(xiě)簡(jiǎn)稱(chēng)，中文應(yīng)該翻譯成【接口金屬共化物】或【介金屬】。
而IMC是一種化學(xué)分子式，不是合金，也不是純金屬。
既然IMC是一種化學(xué)分子組成，所以IMC的形成必須給予能量，這也就是為何錫膏在焊接過(guò)程中需要加熱的原因，而且錫膏的成份中只有純錫(Sn)才會(huì)與銅基地(OSP, I-Ag, I-Sn))或是鎳基地(ENIG)在強(qiáng)熱中發(fā)生擴(kuò)散反應(yīng)，進(jìn)而生成牢固的接口性IMC。

2. 既然稱(chēng)為【錫膏】，為何還有其他的金屬成份在里面？

這是因?yàn)榧冨a的融點(diǎn)高達(dá)232°C，不易用于一般的PCB板組裝焊接，或者說(shuō)目前的電子零件都無(wú)法達(dá)到這樣的高溫，所以必須以錫為主，然后加入其他合金焊料來(lái)降低其融點(diǎn)，以達(dá)到可以量產(chǎn)并節(jié)省能源的主要目的，其次要目的是可以改善焊點(diǎn)的韌度(Toughness)與強(qiáng)度(Strength)。

3. 各種IMC的強(qiáng)度為何？

再次提醒，焊接是一種化學(xué)反應(yīng)。以銅基地的焊墊為例，良好的焊接時(shí)會(huì)立即生成η-phase (讀Eta)良性的Cu6Sn5，且還會(huì)隨著焊接熱量的累積與老化時(shí)間而長(zhǎng)厚。
焊點(diǎn)在老化的過(guò)程中又會(huì)在原來(lái)的Cu6Sn5上長(zhǎng)出惡性ε-phase (讀Epsilon)惡性的 Cu3Sn。 總體而言銅基地的焊接強(qiáng)度比鎳基地來(lái)得好，可靠度也比較高。

鎳基地的化鎳浸金與電鍍鎳金之金較厚者，其焊點(diǎn)不但I(xiàn)MC較薄且更容易形成金脆，只有在 AuSn4游走后，鎳基地才會(huì)形成Ni3Sn4，不過(guò)其強(qiáng)度原本就不如Cu6Sn5。

4. IMC的厚度是不是越厚越好？

接口IMC只要有長(zhǎng)出來(lái)且長(zhǎng)得均勻就可以了，因?yàn)镮MC會(huì)隨著時(shí)間與熱量的累積而越長(zhǎng)越厚，當(dāng)IMC長(zhǎng)得太厚時(shí)強(qiáng)度反而就會(huì)變差，容易脆裂。 這就有點(diǎn)像磚塊與磚塊之間的水泥一樣，適量的水泥可以將不同的磚塊結(jié)合在一起，但水泥太厚反而容易被推倒。
IMC的生成速度基本上與時(shí)間的平方與溫度成正比。