IMC形成的微組織結(jié)構(gòu)主要是通過金屬偏析、晶粒粗細(xì)成片、柯肯達(dá)爾（Kirkendall）空洞等途徑對焊接結(jié)合部的可靠性造成影響的。接下來，佩特科技小編將詳細(xì)講解分析這三個方面。

1、金屬偏析

金屬合金中各部分化學(xué)成分的不均勻性，稱為金屬偏析，如Pb偏析。

有學(xué)者在研究界面顯微組織在裂紋生長中的影響時，認(rèn)為沿錫鉛焊料焊接界面的疲勞裂紋的生長速率、釋放的應(yīng)力均與老化時間有關(guān)。在長時間的高溫老化（例如在140℃，7~30天條件下），由于在界面附近焊料中的Sn與母材金屬Cu進(jìn)行冶金反應(yīng)，形成的銅錫（CuSn）金屬間化合物過程中消耗了Sn，因而在緊挨焊接界面IMC上，形成了一個連續(xù)的富Pb相區(qū)域，而形成Pb偏析。

在電子pcba組裝焊接中，偏析是一種冶金過程中發(fā)生的缺陷。由于焊點(diǎn)各部分化學(xué)成分不一致，勢必使其機(jī)械及物理性能不一致。從而提供了焊接界面疲勞裂紋易于擴(kuò)展的途徑。這樣就會影響焊點(diǎn)的工作效果和使用壽命。因此，在pcba加工生產(chǎn)中必須防止合金在凝固過程中產(chǎn)生偏析。

2、晶粒粗細(xì)成片

以無鉛焊接為例，當(dāng)ASC387-BGA焊料球以較慢的速度（0.02℃/S）凝固時，大片狀的Ag3Sn會貫穿整個焊料。在靠近Cu6Sn5的IMC層處可觀察到有大片狀的Ag3Sn顆粒，有人研究疲勞裂紋伸展的途徑發(fā)現(xiàn)，裂紋正是沿著Ag3Sn相的界面擴(kuò)展的。顯然，大片狀的Ag3Sn會對焊點(diǎn)延展性和抗疲勞造成不利影響。同時，組織中晶粒的粗細(xì)對焊點(diǎn)的機(jī)、電性能也會造成大的影響。

3、柯肯達(dá)爾空洞

1）柯肯達(dá)爾空洞的定義：在兩種不同的材料之間，由于擴(kuò)散速率的不同所產(chǎn)生的空洞就稱為柯肯達(dá)爾空洞。

2）柯肯達(dá)爾空洞的形成：國外文獻(xiàn)報道了在BGA的Cu和Sn63Pb37焊料界面，在125℃下，經(jīng)歷20天的老化后，由于在Cu3Sn相的形成過程中，Sn和Cu不同的擴(kuò)散速度使其物質(zhì)遷移不平衡，導(dǎo)致了空位或者微小的柯肯達(dá)爾空洞的形成。母材和焊接端面在電鍍過程中帶入的氫也會加速這種空位或者空洞的形成。

3）柯肯達(dá)爾空洞對焊點(diǎn)可靠性的影響：我們最關(guān)心的問題是通常在最初的機(jī)械應(yīng)力試驗(yàn)中是無法將這類缺陷焊點(diǎn)發(fā)現(xiàn)的，但在使用過程中焊點(diǎn)卻會逐漸劣化。例如：

Sn63Pb37焊料和近似共晶焊料SAC305與Cu或者Ni（P）/浸Au焊接連接后，在150℃下老化1000小時，進(jìn)行沖擊試驗(yàn)。老化試驗(yàn)進(jìn)行到500小時，在SnPb或者SAC焊料和Cu基板的界面Cu3Sn相中觀察到有大量空洞。且隨著老化時間的繼續(xù)增加，由于空洞帶來的焊接斷裂從焊料內(nèi)部轉(zhuǎn)化到IMC層內(nèi)。

由近似共晶SAC焊料球BGA在Cu基板上焊接，在100℃、125℃、150℃和175℃下等溫老化3天、10天、20天和40天后，進(jìn)行跌落和剪切試驗(yàn)。在Cu和Cu3Sn界面觀察到了柯肯達(dá)爾空洞。在125℃下老化3天后，空洞占整個焊盤/焊料界面的25%?？斩措S老化時間和溫度的增加而增加。125℃下老化10天后的跌落試驗(yàn)性能比未老化時降低。

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