在SMT回流焊焊接工藝中，金屬間化合物(IMC)的形成與生長是影響焊點可靠性的關鍵因素。當錫鉛焊料(Sn-Pb)與銅基材接觸時，在界面處會發(fā)生復雜的冶金反應，主要形成兩種錫銅金屬間化合物：靠近銅側的Cu3Sn(ε相)和靠近焊料側的Cu6Sn5(η相)。這些化合物的形成機理和生長動力學直接影響焊點的機械性能和長期可靠性。

一、對焊點可靠性的影響

隨著IMC層增厚，焊點可靠性面臨多重挑戰(zhàn)：

(1)機械性能劣化：IMC的硬度(HV300-500)遠高于焊料(HV10-20)，但斷裂韌性顯著降低

(2)熱機械疲勞：由于CTE失配(銅17ppm/°C，Sn-Pb25ppm/°C，Cu6Sn516.3ppm/°C)，在溫度循環(huán)中產生應力集中

(3)脆性斷裂：厚度超過5μm時，IMC層容易成為裂紋萌生和擴展的路徑

二、工藝控制要點

為抑制過度的IMC生長，需優(yōu)化以下工藝參數(shù)：

嚴格控制回流曲線：液相線以上時間(TAL)應控制在30-90秒

峰值溫度不超過焊料熔點30-40°C

對于雙面板，第二次回流時需考慮第一次回流形成的IMC影響

返修工藝應限制局部加熱時間和溫度

三、失效分析技術

常用的IMC表征方法包括：

金相切片分析(SEM/EDS)

X射線衍射(XRD)物相分析

聚焦離子束(FIB)納米級觀測

電子背散射衍射(EBSD)晶體取向分析

四、新型解決方案

針對IMC問題的最新研究方向包括：

開發(fā)低溫焊料(Sn-Bi，Sn-In系)

采用納米復合焊料(添加Ni，Co等納米顆粒)

優(yōu)化表面處理工藝(如ENEPIG)

開發(fā)新型阻隔層技術(如石墨烯涂層)

通過深入理解IMC的生長機理并優(yōu)化工藝參數(shù)，可以有效提高電子組件的長期可靠性，特別是在汽車電子、航空航天等對可靠性要求極高的應用領域。