IMC全稱為Intermetallic Compound(金屬間化合物),是指在焊接過程中,焊料與基材(如銅、鎳等)界面上形成的特殊化合物。這種化合物是由于焊料中的金屬原子(如錫Sn)與基材金屬原子相互擴散、反應(yīng)生成的,具有不同于原始材料的物理和化學(xué)性質(zhì)。
IMC層的厚度和性質(zhì)直接影響焊接接頭的可靠性:
機械性能:適量的IMC層可以提高焊接接頭的剪切和拉伸強度。
阻隔作用:IMC層能減緩進一步的金屬擴散,保護基材免受焊料的過度侵蝕。
脆性問題:過厚的IMC層會增加焊點的脆性,減少其承受熱循環(huán)和機械應(yīng)力的能力,從而增加失效的風(fēng)險。
界面結(jié)合:IMC的連續(xù)性和均勻性對于確保良好的電氣和機械連接至關(guān)重要。
因此,控制和優(yōu)化IMC層的形成是提高SMT焊接質(zhì)量與可靠性的重要方面。
金相分析、掃描電鏡(SEM)以及X射線衍射(XRD)等檢測方法,作為常用的分析手段,已被廣泛應(yīng)用于金屬間化合物(IMC)的控制與優(yōu)化研究中。本次研究中,我們重點利用掃描電鏡(SEM)對IMC進行分析。
掃描電鏡(SEM)在金屬間化合物(IMC)的研究中具有廣泛的應(yīng)用,主要體現(xiàn)在以下幾個方面:
1.IMC的形貌觀察:掃描電鏡能夠高分辨率地觀察IMC的微觀形貌,包括其生長形態(tài)、分布特征以及與其他相的界面關(guān)系。
2.IMC厚度測量:掃描電鏡結(jié)合能譜儀(EDS)可以用于測量IMC的厚度。通過高分辨率成像和圖像處理軟件,可以精確測量IMC層的厚度。
3.元素分析:掃描電鏡搭載的能譜儀(EDS)可以對IMC的化學(xué)成分進行分析。通過元素線掃描或面掃描,可以觀察到IMC層中不同元素的分布情況,從而推斷其形成機制和生長過程。
4.失效分析:掃描電鏡在焊接接頭的失效分析中也發(fā)揮重要作用。通過觀察焊點的微觀結(jié)構(gòu),可以分析IMC層的生長是否均勻,是否存在過厚或過薄的情況,從而判斷其對焊接接頭強度和可靠性的潛在影響。
5.研究焊接工藝對IMC的影響:掃描電鏡可以用于研究不同焊接工藝參數(shù)(如焊接電流、焊接時間、冷卻速率等)對IMC生長的影響。
本研究中我們使用浪聲SuperSEM N10eX桌面式掃描電鏡對某企業(yè)提供的電路板焊縫進行了詳細分析,結(jié)果如下:
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