在电子封装技术中，焊料起着连接和支撑电子元件和电路板的作用。在焊料和衬底的连接界面上或在焊料内部，常常会形成各种各样的金属间化合物（IMC）。IMC对焊接接头可靠性至关重要，适量的IMC可以起到提高接头强度、阻碍焊料扩散和氧化的作用。
IMC广义上是指某些金属相互紧密接触之介面间，会由于原子间的相互结合、渗入、迁移及扩散等行为，组成一层类似合金的“化合物”。焊接领域的狭义上则是指铜锡、金锡、镍锡及银锡之间的共化物，其中尤以铜锡间之良性Cu6Sn5（η-phase）及恶性Cu3Sn（ε-phase）最为常见，对焊锡性及焊点可靠性影响最大。
本文中780790百万文字论坛红字-500507百万文字论坛综合资料转载-500507百万综合文字论坛资料-500606百万文字论坛跑狗图-百万文字论坛500505com小编将以常见SnPb共晶焊料为例，参考诸多相关文献，就IMC性质、形成机理及强度、断裂影响等进行了综述性探讨。
在电子产品的smt贴片焊接过程中，其本质是焊料中的锡与元件引脚及焊盘中的铜形成Cu6Sn5合金层。从外观上讲，焊锡的过程是焊料在铜焊盘上的铺展，润湿扩散并形成IMC的过程；从微观上讲，则是一个复杂的过程，参与过程的要素有元器件、PCB焊盘、助焊剂、温度和时间，过程中涉及到物理学（扩散、润湿、润湿角、毛细现象），化学（助焊剂、表面张力、元素），冶金学（合金层、相图），材料学等多个学科。
1、焊接前的润湿
润湿就是熔融焊料在被焊金属表面上形成均匀、平滑、连续的过程，没有润湿就不可能焊接。换句话说，焊料只有在铜面形成了较好的润湿与铺展，才有可能形成理想的焊接，过程涉及表面自由能、润湿角、表面张力与毛细作用等。
1）表明自由能
单纯就可被焊接之基底金属而言，影响焊锡性（Solder ability）好坏的机理作用甚多，其中要点之一就是“表面自由能”（Surface Free Energy）的大小。按该理论，可焊与否将取决于基底金属之“表面自由能”与焊锡焊料本身的“表面自由能”的相对大小。凡基底金属之表面能大于焊锡本身之表面能时，沾锡性较好；反之则沾锡性会变差，差距愈大焊锡性愈差，甚至出现不沾锡（Non-Wetting）的现象。
新鲜的铜面在真空中测到的“表面能”约为1265dyn/cm，SnPb焊锡（63/37）加热到共熔点（Eutectic Point，183℃）并在助焊剂的协助下，其表面能约为380dyn/cm，二者焊接时，其沾锡性将非常好。
2）杨氏公式
首先了解接触角的概念。接触角（contactangle）是指在气、液、固三相交点处所作的气-液界面的切线穿过液体与固-液交界线之间的夹角θ，是润湿程度的量度。
润湿过程与体系的界面张力有关。一滴液体落在水平固体表面上，当忽略液体的重力和粘度影响，达到平衡时液滴在固体表面上形成的接触角与固-气（rs）、固-液（rsl）和液-气（rx）三个界面张力之间满足杨氏公式（Young Equation）：
rs=rsl+rx*cosθ
F=rx*cosθ=rs-rsl
式中，θ是接触角，F是润湿张力。当θ=0°时，润湿张力F最大，可以完全润湿，即液体在固体表面上自由铺展；当0°＜θ＜90°时，润湿效果随角度增加而变差；当θ≥90°时，则因润湿张力小而基本不润湿；当θ=180°时表示完全不润湿。
3）表面张力与毛细作用
焊料、焊盘和助焊剂之间存在着界面，界面分子受两物质内部分子的吸引力存在差异，这个差值就表现为表面张力。在smt贴片打样或加工焊接过程中焊料的表面张力同焊料与被焊金属之间的润湿力方向相反，它是不利于焊接的一个重要因素，但表面张力是物质的特性，只能改变而不能消除它。实践中我们通常靠升高温度、增加合金元素（如Pb）、增加活性剂、改善介质环境（N2）等方法来降低焊料的表面张力以提高焊料的润湿力。
毛细作用可以简单解释为液体表面对固体表面的吸引力。当把细管插入液体中时，液体若能润湿细管，液面将呈凹面，其本质是进入毛细管中液体表面张力作用而产生的。毛细现象在焊接中起到重要的作用，例如在通孔焊接中，焊料通过毛细现象（通孔大小与插脚之间的空隙要求即因为此）穿过金属化孔上升到元件引脚根部；在回流焊中，元件端与焊盘之间构成毛细现象，有利于锡膏的润湿铺展。
未完待续…
剩下的内容将会在《探讨smt生产中使用SnPb共晶焊料时IMC的形成》一文中继续讲解分析。
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