与界面扩散有关的断裂失效

1、金脆效应

如果Au太厚(针对电镀Ni/Au而言,一般应小于0.08μm),则在使用过程中,弥散在焊料中的Au会扩散回迁到Ni/Sn界面附件,形成带状(Ni1-xiAux)Sn4金属间化合物,如图1-54(a)所示。该IMC在界面上的富集常常导致著名的金脆断裂失效,使焊点的强度降级,如图1-54(b)所示。但一些研究表明这种Au的迂回移只发生在有铅钎料中,在无铅钎料中并没有看到(见闫焉服著《电子装联中的无铅焊料》174页)。

与界面扩散有关的断裂失效

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2、界面偶合现象

PCB焊盘界面上的反应不但与本界面有关,也与元器件引脚材料及镀层有关。例如,焊盘为Ni/Au,而元器件引线为Cu合金时,Cu常常会扩散到Ni/Sn界面从而导致界面形成(Cu、Ni)3Sn4和(Cu、Ni)6Sn5,会导致焊点大规模失效。

3、Kirkendall空洞

ENIG镀层容易发生著名的Kirkendall空洞,如图1-55所示。

与界面扩散有关的断裂失效

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Kirkendall空洞与高温老化时间有关,时间越长,空洞越多。如果在125ºC条件下,40天就形成连续的断裂缝。

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