为什么IMC已经形成有效焊接但零件掉落还是发生IMC层断裂之观念澄清

188金宝搏苹果下载 在这个部落格内已经有多篇文章探讨关于「电子零件掉落」的原因与分析了，文章中也一直都有提到说大部分电子零件掉落时破裂的位置几乎都落在所谓IMC(Intermetallic Compound)层的位置，这表示当零件被焊接在电路板后其整体结构包含零件与电路板最脆弱的地方就是这IMC层，所以才会从IMC层的位置断裂。可是，也几乎所有的文章都指出必须要在锡膏与零件焊脚及锡膏与电路板的金属之间形成这IMC层才算是有效焊接，其焊锡强度也才能被确保。

相信很多朋友读到这里都会开始产生疑问，不是说IMC层生成才表示焊接强度是良好的，那为何焊接后如果发生断裂，断裂的位置又几乎都发生在IMC层的地方呢？这不是互相矛盾了吗？

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其实这样的理解一点也不矛盾，188金宝搏苹果下载 在这里就试着列出大多数朋友会有的疑问来加以解答好了，如果有不同意见的朋友欢迎举手：

Q1、当焊锡形成了IMC层，就表示焊接有效确认，其焊接强度高的原因是因为IMC的强度高，那为何拿去做焊点的推拉测试时还是会从IMC层的地方断裂？而不是从图片中「零件焊脚」或是「焊锡」的中间处断裂呢？

A1、首先，在电子零件在焊接过程中形成 IMC (Intermetallic Compound) 绝对是确认焊接良好与焊接强度的要件之一，不过可能许多人都误解了，所谓的「有效焊接」是指焊接有无良好，但并不能保证其所能承受的破坏推拉力就一定强过原来被焊接的两端结构。

还是用水泥与砖头砌墙来表达说明好了，用砖头来代表电路板的焊垫与零件焊脚的金属镀层，而水泥就相当于IMC，因为IMC起到连接焊垫与焊脚的作用。

当两块砖头的中间用水泥连接完成后并受到外力而产生破裂时，最先破裂的地方通常是水泥层而不是砖头吧，但这时你并不会因此就质疑说：「我明明砖块中间已经涂有水泥了，为何还是从水泥的地方破裂？」。

所以，在电路板的焊接过程中形成的IMC层品质越好表示焊接强度越高，指的是有效焊接，IMC层可以承受较高的推拉力。

可是这与零件因外力而导致破裂时「怎么总是从IMC层破裂」又是另外一回事了，焊点破裂总是会寻找结构中最脆弱的地方开始，就像堤防溃堤也总是从最脆弱的地方溃堤一样。

相知道零件焊点破裂在何处？就得分析在遭受外力时焊点上的每个地方所能承受的最大力来决定了。因为IMC为金属共化物，也就是两种以上的金属结合而成的化合生成物，其所能承受的剪应力，一般会比纯金属来得脆弱，所以才会有焊点出现断裂时几乎都发生在IMC层的现象产生。这就像一个男生与一个女生中间拉着一个小孩，小孩总是最脆弱的一环类似的道理。

还是不懂，参考一下这篇【PCB焊接强度与IMC观念】吧！

或是来看看188金宝搏苹果下载 在YouTube上的影片说明【YouTube：什么是 IMC (Intermetallic Compounds, 介金属共化物)是焊接的必然物】。

Q2、我们在做焊锡推拉力实验时，当零件被推掉后，大多能看到断裂面为一层白灰色，大家都说这层白色或灰色物质就是IMC层，那IMC层到底都产生在哪里？

A2、请参考文章最上面的图示，其实图片中的A与B的地方都会形成所谓的「IMC层」，另外焊锡内也会有少许的IMC存在，只是因为焊锡中绝大多数的成份是「锡」，所以既使有IMC形成混杂在其间也会被稀释掉而不容易被察觉，不过如果仔细观察还是可以看得到像AuSn₄（圆点状）与Ag₃Sn（长条状）这类会游走于焊锡中的IMC。

至于在A及B的地方则视其表面处理为何种材质而会有不同的IMC层形成，如果是「铜」基地的表面处理PCB，如OSP(有机保焊膜)、I-Ag(浸镀银)、I-Sn(浸镀锡)、HASL(喷锡)与锡膏的焊接后大体会形成Cu₆Sn₅的IMC，如果是「镍」基地的表面处理PCB，如ENIG、ENXG与ENEPIG，则会生成Ni₃Sn₄的良性IMC。

其他不同的的金属与锡结合后会各自生成不一样的IMC。

相关阅读：何谓「铜」基地与「镍」基地电路板(PCB)？

Q3、一般正常焊锡推拉力实验，焊点一般都是在图示中A、B的那一处IMC断裂呢？

A3、这个问题还是要回到整个焊点中的各部位所能承受的应力来说明。就如同A2中的回答，IMC层的地方一般是整个焊点中最脆弱的位置，不过焊点中的IMC层一般会有两处，到底A、B两处IMC层的那一端会比较容易断裂？

先假设施力大小与施力点都固定，没有其他的干扰因素下，这时就要看所形成的是何种IMC来决定了，一般来说「铜」基地所形成的IMC强度会比「镍」基地所形成的IMC层来得强。

所以，如果是一个铜底镀镍后再镀锡的零件焊脚焊接在ENIG表面处理（「镍」基地）的板子上，那么应该比较可能从B的位置断裂。

如果是一个铜底镀镍的零件焊脚焊接在OSP表面处理（「铜」基地）的板子上，那么应该比较可能从A的位置断裂。

如果是一个铜底镀镍后再镀锡的零件焊脚焊接在OSP表面处理（「铜」基地）的板子上，那么双方就半斤八两，就要看那一边所形成的IMC比较完整，或面积比较大了。

建议延伸阅读：用数据比较OSP及ENIG表面处理电路板之焊接焊锡焊点强度

下图是一个ENIG板子零件掉落的切片元素分析报告，自己参考啰！

请注意：以上的说明对BGA焊接不太适用，BGA焊接还得考虑其焊垫的设计为SMD或是NSMD，其所产生的焊锡结构强度会不一样。

建议延伸阅读：为了对抗锡球裂开，BGA焊垫应该设计成SMD或NSMD？SMD与NSMD的优缺点

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