2023/11/29 • 没有评论

[短篇小说]解密BGA的焊接之谜06：IMC是什么

「至于什么是IMC层？它是【InterMetallic Compounds】的英文缩写，中文为【介面金属共化物】。听名字大概可以知道它是用来连接在不同金属间的黏合剂，它基本上是两种或两种以上金属元素在其介面处互相发生"原子扩散"或"化学反应"后所产生的化合物。因为锡膏及BGA锡球的主要成分为"锡"，但是PCB焊垫上用来与焊锡连结的主要成分为"铜"或"镍"，我们公司所使用的PCB表面处理几乎都是ENIG化镍浸金，虽然其表面看到的是"金"，但是金层其实非常地薄，薄到焊接时会完全溶解于融熔的焊锡当中，金层在这里主要起到保护其底层金属"镍"免于氧化影响焊接品质的作用而已，所以ENIG的PCB焊接时只有比较厚的"镍"层最终会与锡膏中的"锡"在其锡镍的介面处形成Ni₃Sn₄的IMC。」

亚力士看着约翰，片刻后继续说：「看你的表情应该还是不太了解什么是IMC吧！」

约翰露出尴尬的笑容，亚力士：「有看过水泥匠怎么砌墙盖房子吧！至少电视上看过吧！」

约翰点点头说道：「我怎么感觉我的头有点晕！听懂了，但还不是很了解。」

亚力士说：「我们可以把IMC想像成是黏合两块砖头之间的水泥。不同的砖块代表着需要被焊接在一起的不同金属，没有水泥来黏合不同的砖块，砖墙就无法被砌起来，但是水泥却也是整片砖墙上最脆弱的地方，当它受到撞击时大多时候都会从水泥的地方开始裂开，但是你会因此就直接断定说是水泥有问题吗？。」

亚力士：「IMC是两种以上的不同金属，在其接合介面处互相结合后所生成包含两种或两种以上不同金属成分的化合物，正如我之前提到的，在锡和镍的接合介面处会形成Ni₃Sn₄的IMC；如果是锡和铜的接合介面则会形成Cu₆Sn₅的IMC。」

「我之所以特别点出Ni₃Sn₄及Cu₆Sn₅是为了让你了解IMC是一种化学分子式，他通常是在焊接或类似的金属连接处经由金属间的原子扩散或化学反应形成的。」

约翰点点头表示理解，但是追问道：「那还要怎样才能证明这些焊锡破裂是否为SMT的问题呢？」

亚力士：「那些做红墨水染色的样品应该还在实验室吧？」

约翰说：「我没有要求对方寄回来，应该还在实验室。」

亚力士：「那我们可以要求实验室针对这三颗有焊锡破裂的锡球进一步做切片，看IMC的生长状况。不过，我建议你多了解一下IMC在焊锡中所扮演的角色是什么。」

亚力士想了一下说：「等一下我跟你一起给实验室打个电话，沟通一下切片的注意事项。」

约翰心里有点如释重负的感觉，因为他到现在还是搞不太清楚焊锡切片与染色实验的所有细项，约翰心想着自己在这家公司做了也快20年了，怎么现在工作的挑战难度越来越高，以前根本就没有这些实验的，或是根本不用自己处理，不自觉的萌生出了想要退休的想法。

接着两人找了间会议室一起打电话给实验室，先问了一下目前样品的状况，确认没有问题后，要求对方针对那三颗焊锡破裂的锡球做切片，并要求要重点检查IMC的生长情况。

开完会议后约翰仍然有点担心的道：「做过红墨水染色测试的样品再拿去做切片，会不会有什么影响啊？」

亚力士回答道：「以这个case(案件)的三颗锡球来说，应该不会有影响，因为在染色之前，焊锡就已经全部断裂，染色也只是附着在断裂面的表面，而且我们只是要检查IMC的生长状况，应该不会破坏到原来的证据，唯一需要注意的是，红墨水染色后拔除翘起BGA本体时是否有伤害到证据，也就是有否其他操作破坏到焊锡的断裂面，使得IMC的证据消失。所以，我刚刚才特别询问对方样品的状况，是否还有做其他的动作，还跟对方说我们要观察IMC的生长情况。」

亚力士见约翰点点头后，接着道：「我必须提醒你得有心理准备，依照我的经验，这三颗锡球的破裂应该与应力的关系比较大，等报告出来后看看IMC的生长是否连续就可以确定了，我刚刚也告诉过你，可以把IMC比喻成水泥，破裂在水泥并不表示水泥有问题。」

约翰听了之后有点面露难色。

亚力士继续对着约翰说：「其实，就算是应力造成的问题也不是你的责任吧！你干嘛愁眉苦脸的？你的责任不就是找出产品失效的真正原因，然后把问题反馈给相关单位改善嘛！后面的改善动作应该也不用你操心吧？到时候把该有的证据拿出来，看是谁该负责就找谁。总不会要『媒人帮娶妻还帮生子吧！』」

约翰心里那个苦啊，因为在过往处理不良品的经验里，他一般就只要分析到【焊锡破裂】后就可以交差，怎么这次都已经告诉对方应该是焊锡破裂了，怎么还要他负责做红墨水染色检测，检测后已经证明是焊锡破裂，接下来还得再做切片，而最让他感到茫然的是，如果最后验证结果真的是应力造成的焊锡破裂，他又该找谁负责去。

约翰犹豫了一下，道：「我还真的不知道接下来该如何做？你有什么建议吗？」

亚力士嘆了口气，道：「如果最后证实破裂在IMC处且IMC层生长连续没有问题，基本上就可以断定是应力造成的焊锡破裂。后续的处理方法，我这里有两个方向可以给你参考。」

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