桌面式掃描電鏡在金屬間化合物（IMC）表征中的應用研究

IMC定義

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、反應生成的，具有不同于原始材料的物理和化學性質。

IMC對焊接可靠性影響

IMC層的厚度和性質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，減少其承受熱循環和機械應力的能力，從而增加失效的風險。

界面結合：IMC的連續性和均勻性對于確保良好的電氣和機械連接至關重要。

因此，控制和優化IMC層的形成是提高SMT焊接質量與可靠性的重要方面。

SEM在IMC的研究中應用

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，已被廣泛應用于金屬間化合物（IMC）的控制與優化研究中。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用，主要體現在以下幾個方面：

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、分布特征以及與其他相的界面關系。

2.IMC厚度測量：掃描電鏡結合能譜儀（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揮重要作用。通過觀察焊點的微觀結構，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（如焊接電流、焊接時間、冷卻速率等）對IMC生長的影響。

實測案例

本研究中我們使用浪聲SuperSEM N10eX桌面式掃描電鏡對某企業提供的電路板焊縫進行了詳細分析，結果如下：