原创制造工艺第004篇合金焊料润湿和IMC

 2024-6-24 21:38  245 3 3 分类: EDA/ IP/ 设计与制造文集: 3 制造工艺

[初次发表 24-06-24 最后编辑：24-06-25]

润湿（Wetting）是焊接发生的第一步。液态焊料在要焊接的表面上流动称为润湿。如果液态焊料不能在表面流动，聚成团或者球，称为不润湿。

润湿是一个力学问题。有四个力在共同起作用：

1. 表面张力（Surface Tension）：液体表面的原子，受到液体内部原子的吸引。合金焊料在加热后熔融形成的液体存在表面张力。

2. 摩擦力（Friction）：相互接触的物体发生相对位移，在接触部位产生的阻止运动的力。液体在固体表面流动时的摩擦力常被叫做“粘着度”。

3. 重力（Gravity）：地球引力。俗话说水往低处流，重力可以帮助润湿，也可能阻碍润湿，取决于希望润湿的方向与重力方向是否一致。

4. 原子间的引力（Interatomic Attraction）：金属单质表面的原子同合金焊料原子之间的吸引力。

这4个力量之中，只有4是有利于润湿的，3不一定，1和2是阻碍润湿的。

焊料与金属表面接触，如果焊料原子与金属表面原子产生的引力很强，强过了其它3个力的合力，就会发生润湿。否则，液态焊料表面会弯曲形成一团或者一个球。

生成金属间化合物（IMC, Intermetallic Compond）是焊接的第二步。润湿的同时，金属单质表面和焊料之间会出现一种金属间的牢固连接。例如，锡润湿铜的时候，形成的IMC是铜:锡 = 3:1的物质，熔点 676 摄氏度。当锡冷却凝固之后，则会以缓慢的速度生成另一种IMC，铜:锡=6:5.