什么是IMC及PCB焊接强度的控制

在电路板的组装焊接过程中，经常听到IMC这个名词，那究竟IMC是什么东西？ 它在PCB焊接的过程当中又扮演了什么样的角色？ 它会影响到焊接后的强度吗？ 那究竟IMC的厚度应该多少才比较合理呢？

1. 什么是IMC?

IMC是【Intermetallic Compound】的缩写简称，中文应该翻译成【接口金属共化物】或【介金属】。
而IMC是一种化学分子式，不是合金，也不是纯金属。
既然IMC是一种化学分子组成，所以IMC的形成必须给予能量，这也就是为何锡膏在焊接过程中需要加热的原因，而且锡膏的成份中只有纯锡(Sn)才会与铜基地(OSP, I-Ag, I-Sn))或是镍基地(ENIG)在强热中发生扩散反应，进而生成牢固的接口性IMC。

2. 既然称为【锡膏】，为何还有其他的金属成份在里面？

这是因为纯锡的融点高达232°C，不易用于一般的PCB板组装焊接，或者说目前的电子零件都无法达到这样的高温，所以必须以锡为主，然后加入其他合金焊料来降低其融点，以达到可以量产并节省能源的主要目的，其次要目的是可以改善焊点的韧度(Toughness)与强度(Strength)。

3. 各种IMC的强度为何？

再次提醒，焊接是一种化学反应。以铜基地的焊垫为例，良好的焊接时会立即生成η-phase (读Eta)良性的Cu6Sn5，且还会随着焊接热量的累积与老化时间而长厚。
焊点在老化的过程中又会在原来的Cu6Sn5上长出恶性ε-phase (读Epsilon)恶性的 Cu3Sn。 总体而言铜基地的焊接强度比镍基地来得好，可靠度也比较高。

镍基地的化镍浸金与电镀镍金之金较厚者，其焊点不但IMC较薄且更容易形成金脆，只有在 AuSn4游走后，镍基地才会形成Ni3Sn4，不过其强度原本就不如Cu6Sn5。

4. IMC的厚度是不是越厚越好？

接口IMC只要有长出来且长得均匀就可以了，因为IMC会随着时间与热量的累积而越长越厚，当IMC长得太厚时强度反而就会变差，容易脆裂。 这就有点像砖块与砖块之间的水泥一样，适量的水泥可以将不同的砖块结合在一起，但水泥太厚反而容易被推倒。
IMC的生成速度基本上与时间的平方与温度成正比。