汽車電子設(shè)備的工作溫度或環(huán)境溫度可能會高于 125°C，這會造成焊點中銅錫金屬間化合物生長的問題。通常我們會忽略一個事實是——對錫而言，即使室溫與其熔點比值也達(dá)到了0.5802（293K/505K = 0.5802）。順便提一下，在進(jìn)行這類計算時須使用開爾文溫標(biāo)。用同樣的方法進(jìn)行計算，125°C等同于錫熔點的0.788倍。鐵匠在鍛鐵時，鐵的溫度大概在895℃，比上鐵的熔點1538℃，這個比例也只有0.645（1168K/1811K=0.645）。因此，對于普通的無鉛焊料而言，125°C的工作溫度已經(jīng)相當(dāng)高了。

圖 1. 鐵匠鍛造溫度圖表

那么，SAC焊料在125°C下銅錫金屬間化合物的生長隨時間的變化是怎樣的呢？菲克擴(kuò)散定律告訴我們，金屬間化合物D的生長公式為：

D = (k(T)t)^0.5 ……方程 1。

其中 k(T) 是與溫度相關(guān)的生長速率常數(shù)，t是時間。Siewert等人[1]進(jìn)行了實驗，在不同溫度和時間下測量SAC焊料的D。依照Siewert文章中2a至2c關(guān)于SAC的數(shù)據(jù)，以小時為單位，在阿倫尼烏斯公式繪制出k，見圖2。

圖 2. Siebert 數(shù)據(jù)的阿倫尼烏斯圖

Lnk=-6784.7/T+14.81

或k=exp (14.81)*exp-(6784.7/T)

計算出SAC在125°C或398K的k=0.1068。使用這個k值，我們可以繪制出D的時間函數(shù)。結(jié)果如圖3所示。在1000小時（約42 天），金屬間化合物已生長10 微米。3年后，達(dá)到了53微米。注意，因為Siewert文章中的數(shù)據(jù)可能存在誤差，但誤差應(yīng)在兩倍范圍之內(nèi)。

圖 3. SAC在125℃時金屬間化合物生長隨時間的變化

厚的金屬間化合物在極端使用環(huán)境下對電子產(chǎn)品可靠性帶來什么樣影響？

文獻(xiàn)中未能找到相關(guān)數(shù)據(jù)，如果您做過這方面的研究，歡迎在后臺給我們留言哦。

參考文獻(xiàn)：[1]Siewert, T.A 等人，無鉛焊料和銅基板之間界面金屬間化合物的形成和生長，APEX 1994