ENIG Ni（P）鍍層焊接界麵P偏析產生機理-深圳福英達
ENIG Ni（P）鍍層焊接界麵P偏析產生機理-深圳福英達
P偏析是指在使用ENIG Ni（P）鍍層進行回流焊接時，由於(yu) Ni和焊料中的Sn之間的冶金反應，導致Ni（P）層中的P元素在焊接界麵附近富集的現象。P偏析會(hui) 降低焊接界麵的強度和可靠性，增加焊點的脆性和開裂的風險。
當采用SnPb在Ni（P）層上焊接時，當熔融焊料和Ni（P）層接觸時，由於(yu) Ni（P）層的Ni和焊料中的Sn發生冶金反應生成的Ni3Sn4金屬間化合物，消耗了靠近焊料層區域中的Ni，使得該區域出現了富P層，從(cong) 而導致P偏析，如圖1所示。
圖1. SnPb焊料與(yu) Ni（P）鍍層焊接時發生的P偏析
當采用無鉛焊料SAC在Ni（P）層上焊接時，情況與(yu) 有鉛焊料基本類似，不同的是此時生成的金屬間化合物為(wei) Sn、Cu、Ni三元合金，如圖2所示。
圖2. SAC焊料與(yu) Ni（P）鍍層焊接時發生的P偏析
從(cong) 上述兩(liang) 種情況可以看出，P偏析的產(chan) 生機理主要是由於(yu) Ni的溶出和P的富集所導致的。Ni的溶出是由於(yu) Ni和Sn之間的冶金反應所致，而P的富集是由於(yu) P的擴散和Ni的消耗所致。P偏析會(hui) 導致焊接界麵的強度和可靠性的降低，因為(wei) P是一種脆性元素，它會(hui) 使得金屬間化合物的結構變得不穩定和易碎，從(cong) 而增加焊點的脆性和開裂的風險。
主要包括焊料的成分、Ni（P）層的厚度、焊接溫度和時間等。
1.焊料的成分：焊料的成分會(hui) 影響Ni和Sn之間的冶金反應的速率和類型，從(cong) 而影響Ni的溶出和P的富集的程度。一般來說，Sn的含量越高，Ni的溶出和P的富集越明顯，因為(wei) Sn會(hui) 促進Ni的擴散和消耗。
另一方麵，添加一定量的Cu或Ag可以有效地抑製P偏析，因為(wei) 它們(men) 可以形成穩定的金屬間化合物，阻礙Ni的擴散。圖3表示了焊料合金成分對富P層和Ni-Sn化合物層厚度的影響。
圖3. SAC的成分對富P層厚度變化的影響
從(cong) 圖中可見，Sn3.5Ag二元合金的富P層的生長比較顯著。而對添加了Cu的三元合金，經曆30min的反應後也隻有數百nm的厚度，Cu構成了Ni擴散的阻擋層。因此，焊料中Cu含量的不同，對界麵層的形成有較大影響。
2.Ni（P）層的厚度：Ni（P）層的厚度會(hui) 影響Ni的溶出和P的富集的程度，從(cong) 而影響P偏析的嚴(yan) 重性。一般來說，Ni（P）層的厚度越大，P的含量越高，P偏析的程度越嚴(yan) 重，因為(wei) P的擴散和Ni的消耗的空間越大。而當Ni（P）層的厚度小於(yu) 3μm時，P偏析的影響可以忽略不計。
3.焊接溫度和時間：焊接溫度和時間會(hui) 影響Ni和Sn之間的冶金反應的速率和類型，從(cong) 而影響Ni的溶出和P的富集的程度。一般來說，焊接溫度和時間越高，Ni的溶出和P的富集越明顯。
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