求SMT加工的十大步骤？

第一步骤：制程设计
SMT加工组装制程，特别是针对微小间距元件，需要不断的监视制程，及有系统的检视。举例说明，在美国，焊锡接点品质标淮是依据
IPC-A-620及国家焊锡标淮 ANSI / J-STD-001。了解这些淮则及规范后，设计者才能研发出符合工业标淮需求的产品。
量产设计
量产设计包含了所有大量生产的制程、组装、可测性及可靠性，而且是以书面文件需求为起点。

一份完整且清晰的组装文件，对从设计到制造一系列转换而言，是绝对必要的也是成功的保证。其相关文件及CAD资料清单包括材料清单(BOM)、合格厂商名单、组装细节、特殊组装指引、PC板制造细节及磁片内含
Gerber资料或是 IPC-D-350程式。

在磁片上的CAD资料对开发测试及制程冶具，及编写自动化组装设备程式等有极大的帮助。其中包含了X-Y轴座标位置、测试需求、概要图形、线路图及测试点的X-Y座标。
PC板品质
从每一批货中或某特定的批号中，抽取一样品来测试其焊锡性。这PC板将先与制造厂所提供的产品资料及IPC上标定的品质规范相比对。接下来就是将锡膏印到焊垫上回焊，如果是使用有机的助焊剂，则需要再加以清洗以去除残留物。在评估焊点的品质的同时，也要一起评估PC板在经历回焊后外观及尺寸的反应。同样的检验方式也可应用在波峰焊锡的制程上。
组装制程发展
这一步骤包含了对每一机械动作，以肉眼及自动化视觉装置进行不间断的监控。举例说明，建议使用雷射来扫描每一PC板面上所印的锡膏体积。

在将样本放上SMT加工元件(SMD)
并经过回焊后，品管及工程人员需一一检视每元件接脚上的吃锡状况，每一成员都需要详细纪录被动元件及多脚数元件的对位状况。在经过波峰焊锡制程后，也需要在仔细检视焊锡的均匀性及判断出由于脚距或元件相距太近而有可能会使焊点产生缺陷的潜在位置。
细微脚距技术
细微脚距组装是一先进的构装及制造概念。元件密度及复杂度都远大于目前市场主流产品，若是要进入量产阶段，必须再修正一些参数后方可投入生产线。

举例说明，细微脚距元件的脚距为
0025“或是更小，可适用于标淮型及ASIC元件上。对这些元件而言其工业标淮有非常宽的容许误差，就(如图一)所示。正因为元件供应商彼此间的容许误差各有不同，所以焊垫尺寸必须要为此元件量身定制，或是进行再修改才能真正提高组装良率。
焊垫外型尺寸及间距一般是遵循
IPC-SM-782A的规范。然而，为了达到制程上的需求，有些焊垫的形状及尺寸会和这规范有些许的出入。对波峰焊锡而言其焊垫尺寸通常会稍微大一些，为的是能有比较多的助焊剂及焊锡。对于一些通常都保持在制程容许误差上下限附近的元件而言，适度的调整焊垫尺寸是有其必要的。
SMT加工元件放置方位的一致性
尽管将所有元件的放置方位，设计成一样不是完全必要的，但是对同一类型元件而言，其一致性将有助于提高组装及检视效率。对一复杂的板子而言有接脚的元件，通常都有相同的放置方位以节省时间。原因是因为放置元件的抓头通常都是固定一个方向的，必须要旋转板子才能改变放置方位。致于一般SMT加工元件则因为放置机的抓头能自由旋转，所以没有这方面的问题。但若是要过波峰焊锡炉，那元件就必须统一其方位以减少其暴露在锡流的时间。

一些有极性的元件的极性，其放置方向是早在整个线路设计时就已决定，制程工程师在了解其线路功能后，决定放置元件的先后次序可以提高组装效率，但是有一致的方向性或是相似的元件都是可以增进其效率的。若是能统一其放置方位，不仅在撰写放置元件程式的速度可以缩短，也同时可以减少错误的发生。
一致(和足够)的元件距离
全自动的SMT加工元件放置机一般而言是相当精确的，但设计者在尝试著提高元件密度的同时，往往会忽略掉量产时复杂性的问题。举例说明，当高的元件太靠近一微细脚距的元件时，不仅会阻挡了检视接脚焊点的视线也同时阻碍了重工或重工时所使用的工具。

波峰焊锡一般使用在比较低、矮的元件如二极体及电晶体等。小型元件如SOIC等也可使用在波峰焊锡上，但是要注意的是有些元件无法承受直接暴露在锡炉的高热下。

为了确保组装品质的一致性，元件间的距离一定要大到足够且均匀的暴露在锡炉中。为保证焊锡能接触到每一个接点，高的元件要和低、矮的元件，保持一定的距离以避免遮蔽效应。若是距离不足，也会妨碍到元件的检视和重工等工作。

工业界已发展出一套标淮应用在SMT加工元件。如果有可能，尽可能使用符合标淮的元件，如此可使设计者能建立一套标淮焊垫尺寸的资料库，使工程师也更能掌握制程上的问题。设计者可发现已有些国家建立了类似的标淮，元件的外观或许相似，但是其元件之引脚角度却因生产国家之不同而有所差异。举例说明，
SOIC元件供应者来自北美及欧洲者都能符合EIZ标淮，而日本产品则是以EIAJ为其外观设计淮则。要注意的是就算是符合EIAJ标淮，不同公司生产的元件其外观上也不完全相同。
为提高生产效率而设计
组装板子可以是相当简单，也可是非常复杂，全视元件的形态及密度来决定。一复杂的设计可以做成有效率的生产且减少困难度，但若是设计者没注意到制程细节的话，也会变得非常的困难的。组装计划必须一开始在设计的时候就考虑到。通常只要调整元件的位置及置放方位，就可以增加其量产性。若是一PC板尺寸很小，具不规则外形或有元件很靠近板边时，可以考虑以连板的形式来进行量产。
测试及修补
通常使用桌上小型测试工具来侦测元件或制程缺失是相当不淮确且费时的，测试方式必须在设计时就加以考虑进去。例如，如要使用ICT测试时就要考虑在线路上，设计一些探针能接触的测试点。测试系统内有事先写好的程式，可对每一元件的功能加以测试，可指出那一元件是故障或是放置错误，并可判别焊锡接点是否良好。在侦测错误上还应包含元件接点间的短路，及接脚和焊垫之间的空焊等现象。

若是测试探针无法接触到线路上每一共通的接点(common
junction)时，则要个别量测每一元件是无法办到的。特别是针对微细脚距的组装，更需要依赖自动化测试设备的探针，来量测所有线路上相通的点或元件间相联的线。若是无法这样做，那退而求其次致少也要通过功能测试才可以，不然只有等出货后顾客用坏了再说。

ICT测试是依不用产品制作不同的冶具及测试程式，若在设计时就考虑到测试的话，那产品将可以很容易的检测每一元件及接点的品质。(图二)所示为可以目视看到的焊锡接点不良。然而，锡量不足及非常小的短路则只有依赖电性测试来检查。
图二、焊点缺陷，以目视检测，包括因接脚共平面问题所造成的空焊及短路，自动测试机在发现肉眼无法检测出的缺陷时，是有其存在的必要的。
由于第一面及第二面的元件密度可能完全相同，所以传统所使用的测试方式可能无法侦测全部错误。尽管在高密度微细脚距的PC板上有小的导通孔(via)垫可供探针接触，但一般仍会希望加大此导通孔垫以供使用。
决定最有效率之组装
对所有的产品都提供相同的组装程序是不切实际的。对于不同元件、不同密度及复杂性的产品组装，至少会使用二种以上的组装过程。至于更困难的微细脚距元件组装，则需要使用不同的组装方式以确保效率及良率。

整个产品上元件密度的升高及高比率使用微细脚距元件都将使得组装(测试及检视)的困难度大幅提高。有些方式可供选择：SMT加工元件在单面或双面、SMT加工元件及微细脚距元件在单面或双面。

当制程复杂度升高时，费用也随之上升。举例说明，在设计微细脚距元件于一面或双面之前，设计者必须了解到此一制程的困难度及所需费用。另一件则是混载制程。PC板通常都是采用混载制程，也就是包含了穿孔元件在板子上。在一自动化生产线上，SMT加工元件是以回焊为主要方式，而有接脚的元件则是以波峰焊锡法为主。在这时有接脚的元件，就必须等回焊元件都上完后再进行组装。
回焊焊接
回焊焊接是使用锡、铅合金为成份的锡膏。这锡膏再以非接触的加热方式如红外线、热风等，将其加热液化。波峰焊锡法可用来焊接有接脚元件及部份SMT加工元件，但要注意的是，这些元件必须先以环氧树脂固定，才能暴露在熔融的锡炉里。以下几种连线生产方式可供参考：回焊焊接、双面回焊焊接、回焊/波峰焊锡、双面回焊/波峰焊锡、双面回焊/选择性波峰焊锡等方式。
回焊/波峰焊锡及双面回焊/波峰焊锡，需要先用环氧树脂将第二面的SMT加工元件全部固定起来(元件会暴露在熔融的锡中)。设计者在使用主动元件于波峰焊锡中要特别的注意。

选择性波峰焊锡法，是先用简单的冶具将先前以回焊方式装上的元件遮蔽起来，再去过锡炉。这种方式可以把元件以冶具保护起来，只露出部份选择性区域来通过熔融的锡。这方法还需要考虑到两种不同的元件(SMT加工元件及插件式元件)之间的距离，是否能确保足够的流锡能不受限制的流到焊点。较高的元件(高于3mm)最好是放到第一面，以免增加冶具的厚度。
在双面回焊后使用选择性波峰焊锡时，SMT加工元件和插件式元件接脚要保持一定的距离，以确保锡流能顺利流过这些焊点。
鲁柏特方式(Ruppert
process)提供制程工程师，一次就将回焊元件及插件式元件焊接好的方式。将一计算过的锡膏量放置到每一穿孔焊垫的四周。当锡膏熔化时会自动流入穿孔内，
填满孔穴并完成焊接接点。当使用这种方式时元件必须要能承受回焊时的高温。
冶具开发文件
开发PC板组装用冶具需要详细如CAD等的资料。Gerber
file或IPC-D-350用来制作板子的资料也常在撰写机器程式，开印刷钢版及制造测试冶具时被用到。尽管每一部份所使用的程式相容性都不同，但全自动的机械设备，通常都会有自动转换或翻译的软体来把CAD资料转成可辨视的格式。使用资料的单位包括组装机器的程式、印刷钢版制作、真空冶具制作及测试冶具等。
结论
工程师可能会使用数种不同的成熟制程方式，来焊接许多种类的元件到PCB基板上面。有著完整的计划及一清晰易懂的组装流程步骤及需求，设计者可以更容易淮备出一符合生产线生产的产品。提供一好的PC板设计及完整且清晰的文件，可以确保组装品质、功能及可靠度都能在一定预算下顺利达到目地。

SMT就是表面组装技术（Surface Mounted Technology的缩写），是目前电子组装行业里最流行的一种技术和工艺。
SMT有何特点：
1、组装密度高、电子产品体积小、重量轻，贴片元件的体积和重量只有传统插装元件的1/10左右，一般采用SMT之后，电子产品体积缩小40%~60%，重量
减轻60%~80%。
2、可靠性高、抗振能力强。焊点缺陷率低。
3、高频特性好。减少了电磁和射频干扰。
4、易于实现自动化，提高生产效率。降低成本达30%~50%。 节省材料、能源、设备、人力、时间等。
为什么要用SMT：
1、电子产品追求小型化，以前使用的穿孔插件元件已无法缩小
2、电子产品功能更完整，所采用的集成电路(IC)已无穿孔元件，特别是大规模、高集成IC，不得不采用表面贴片元件。
3、产品批量化，生产自动化，厂方要以低成本高产量，出产优质产品以迎合顾客需求及加强市场竞争力
4、电子元件的发展，集成电路(IC)的开发，半导体材料的多元应用
5、电子科技革命势在必行，追逐国际潮流

SMT生产线，表面组装技术（SurfaceMountTechnology简称SMT）是由混 合集成电路技术发展而来的新一代电子装联技术，以采用元器件表面贴装技术和回流焊接技术为特点，成为电子产品制造中新一代的组装技术。SMT生产线主要设备有： 印刷机、贴片机（上表面电子元件）、回焊炉、插件、波峰炉、测试包装。SMT的广泛应用，促进了电子产品的小型化、多功能化，为大批量生产、低缺陷率生产提供了条件。SMT就是表面组装技术，是由混合集成电路技术发展而来的新一代的电子装联技术。

Smt贴片其实就是一系列基于PCB的处理过程。
SMT是一种表面贴装技术，是电子组装行业中流行的技术和工艺， SMT贴片是基于PCB，首先，将焊接材料锡膏印刷到PCB裸板的焊盘上
然后，使用贴片机(延伸阅读：贴片机组成部分及结构概述)将电子元器件贴装到PCB裸板的焊盘上，
接着，将PCB板送入回流焊，进行焊接，SMT贴片就是经过一道道的工序，将电子元器件贴装到PCB裸板上。
SMT贴片工艺流程介绍
SMT贴片基本工艺构成要素：丝印、检测、贴装、回流焊接、清洗、检测、返修
1、丝印：将锡膏或贴片胶漏印到PCB的焊盘上，为元器件的焊接做准备。所用设备为(钢网印刷机)，位于SMT生产线的最前端。
2、检测：检测印刷机锡膏印刷的质量，查看PCB板印刷的锡量和锡膏位置，检查锡膏印刷的平整度与厚度，查看锡膏印刷是否偏移以及印刷机锡膏钢网脱模是否出现拉尖现象等，所用设备为(SPI)锡膏厚度检测仪。延伸阅读：SPI是什么SPI检测是什么意思SPI检测设备的作用是什么
3贴装：其作用是将表面组装元器件准确安装到PCB的固定位置上。所用设备为贴片机，位于SMT生产线中丝印机的后面。
4回流焊接：其作用是将焊膏融化，使表面组装元器件与PCB板牢固粘接在一起。所用设备为回流焊炉，位于SMT生产线中贴片机的后面。
5清洗：其作用是将组装好的PCB板上面的对人体有害的焊接残留物如助焊剂等除去。所用设备为清洗机，位置可以不固定，可以在线，也可不在线。
6检测：其作用是对组装好的PCB板进行焊接质量和装配质量的检测。所用设备有放大镜、显微镜、在线测试仪(ICT)、自动光学检测(AOI)延伸阅读：什么是AOI详解自动光学检测设备aoi、X-RAY检测系统、功能测试仪等。位置根据检测的需要，可以配置在生产线合适的地方。
7返修：其作用是对检测出现故障的PCB板进行返工。所用工具为烙铁、返修工作站等。配置在生产线中任意位置。

一。SMT贴片机在线编程调试：

将编好的程序导入贴片机内

2找到原点并制作mark标记

3将位号坐标逐步校正。

4优化保存程序，再次检查元件方向及数据

介绍SMT贴片机编程步骤流程

二。SMT贴片机离线编程准备工作：

1首先整理客户的BOM，编程需要在电脑上进行，所以肯定是电子档的。一般是excel格式的。2数据坐标的提取。有三种情况：（1）客户只提供了一份BOM，提供不了坐标，这时候就需要扫描仪了，将PCB扫描后采点保存成CAD格式，然后将坐标和BOM合成。（2）如果客户发了已经导出的excel或txt文档的坐标，那直接用编程软件将坐标和你整理好的BOM合并就可以了。（3）客户发来了赚钱游戏PCB文件，那就需要自己导出坐标了，一般用protel99或PADS2007就可以导出excel格式的。3BOM与坐标合成后检查是否有遗漏或重位，有就需要工程部与客户联系确认，OK后保存成机器需要的格式。

恩，怎么说呢？说简单点SMT就是表面贴装技术，一个光PCB电路板进行机器贴打元件到实体 。
机器步骤；
MPM（DEK）（印刷机）------CP/NXT/QP（元件贴打）------AOI（PCB元件贴打质量检测）-------BTU（高温回流焊）-------QC（质量检查）最后一个是就是QA（质量保证）
SMT的生产线，就是就是这样的
然后就是后道PTH（电子公司通常这样叫的）组装，测试，然后。。下面还有部门（太多了，我也不太清楚）直到成品电子产品出货
如果在SMT工作，这些东西必须了解！！！
下面是详细的介绍，你有时间也可以浏览一下。
SMT有何特点：
组装密度高、电子产品体积小、重量轻，贴片元件的体积和重量只有传统插装元件的1/10左右，一般采用SMT之后，电子产品体积缩小40%~60%，重量减轻60%~80%。
可靠性高、抗振能力强。焊点缺陷率低。
高频特性好。减少了电磁和射频干扰。
易于实现自动化，提高生产效率。降低成本达30%~50%。 节省材料、能源、设备、人力、时间等。 电脑贴片机，如图
为什么要用SMT：
电子产品追求小型化，以前使用的穿孔插件元件已无法缩小
电子产品功能更完整，所采用的集成电路(IC)已无穿孔元件，特别是大规模、高集成IC，不得不采用表面贴片元件
产品批量化，生产自动化，厂方要以低成本高产量，出产优质产品以迎合顾客需求及加强市场竞争力
电子元件的发展，集成电路(IC)的开发，半导体材料的多元应用
电子科技革命势在必行，追逐国际潮流
SMT 基本工艺构成要素：
丝印（或点胶）--> 贴装 --> （固化） --> 回流焊接 --> 清洗 --> 检测 --> 返修
丝印：其作用是将焊膏或贴片胶漏印到PCB的焊盘上，为元器件的焊接做准备。所用设备为丝印机（丝网印刷机），位于SMT生产线的最前端。
点胶：它是将胶水滴到PCB的的固定位置上，其主要作用是将元器件固定到PCB板上。所用设备为点胶机，位于SMT生产线的最前端或检测设备的后面。
贴装：其作用是将表面组装元器件准确安装到PCB的固定位置上。所用设备为贴片机，位于SMT生产线中丝印机的后面。
固化：其作用是将贴片胶融化，从而使表面组装元器件与PCB板牢固粘接在一起。所用设备为固化炉，位于SMT生产线中贴片机的后面。
回流焊接：其作用是将焊膏融化，使表面组装元器件与PCB板牢固粘接在一起。所用设备为回流焊炉，位于SMT生产线中贴片机的后面。
清洗：其作用是将组装好的PCB板上面的对人体有害的焊接残留物如助焊剂等除去。所用设备为清洗机，位置可以不固定，可以在线，也可不在线。
检测：其作用是对组装好的PCB板进行焊接质量和装配质量的检测。所用设备有放大镜、显微镜、在线测试仪（ICT）、飞针测试仪、自动光学检测（AOI）、X-RAY检测系统、功能测试仪等。位置根据检测的需要，可以配置在生产线合适的地方。
返修：其作用是对检测出现故障的PCB板进行返工。所用工具为烙铁、返修工作站等。配置在生产线中任意位置。
SMT 之 IMC
IMC系Intermetallic compound 之缩写，笔者将之译为”介面合金共化物”。广义上说是指某些金属相互紧密接触之介面间，会产生一种原子迁移互动的行为，组成一层类似合金的”化合物”，并可写出分子式。在焊接领域的狭义上是指铜锡、金锡、镍锡及银锡之间的共化物。其中尤以铜锡间之良Cu6Sn5(Eta Phase)及恶性Cu3Sn(Epsilon Phase)最为常见，对焊锡性及焊点可靠度(即焊点强度)两者影响最大，特整理多篇论文之精华以诠释之
一、定义
能够被锡铅合金焊料(或称焊锡Solder)所焊接的金属，如铜、镍、金、银等，其焊锡与被焊底金属之间，在高温中会快速形成一薄层类似”锡合金”的化合物。此物起源于锡原子及被焊金属原子之相互结合、渗入、迁移、及扩散等动作，而在冷却固化之后立即出现一层薄薄的”共化物”，且事后还会逐渐成长增厚。此类物质其老化程度受到锡原子与底金属原子互相渗入的多少，而又可分出好几道层次来。这种由焊锡与其被焊金属介面之间所形成的各种共合物，统称Intermetallic Compound 简称IMC，本文中仅讨论含锡的IMC，将不深入涉及其他的IMC。
二、一般性质
由于IMC曾是一种可以写出分子式的”准化合物”，故其性质与原来的金属已大不相同，对整体焊点强度也有不同程度的影响，首先将其特性简述于下：
◎ IMC在PCB高温焊接或锡铅重熔(即熔锡板或喷锡)时才会发生，有一定的组成及晶体结构，且其生长速度与温度成正比，常温中较慢。一直到出现全铅的阻绝层(Barrier)才会停止(见图六)。
◎ IMC本身具有不良的脆性，将会损及焊点之机械强度及寿命，其中尤其对抗劳强度(Fatigue Strength)危害最烈，且其熔点也较金属要高。
◎ 由于焊锡在介面附近得锡原子会逐渐移走，而与被焊金属组成IMC，使得该处的锡量减少，相对的使得铅量之比例增加，以致使焊点展性增大(Ductillity)及固着强度降低，久之甚至带来整个焊锡体的松弛。
◎ 一旦焊垫商原有的熔锡层或喷锡层，其与底铜之间已出现”较厚”间距过小的IMC后，对该焊垫以后再续作焊接时会有很大的妨碍；也就是在焊锡性(Solderability)或沾锡性(Wettability)上都将会出现劣化的情形。
◎ 焊点中由于锡铜结晶或锡银结晶的渗入，使得该焊锡本身的硬度也随之增加，久之会有脆化的麻烦。
◎ IMC会随时老化而逐渐增厚，通常其已长成的厚度，与时间大约形成抛物线的关系，即：
δ＝k √t，
k＝k exp(－Q/RT)
δ表示t时间后IMC已成长的厚度。
K表示在某一温度下IMC
的生长常数。
T表示绝对温度。
R表示气体常数，
即832 J/mole。
Q表示IMC生长的活化能。
K＝IMC对时间的生长常数，
以nm / √秒或μm / √日(
1μm / √日＝34nm / √秒。
现将四种常见含锡的IMC在不同温度下，其生长速度比较在下表的数字中：
表1 各种IMC在不同温度中之生长速度(nm / √s)
金属介面 20℃ 100℃ 135℃ 150℃ 170℃
1 锡 / 金 40
2 锡 / 银 008 17-35
3 锡 / 镍 008 1 5
4 锡 / 铜 026 14 38 10
[注] 在170℃高温中铜面上，各种含锡合金IMC层的生长速率，也有所不同；如热浸锡铅为
5nm/s，雾状纯锡镀层为77(以下单位相同)，锡铅比30/70的皮膜为112，锡铅比70/30的皮膜为120，光泽镀纯锡为37，其中以最后之光泽镀锡情况较好。
三、焊锡性与表面能
若纯就可被焊接之底金属而言，影响其焊锡性(Solderability)好坏的机理作用甚多，其中要点之一就是”表面自由能”(Surface Free Energy，简称时可省掉Free)的大小。也就是说可焊与否将取决于：
(1) 被焊底金属表面之表面能(Surface Energy)，
(2) 焊锡焊料本身的”表面能”等二者而定。
凡底金属之表面能大于焊锡本身之表面能时，则其沾锡性会非常好，反之则沾锡性会变差。也就是说当底金属之表面能减掉焊锡表面能而得到负值时，将出现缩锡(Dewetting)，负值愈大则焊锡愈差，甚至造成不沾锡(Non-Wetting)的恶劣地步。
新鲜的铜面在真空中测到的”表面能”约为1265达因/公分，63/37的焊锡加热到共熔点(Eutectic Point 183℃)并在助焊剂的协助下，其表面能只得380达因/公分，若将二者焊一起时，其沾锡性将非常良好。然而若将上述新鲜洁净的铜面刻意放在空气中经历2小时后，其表面能将会遽降到25达因/公分，与380相减不但是负值(-355)，而且相去甚远，焊锡自然不会好。因此必须要靠强力的助焊剂除去铜面的氧化物，使之再活化及表面能之再次提高，并超过焊锡本身的表面能时，焊锡性才会有良好的成绩。
四、锡铜介面合金共化物的生成与老化
当熔融态的焊锡落在洁铜面的瞬间，将会立即发生沾锡(Wetting俗称吃锡)的焊接动作。此时也立即会有锡原子扩散(Diffuse)到铜层中去，而铜原子也同时会扩散进入焊锡中，二者在交接口上形成良性且必须者Cu6Sn5的IMC，称为η-phase(读做Eta相)，此种新生”准化合物”中含锡之重量比约占60%。若以少量的铜面与多量焊锡遭遇时，只需3-5秒钟其IMC即可成长到平衡状态的原度，如240℃的05μm到340℃的09μm。然而在此交会互熔的同时，底铜也会有一部份熔进液锡的主体锡池中，形成负面的污染。
(a) 最初状态：当焊锡着落在清洁的铜面上将立即有η-phase Cu6Sn5生成，即图中之(2)部分。
(b) 锡份渗耗期：焊锡层中的锡份会不断的流失而渗向IMC去组新的Cu6Sn5，而同时铜份也会逐渐渗向原有的η-phase层次中而去组成新的Cu3Sn，即图中之(5)。此时焊锡中之锡量将减少，使得铅量在比例上有所增加，若于其外表欲再行焊接时将会发生缩锡。
(c) 多铅之阻绝层：当焊锡层中的锡份不断渗走再去组成更厚的IMC时，逐渐使得本身的含铅比例增加，最后终于在全铅层的挡路下阻绝了锡份的渗移。
(d) IMC的曝露：由于锡份的流失，造成焊锡层的松散不堪而露出IMC底层，而终致到达不沾锡的下场(Non-wetting)。
高温作业后经长时老化的过程中，在Eta-phase良性IMC与铜底材之间，又会因铜量的不断渗入Cu6Sn5中，而逐渐使其局部组成改变为Cu3Sn的恶性ε-phase(又读做Epsilon相)。其中铜量将由早先η-phase的40%增加到ε-phase的66%。此种老化劣化之现象，随着时间之延长及温度之上升而加剧，且温度的影响尤其强烈。由前述”表面能”的观点可看出，这种含铜量甚高的恶性ε-phase，其表面能的数字极低，只有良性η-phase的一半。因而Cu3Sn是一种对焊锡性颇有妨碍的IMC。
然而早先出现的良性η-phase Cu6Sn5， 却是良好焊锡性必须的条件。没有这种良性Eta相的存在，就根本不可能完成良好的沾锡，也无法正确的焊牢。换言之，必需要在铜面上首先生成Eta-phase的IMC，其焊点才有强度。否则焊锡只是在附着的状态下暂时冷却固化在铜面上而已，这种焊点就如同大树没有根一样，毫无强度可言。锡铜合金的两种IMC在物理结构上也不相同。其中恶性的ε-phase(Cu3Sn)常呈现柱状结晶(Columnar Structure)，而良性的η-phase(Cu6Sn5)却是一种球状组织(Globular)。下图8此为一铜箔上的焊锡经长时间老化后，再将其弯折磨平抛光以及微蚀后，这在SEM2500倍下所摄得的微切片实像，两IMC的组织皆清晰可见，二者之硬度皆在500微硬度单位左右。
在IMC的增厚过程中，其结晶粒子(Grains)也会随时在变化。由于粒度的变化变形，使得在切片画面中量测厚度也变得比较困难。一般切片到达最后抛光完成后，可使用专门的微蚀液(NaOH
50/gl，加1，2-Nitrphenol 35ml/l，70℃下 *** 作)，并在超声波协助下，使其能咬出清晰的IMC层次，而看到各层结晶解里面的多种情况。现将锡铜合金的两种IMC性质比较如下：
两种锡铜合金IMC的比较
命名 分子式 含锡量W% 出现经过 位置所在 颜色 结晶 性能 表面能η-phase(Eta) Cu6Sn5 60% 高温融锡沾焊到清洁铜面时立即生成 介于焊锡或纯锡与铜之间的介面
白色 球状
组织
良性IMC
微焊接强度之必须甚高
ε-phase(Epsilon) Cu3Sn 30% 焊后经高温或长期老化而逐渐发生
介于Cu6Sn5与铜面之间
灰色 柱状
结晶
恶性IMC
将造成缩锡或不沾锡 较低只有Eta的一半,非常有趣的是，单纯Cu6Sn5的良性IMC，虽然分子是完全相同，但当生长环境不同时外观却极大的差异。如将清洁铜面热浸于熔融态的纯锡中，此种锡量与热量均极度充足下，所生成的Eta良性IMC之表面呈鹅卵石状。但若改成锡铅合金(63/37)之锡膏与热风再铜面上熔焊时，亦即锡量与热量不太充足之环境，居然长出另一种一短棒状的IMC外表(注意铜与铅是不会产生IMC的，且两者之对沾锡(wetting)与散锡(Spreading)的表现也截然不同。再者铜锡之IMC层一旦遭到氧化时，就会变成一种非常顽强的皮膜，即使薄到5层原子厚度的15nm，再猛的助焊剂也都奈何不了它。这就是为什么PTH孔口锡薄处不易吃锡的原因(CLea的名着A scientific Guide to SMT之P337有极清楚的说明)，故知焊点之主体焊锡层必须稍厚时，才能尽量保证焊锡性于不坠。事实上当”沾锡”(Wetting)之初，液锡以很小的接触角(Contact Angle)高温中迅速向外扩张(Spreading)地盘的同时，也另在地盘内的液锡和固铜之间产生交流，而向下扎根生成IMC，热力学方式之步骤，即在说明其假想动作的细节。
五、锡铜IMC的老化
由上述可知锡铜之间最先所形成的良性η-phase(Cu6Sn5)，已成为良好焊接的必要条件。唯有这IMC的存在才会出现强度好的焊点。并且也清楚了解这种良好的IMC还会因铜的不断侵入而逐渐劣化，逐渐变为不良的ε-phase(Cu3Sn)。此两种IMC所构成的总厚度将因温度上升而加速长厚，且与时俱增。下表3即为各种状况下所测得的IMC总厚度。凡其总IMC厚度愈厚者，对以后再进行焊接时之焊锡性也愈差。
表3 不铜温度中锡铜IMC之不同厚度
所处状况 IMC厚度(mils)
熔锡板(指炸油或IR) 003~004
喷锡板 002~0037
170℃中烤24小时 022以上
125℃中烤24小时 0046
70℃中烤24小时 0017
70℃中存贮40天 005
30℃中存贮2年 005
20℃中存贮5年 005
组装之单次焊接后 001~002
图12 锡铜IMC的老化增厚，除与时间的平方根成比例关系外，并受到环境温度的强烈影响，在斜率上有很大的改变。
在IMC老化过程中，原来锡铅层中的锡份不断的输出，用与底材铜共组成合金共化物，因而使得原来镀锡铅或喷锡铅层中的锡份逐渐减少，进而造成铅份在比例上的不断增加。一旦当IMC的总厚度成长到达整个锡铅层的一半时，其含锡量也将由原来的60%而降到40%，此时其沾锡性的恶化当然就不言而喻。并由底材铜份的无限量供应，但表层皮膜中的锡量却愈来愈少，因而愈往后来所形成的IMC，将愈趋向恶性的Cu3Sn。
且请务必注意，一旦环境超过60℃时，即使新生成的Cu6Sn5也开始转变长出Cu3Sn来。 一旦这种不良的ε-phase成了气候，则焊点主体中之锡不断往介面溜走，致使整个主体皮膜中的铅量比例增加，后续的焊接将会呈现缩锡(Dewetting)的场面。这种不归路的恶化情形，又将随着原始锡铅皮膜层的厚薄而有所不同，越薄者还会受到空气中氧气的助虐，使得劣化情形越快。故为了免遭此一额外的苦难，一般规范都要求锡铅皮膜层至少都要在03mil以上。
老化后的锡铅皮膜，除了不良的IMC及表面能太低，而导致缩锡的效应外，镀铜层中的杂质如氧化物、有机光泽剂等共镀物，以及锡铅镀层中有机物或其它杂质等，也都会朝向IMC处移动集中，而使得缩锡现象雪上加霜更形恶化。
从许多种前人的试验及报告文献中，可知有三种加速老化的模式，可以类比出上述两种焊锡性劣化及缩锡现象的试验如下∶
◎ 在高温饱和水蒸气中曝置1~24小时。
◎ 在125~150℃的乾烤箱中放置4~16小时。
◎ 在高温水蒸气加氧气的环境中放置1小时；之后仅在水蒸气中放置24小时；再另於155℃的乾烤箱中放置4小时；及在40℃，90~95%RH环境中放置10天。如此之连续折腾
约等於1年时间的自然老化。 在经此等高温高湿的老化条件下，锡铅皮膜表面及与铜之介面上会出现氧化、腐蚀，及锡原子耗失(Depletion)等，皆将造成焊锡性的劣化。
六、锡金IMC
焊锡与金层之间的IMC生长比铜锡合金快了很多，由先后出现的顺序所得的分子式有AuSn
，AuSn2，AuSn4等。在150℃中老化300小时后，其IMC居然可增长到50μm(或2mil)之厚。因而镀金零件脚经过焊锡之后，其焊点将因IMC的生成太快，而变的强度减弱脆性增大。幸好仍被大量柔软的焊锡所包围，故内中缺点尚不曝露出来。又若当金层很薄时，例如是把薄金层镀在铜面上再去焊锡，则其焊点强度也很快就会变差，其劣化程度可由耐疲劳强度试验周期数之减少而清楚得知。
曾有人故意以热压打线法(Thermo-Compression，注意所用温度需低于锡铅之熔点)将金线压入焊锡中，于是黄金就开始向四周的焊锡中扩散，逐渐形成如图中白色散开的IMC。该金线原来的直径为45μm，经155℃中老化460小时后，竟然完全消耗殆尽，其效应实在相当惊人。但若将金层镀在镍面上，或在焊锡中故意加入少许的铟，即可大大减缓这种黄金扩散速度达5倍之多。
七、锡银IMC
锡与银也会迅速的形成介面合金共化物Ag3Sn，使得许多镀银的零件脚在焊锡之后，很快就会发生
银份流失而进入焊锡之中，使得银脚焊点的结构强度迅速恶化，特称为”渗银Silver leaching”。此种焊后可靠性的问题，曾在许多以钯层及银层为导体的“厚膜技术”(Thick Film Technology)中发生过，SMT中也不乏前例。若另将锡铅共融合金比例63/37的焊锡成分，予以小幅的改变而加入2%的银，使成为62/36/2的比例时，即可减轻或避免发生此一”渗银”现象，其焊点不牢的烦恼也可为之舒缓。最近兴起的铜垫浸银处理(Immersion Silver)，其有机银层极薄仅4-6μm而已，故在焊接的瞬间，银很快就熔入焊锡主体中，最后焊点构成之IMC层仍为铜锡的Cu6Sn5，故知银层的功用只是在保护铜面而不被氧化而已，与有机护铜剂(OSP)之Enetk极为类似，实际上银本身并未参加焊接。
八、锡镍IMC
电子零件之接脚为了机械强度起见，常用黄铜代替纯铜当成底材。但因黄铜中含有多量的锌，对于焊锡性会有很大的妨碍，故必须先行镀镍当成屏障(Barrier)层，才能完成焊接的任务。事实上这只是在焊接的瞬间，先暂时达到消灾避祸的目的而已。因不久后镍与锡之间仍也会出现IMC，对焊点强度还是有不良的影响。
表4 各种IMC在扩散系数与活化能方面的比较
System Intermetallic Compounds Diffusion Coefficient(m2/s) Activation Energy(J/mol)
Cu-Sn Cu6Sn5，Cu3Sn 1×106 80,000
Ni-Sn Ni3Sn2，Ni3Sn4，Ni3Sn7 2×107 68,000
Au-Sn AuSn，AuSn2 AuSn 3×104 73,000
Fe-Sn FeSnFeSn2 2×109 62,000
Ag-Sn Ag3Sn 8×109 64,000
在一般常温下锡与镍所生成的IMC，其生长速度与锡铜IMC相差很有限。但在高温下却比锡铜合金要慢了很多，故可当成铜与锡或金之间的阻隔层(Barrier Layer)。而且当环境温度不同时，其IMC的外观及组成也各不相同。此种具脆性的IMC接近镍面者之分子视为Ni3Sn4，接近锡面者则甚为分歧难以找出通式，一般以NiSn3为代表。根据一些实验数据，后者生长的速度约为前者的三倍。又因镍在空气非常容易钝化(Passivation)，对焊锡性也会出现极其不利的影响，故一般在镍外表还要镀一层纯锡，以提高焊锡性。若做为接触(Contact)导电用途时，则也可镀金或银。
九、结论
各种待焊表面其焊锡性的劣化，以及焊点强度的减弱，都是一种自然现象。正如同有情世界的生老病死及无情世界的颓蚀风化一样均迟早发生，无法避免。了解发生的原因与过程之后，若可找出改善之道以延长其使用年限，即为上上之策矣。

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