无铅焊接的IMC与锡须（三）锡铜IMC

无锡焊料或无铅球脚，皆为高锡量的合金，其本身原本就会长须，幸好还不致长成了长须而让危险性大为降低(5 0μm以下)。零件脚表面所镀的可焊纯锡层，由于光泽剂有机物之共存于镀锡层中，在已呈现压缩性内应力的彼此倾轧排挤下，会不断的长出长须(250μm)，那才是让人不寒而慄的后患。其中光亮锡又比雾面锡更易长须，且一旦铜脚或铜面直接电镀纯锡时，则在后续的老化过程中，其介面当然也会逐渐长出Cu6Sn5的IMC来。

各种高锡量的LF焊料，在各种加速老化中如癞痢头般的短须

图1、各种高锡量的LF焊料，在各种加速老化中如癞痢头般的短须  (5 0μm以下者)，目前均可允收。
铜锡之间所生长的eta-IMC

图2、当引脚铜底材或其他金属底材，镀了底铜又再镀了面锡后，其铜锡之间所生长的eta-IMC，会逐渐攻入纯锡结晶的疆界中，在展现压缩应力下，将助纣爲恶而不断挤出锡鬚来。
电路板镀纯锡前若能先打底镀镍时，将可减低其长须的风险

图3、通常QFP密集Lead  Frame接脚之间，一旦长出较长的锡须后，即将出现可怕的短路危机。此时底材(A11oy42)镀纯锡前若能先打底镀镍时，将可减低其长须的风险。
电路板焊接时发生收缩式的挤须动作

图4、当QFP或J型等引脚底材A11oy42，为了焊接而必须在表面镀纯锡时，由于底材与面锡两者的热胀系数(CTE)的落差颇大(Sn为23ppm，FeNi42为4.3ppm)，于是在后续热胀冷缩的环境申，就会发生收缩式的挤须动作。
此等介面所长出的六铜五锡IMC，会往电镀纯锡品格的疆界(B oun dary)处进攻。此种品格交界面，每每是有机物等杂质聚集之地，经常处于较高能量的不安定状态，最容易被不断长厚的IMC所攻入。于是在IMC对品格的左右夹击压缩下，等于又多了一股帮忙挤须的恶势力!不过一旦在高温中长出了恶性的C u3S n后，对锡须而言，却反而成为消除Cu6Sn5挤压锡须的阻碍层，正是一失也必有一得!
为了消除电镀锡层本身所夹带的内应力，某些大公司即要求电镀锡的元件，需进行后续的高温回火轫化处理(Annealing)，以消除有机物所造成的压缩性内应力，进而减少锡须的发生。不过一善之后也常有一恶随之，高温轫化虽可减轻有机物所带来的内应力，但也当然必定会引发IMC以及额外挤压锡须的动作，一得一失之间实在让人难以取捨而迷惑不已!
电路板纯锡层表面经常会生成无色的薄薄氧化层或较厚而呈黄色的氧化锡外壳

图5、电路板纯锡层表面经常会生成无色的薄薄氧化层或较厚而呈黄色的氧化锡外壳，一旦锡鬚顶破局部较弱外壳而伸出时其侧面外围即会出现不规则破口所刮刻的条纹，此与挤牙膏的动作如同一辙。
也有PCB厂家认为镀锡之前应先镀底镍，以其减少锡铜IMC的助虐而盼能防堵锡须。经过多种加速老化的証明，此种增加成本之举所带来的效益，老实说也的确没啥了得，只能延缓鍚须的冒出而无法彻底遏止成长。
如刻意将氧化锡外壳小心剥除， 再将试样放置于无氧环境中进行加速老化试验，其所挤出的锡鬚竟然与自然毛髮相同

图6、如刻意将氧化锡外壳小心剥除， 再将试样放置于无氧环境中进行加速老化试验，其所挤出的锡鬚竟然与自然毛髮相同，而不再出现特殊的外围条纹花样了 。
焊点的介面I M C，正犹如大树的老根或大楼的地基一样，无此则无焊接之存在。焊点表面的缩锡(D e-Wetting)与否，正是内部介面有无I M C的呈现。未形成I M C的缩锡区，其本应附著的焊锡量，会被附近已有I M C的沾锡区所抢夺拉走，因而造成外观的高低不平。凡当垫面生锈(连助焊剂无法去去除者）、热量不足、以及无铅焊接时少量铅与铋的污染，都是无法顺利生长IMC与焊牢的根本原因。深切明瞭此道者，现场之解困正如同顺籐摸瓜，方向正确时迟早一定会到达目的地。
否则一味杯弓蛇影疑神疑鬼，乱枪打鸟下即便偶有巧获，也只是瞎猫碰到了死耗子。不断开会式的解困法，只能分摊痛辛苦逃避责任。故步自封一厢情愿下，真相难明病根不除，各种问题势必还会永远轮流再现的。