Mọi người ơi,
Trong bài đăng gần đây nhất , tôi đã thảo luận rằng, trái với niềm tin phổ biến, các hợp chất liên kim loại (IMC) hình thành trong quá trình hàn không nhất thiết phải giòn. Tôi đã xem xét một số tài liệu chỉ ra rằng các chế độ hỏng hóc thường xảy ra tại các giao diện giữa chính các IMC, các IMC và đồng hoặc chất hàn và thường ở chính chất hàn khối. Quan điểm cho rằng sự phát triển của IMC có thể không ảnh hưởng đáng kể đến độ tin cậy cũng được hỗ trợ bởi công trình do Lee và cộng sự thực hiện. Hình 1, trích từ bài báo của Lee, cho thấy rằng quá trình lão hóa trong 250 giờ ở 150°C không ảnh hưởng đáng kể đến tuổi thọ đặc trưng trong thử nghiệm chu kỳ nhiệt .
Hình 1. Quá trình lão hóa trong tối đa 250 giờ ở nhiệt độ 150°C không ảnh hưởng đáng kể đến tuổi thọ đặc trưng trong thử nghiệm chu kỳ nhiệt trong bài báo được Lee tham khảo.
Tuy nhiên, sẽ là khôn ngoan khi giảm thiểu độ dày của IMC. Vì vậy, điều này đặt ra câu hỏi: IMC phát triển nhanh như thế nào ở bất kỳ nhiệt độ nào? Công trình do Siewert, et al [i] thực hiện nắm giữ câu trả lời. Trong bài báo này, Siewert đã hỗ trợ công trình trước đây rằng độ dày của IMC phát triển khi X = (kt) 0,5 và thêm dữ liệu mới để hỗ trợ mô hình hóa bằng phương trình này. Trong phương trình này, X là khoảng cách phát triển của IMC, k là hằng số phụ thuộc vào nhiệt độ và t là thời gian. Người ta có thể mong đợi rằng X phụ thuộc mạnh vào nhiệt độ (T) và đúng là như vậy. Sử dụng dữ liệu từ bài báo của Siewert, tôi đã có thể tạo ra các giá trị của k dưới dạng hàm của T và vẽ chúng trên biểu đồ Arrhenius . Xem Hình 2.
Hình 2. Biểu đồ Arrhenius cho k.
Tiếp theo tôi sử dụng Hình 2 để có được giá trị k ở 70°C và vẽ biểu đồ sự phát triển của IMC X theo micron theo hàm thời gian tính bằng giờ. Kết quả ở Hình 3.
Hình 3. Sự phát triển của IMC theo thời gian ở 70°C.
Lưu ý rằng cần khoảng 40 năm để đạt được sự phát triển hơn 10 micron một chút. Hình 4 cho thấy kết quả phát triển IMC ở 200°C. Trong trường hợp này, chỉ cần 100 giờ để đạt được sự phát triển khoảng 10 micron. Vì vậy, tăng từ 70 đến 200°C tạo ra hệ số gia tốc hơn 30.000 trong tốc độ phát triển IMC hiệu quả lên 10 micron.
Hình 4. Sự phát triển của IMC theo thời gian ở 200°C.
Đây là những tính toán lý thuyết từ dữ liệu thu thập được ở các nhiệt độ khác nhau. Chúng ta hãy xem các công thức có hiệu quả trong thực tế không. Trong một bài báo khác [ii] của Ma, cộng sự, nhóm của ông đã làm già một số mối hàn ở 125°C trong 120 giờ. Các phương trình được sử dụng ở trên sẽ dự đoán sự phát triển của IMC là 2,2 micron trong những điều kiện này. Từ Hình 5, chúng ta thấy sự phát triển khoảng 2 micron phù hợp với ước tính tính toán.
Hình 5. Hình ảnh từ bài báo của Ma về sự phát triển của IMC ở nhiệt độ 125°C trong 120 giờ.
Vì vậy, mặc dù IMC không giòn, nhưng nên hạn chế sự phát triển của chúng. Do đó, hạn chế tiếp xúc với quá trình lão hóa ở nhiệt độ rất cao là điều khôn ngoan, nhưng chắc chắn nên giảm thiểu việc hàn lại, vì chất hàn nóng chảy cho phép IMC phát triển rất nhanh.
Chúc mừng,
Tiến sĩ Ron
