Mọi người ơi,
Trong bài đăng gần đây nhất, tôi đã thảo luận về hợp chất liên kim loại (IMC) và thứ mà tôi gọi là "phép màu của hàn". Tôi cũng đề cập rằng nghiên cứu tập trung vào bản chất giòn của IMC cho thấy rằng các lỗi trong thử nghiệm ứng suất có nhiều khả năng xảy ra do lỗi giữa các giao diện của IMC và chất hàn, giữa IMC và đồng hoặc giữa chính IMC (Cu 6 Sn 5 với Cu 3 Sn) và không liên quan đến bất kỳ bản chất giòn nào được nhận thấy của IMC.
Một cơ chế làm yếu khác trong quá trình hàn và lão hóa nhiệt của mối hàn là lỗ rỗng Kirkendall . Lỗ rỗng Kirkendall hình thành khi một kim loại khuếch tán nhanh hơn vào kim loại khác so với ngược lại. Giao diện đồng-thiếc thể hiện cơ chế như vậy. Đồng khuếch tán vào thiếc nhanh hơn thiếc vào đồng. Cơ chế này có thể dẫn đến lỗ rỗng thực tế trong đồng tại giao diện kim loại. Xem hình ảnh bên dưới. Ngoài việc gây ra điểm yếu có thể xảy ra tại giao diện, lượng đồng dư khuếch tán vào thiếc tạo ra ứng suất nén có thể dẫn đến râu thiếc .
Kirkendall rỗng. Nguồn: http://www.jfe-tec.co.jp/en/electronic-component/case/img/case_solder_02.png
Các lỗ rỗng IMC và Kirkendall được hình thành khá nhanh ở nhiệt độ hàn. Tuy nhiên, ngay cả ở nhiệt độ phòng, các lỗ rỗng IMC và Kirkendall vẫn tiếp tục phát triển, mặc dù ở tốc độ chậm hơn nhiều. Lý do cho sự phát triển liên tục này là ở nhiệt độ tuyệt đối hoặc thang Kelvin , nhiệt độ phòng chỉ chiếm một phần đáng kể trong nhiệt độ nóng chảy của chất hàn. Ví dụ, nhiệt độ nóng chảy của SAC là khoảng 219C, nhiệt độ này bằng 492K (219+273), trong khi nhiệt độ phòng là 295°K, do đó nhiệt độ phòng bằng 60% nhiệt độ nóng chảy của chất hàn SAC (295/492 = 0,60). So sánh tình huống này với thép, nóng chảy ở khoảng 1480°C. Thép sẽ nóng chảy ở 60% (780°C) nhiệt độ nóng chảy của nó trên thang tuyệt đối. Vì vậy, vì nhiệt độ phòng bằng 60% nhiệt độ nóng chảy, nên các quá trình tạo hình IMC và Kirkendall không dừng lại ở nhiệt độ phòng. Do đó, IMC và các lỗ rỗng Kirkendall tiếp tục phát triển, cũng như các hiệu ứng liên quan như râu thiếc.
Hãy theo dõi. Lần tới chúng ta sẽ thảo luận về tốc độ tăng trưởng của IMC và những tác động phát sinh trong quá trình thử nghiệm ứng suất khi chúng ta kết thúc loạt bài này về IMC.
Chúc mừng,
Tiến sĩ Ron
