金属间化合物 金属间化合物是中间相吗
金属间化合物是由金属元素按照特定的原子比例，通过化学结合所形成的物质。
在焊接过程中，为了实现良好的焊接效果，焊料成分与母材之间必须发生能够形成牢固连接的冶金反应。这种反应在界面上会生成金属间化合物（IMC），它对焊接接头的机械、化学、电气等性能起着至关重要的作用。
金属间化合物的形成条件及作用
在连接两种材料时，焊点需满足两个关键条件：良好的导电性和持久的机械连接强度。以Sn-Pb焊料为例，当两种被连接的母材金属均为Cu时，需要将焊点加热至焊料熔点以上约15°C，并保持2至15秒的时间。这样，焊料便有可能在焊盘和元器件引脚间形成新的化学物质，从而实现两者的牢固连接。
金属间化合物的形成过程与温度和时间密切相关，尤其是温度的影响更为显著。不同的温度下，金属间化合物的生成厚度及其对焊点强度的影响也会有所不同，如图1所示。
图示说明
图1展示了焊接过程中不同温度段的冶金反应情况。而在电子显微镜下观察到的金属间化合物层，主要由Cu3Sn和Cu6Sn5两种物质构成，如图2所示。
化合物形成机制
Cu3Sn和Cu6Sn5的形成机制和形态各具特点。通常情况下，Cu6Sn5位于焊料一侧，呈扇贝形并向液态焊料中生长，导致IMC与焊料边界呈现粗糙形态；而Cu3Sn则位于铜基板和Cu6Sn5之间，呈平滑的薄层状。
这是由于在固–固界面（即铜基板与固态焊料之间），锡原子扩散至铜基板的速度快于铜原子扩散至焊料的速度，从而先形成富含锡的Cu6Sn5相；而在固–液界面（即铜基板与液态焊料之间），锡原子的扩散速度相对较慢，使得铜原子先与液态焊料中的成分反应，形成富含铜的Cu3Sn相。
金属间化合物对焊接界面可靠性的影响分析
金属间化合物对焊接界面的可靠性具有双重影响。一方面，它能增强界面的结合强度和耐腐蚀性；它也可能增加界面的脆性和应力集中现象。随着时间、温度、压力等因素的变化，金属间化合物可能发生生长、转变或开裂等情况。
