电子封装与组装中的软钎焊技术发展及展望.pdf

学兔兔 学兔兔 俘掳 钎焊专题 。多砌 ，／／。 装 (MKP)、多芯片模块封装 (MCM)以及适应各种特殊 1 软钎焊的发展 电子器件需要的光 电子封装 、高 电压和大功率器件封 美国焊接学会 (AWS)将 450 作为分界线 ，规定 装 、射频和微波器件封装 、微机电系统封装 (MEMS)等 l。 钎料液相线温度高于 450 ℃所进行的钎焊为硬钎焊 ， 电子封装 向高集成 、高密度的发展 ，促使焊点越来越 低于450cC的为软钎焊。这一划分为世界上大多数人 小 ，而所承载 的力学、热学、电学负荷越来越高 ，因此封 所接受 ，但也有一些不同的观点，如美国军标 MILSPEC 装过程中由于软钎焊带来 的可靠性研究就尤为必要I。 是以429qC(800。F)作为分界线的。另外 ，一些从事电 另外 ，随着人们环保意识 的增强和对铅 的毒害认识的 子产品钎焊工作的人认为 ，在 315cC(600。F)以下进 加深 。软钎焊技术在向无铅化过渡的进程中，封装钎料 行的钎焊才是软钎焊…。 与封装工艺 的改变所带来的最突 的问题之一就是无 实际上在电子行业 中，绝大多数的钎焊工作是在 铅软钎料 的开发及焊点的可靠性问题。 300℃以下完成的，在 450 以上进行 的钎焊连接 ，在 2 无铅封装钎料 电子行业中是 比较少见的。电子工业 中的软钎焊技术 与软钎焊的定义相对应 ，软钎料一般定义为液相 与传统的焊接有着明显的区别。从材料上看 ，与传统焊 线温度低于450℃的可熔融合金。南于环保的需要，多 接技术涉及到以铁为主的黑色金属的情况形成鲜明对 比。电子工业中被连接的材料主要是有色金属 ，而且种 个 国家组织立法限制含铅钎料的使用。软钎料经历了 有铅到无铅的变化 ．无铅钎料成分也南最初的二元合 类繁多，经常涉及到贵金属 、稀有金属以及多元合金多 金体系发展到三元合金甚至多元合金体系 ，并 向复合 层金属组合体系。此外 ，还常常涉及到非金属材料 的连 接问题。由于被连接对象的多样性 ，因而完成连接所使 钎料方向发展。软钎料可以由不同的物理形式提供 ，包 用的材料 (钎料等)也表现出种类繁多和组成复杂的特 括棒 、锭 、丝 、粉末 、箔片、焊球和焊柱 、钎料膏 以及熔融 态钎料等 点。从被连接对象的尺寸特征来看 ，小、细 、薄、精构成 了这类被连接对象最为鲜明的标志。例如 ：许多焊点的 在过去的 10多年里 ，工业界广泛研究了可以替代 尺寸已远小于 1mm ，连接对象可能是小于0．1mm的 锡铅钎料 的合金。目前 ，工业界倾 向于在回流焊工艺 中 凸点与厚度仅为几微米 的金属镀层 ：焊点与焊点的间 采用的三元共晶的Sn—Ag—Cu合金 (共品熔点约为 217 距也从 1mm到十几微米不等。并且 ，随着电子产品小 )，在波峰焊接中使用 Sn一 一Cu或 Sn一0．7Cu合金 型化、轻量化、高精度及高可靠性的要求，使得连接对 (共 晶熔点约为 227℃)。Sn—Cu合金在润湿性 、锡渣形 成 、典型加载条件下的可靠性方面均不如 Sn—Ag—Cu合 象的尺寸还在不断减小 ，亚微米与纳米尺度 的封装技