使用低溫錫鉍環(huán)氧錫膏提升封裝可靠性與效率-深圳福英達
使用低溫錫鉍環(huán)氧錫膏提升封裝可靠性與效率
低溫錫膏在電子工業(yè)中的應(yīng)用正在逐漸受到關(guān)注，尤其是隨著集成電路元件的微型化和I/O數(shù)量的增加。傳統(tǒng)的無鉛SAC焊接回流工藝雖然普遍使用，但高溫度容易導(dǎo)致可靠性問題，包括工藝良率低、熱循環(huán)性能差等，這些問題往往與翹曲有關(guān)。
圖1. 傳統(tǒng)SAC焊料由于焊接溫度過高易出現(xiàn)翹曲不良問題
低溫錫膏可有效解決翹曲問題，業(yè)界通常使用錫鉍合金來提高工藝良率、消除枕頭效應(yīng)和提高返工良率。然而，在大多數(shù)應(yīng)用中，錫鉍合金的強度通常不足以取代無鉛（SAC）和共晶錫鉛合金。為了增強錫鉍焊點的強度、機械性能和可靠性，一種有效的方法是在錫鉍合金焊料中使用環(huán)氧樹脂代替錫膏中的松香樹脂，環(huán)氧樹脂膠在焊接后殘留并固化，起到補強焊點、防護和增強的作用。
環(huán)氧錫膏（錫膠）的外觀和使用工藝與錫膏基本相同，它同樣經(jīng)過印刷點膠等工藝方式在焊盤上施膠，然后在貼片對位后進行加熱焊接。在加熱過程中，合金粉末首先熔化收縮，與焊盤形成冶金連接，隨后熱固膠發(fā)生交聯(lián)反應(yīng)固化，冷卻后完成器件的封裝。
圖2.環(huán)氧錫膏與錫膏工藝對比
環(huán)氧錫膏方案簡化了封裝工序，焊接后無需清洗和填充膠，從而節(jié)約了封裝工藝時間和成本。該方案非常適用于高密度微細(xì)間距，形成微凸點，有效解決了鋼網(wǎng)開孔印刷的極限及巨量轉(zhuǎn)移問題。對機械可靠性要求較高的器件封裝應(yīng)用也非常適用。
圖3中環(huán)氧錫膏（錫膠）焊接剪切強度（與錫膏對比）表明，環(huán)氧錫膏焊接后的固化強度不僅包括冶金連接力，還增加了熱固膠的膠合力。相同合金條件下，環(huán)氧錫膏的剪切強度相對于錫膏可增加20~40%，尤其在微小器件連接方面，這種增強作用更為顯著。這有效解決了低溫合金錫膏脆性和焊料“吃金”（焊料侵蝕掉鍍層）的問題。
圖3.環(huán)氧錫膏（錫膠）焊接剪切強度（與錫膏對比）
圖4錫膠表面絕緣電阻（與錫膏對比），根據(jù)JIS Z3197-2012標(biāo)準(zhǔn)，環(huán)氧錫膏在85℃ 85%RH、50V下經(jīng)過168小時的測試，相對于錫膏在表面絕緣電阻方面表現(xiàn)更優(yōu)。這進一步證實了環(huán)氧錫膏在電子器件應(yīng)用中具有更出色的性能。
圖4.錫膠表面絕緣電阻（與錫膏對比）JIS Z3197-2012：85℃ 85%RH，50V，@168H
總而言之，通過采用低溫錫鉍環(huán)氧錫膏，不僅可以提高焊接工藝的可靠性和效率，還能夠適應(yīng)越來越微小化的電子元件和更高要求的機械性能，為電子工業(yè)的進一步發(fā)展提供了可靠的解決方案。
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