錫膏合金比例對焊接凸點(diǎn)的影響

隨著I/O數(shù)量的增加，對具有更高性能的微小電子設(shè)備的高需求使得集成電路 (IC) 更加復(fù)雜，封裝技術(shù)也更迎來變革。隨著元件尺寸的減小，IC芯片與焊盤或印刷電路板的互連結(jié)構(gòu)需要用到焊料凸點(diǎn)陣列，從而減小凸點(diǎn)間距和尺寸。無鉛錫膏在封裝中大量使用，目前在焊接凸點(diǎn)工藝中是不可或缺的材料。主流無鉛錫膏包括了錫銀銅和錫鉍錫膏。無鉛焊料的特性會(huì)受到配方的影響，例如助焊劑和合金比例，進(jìn)而影響凸點(diǎn)的效果。

錫膏一般是由合金顆粒、助焊劑介質(zhì)和附加溶劑組成。不同的比例代表著不同的配方。Son et al. (2018)使用了不同配方的SAC305錫膏進(jìn)行反向膠印測試，通過輥毯將錫膏印刷在焊盤上制成凸點(diǎn)。測試錫膏成分如圖1所示。

圖1. 測試錫膏的成分比例。

錫膏合金顆粒比例對凸點(diǎn)外觀和粘度性質(zhì)有著很大的影響。如圖2所示，79wt％合金顆粒的錫膏印刷得到的凸點(diǎn)形狀不均勻且頂部粗糙，焊接性差。隨著合金含量增加到85wt%，印刷凸點(diǎn)的厚度逐漸增加。凸點(diǎn)呈均勻的半球形并且頂面更光滑。此外，在合金成分達(dá)到87wt%的時(shí)候才能觀察到明顯的剪切變稀特性，該特性很大程度決定了錫膏能夠順利通過印刷鋼網(wǎng)網(wǎng)孔。從圖3可知，隨著焊料合金成分上升，凸點(diǎn)電阻顯著下降而剪切強(qiáng)度迅速上升，意味著焊點(diǎn)的導(dǎo)電性和機(jī)械性能得到了大幅度提升。

圖2. 印刷錫膏凸點(diǎn)3D圖像和粘度變化圖，(a)合金79wt%, (b)合金91wt%, (c)合金83wt%, (d)合金85wt%, (e)粘度變化（Son et al., 2018)。

圖3. SAC305錫膏電阻和剪切強(qiáng)度 (Son et al., 2018)。

當(dāng)然，合金成分比例需要根據(jù)工藝進(jìn)行調(diào)整。過高的比例容易使錫膏潤濕性差，從而焊接效果降低。深圳市福英達(dá)致力于生成優(yōu)質(zhì)的無鉛超微錫膏，產(chǎn)品適用于各種工藝，例如印刷，點(diǎn)膠等。錫膏流變性良好，焊接后焊點(diǎn)可靠性強(qiáng)。歡迎咨詢了解。

參考文獻(xiàn)
Son, M.J., Kim, M., Lee, T.M., Kim, J., Lee, H.J., & Kim, I. (2018), “Mechanical and electrical properties of reverse-offset printed Sn-Ag-Cu solder bumps”, Journal of Material Processing Technology, vol.259, pp.126-133.


審核編輯 黃宇