摘要
深圳市福英達(dá)工業(yè)技術(shù)有限公司基于本公司專利提出了一種全新的微電子與半導(dǎo)體封裝二次回流方案：用普通的SAC305焊錫膏或者SAC0307焊錫膏做為元器件封裝的一次回流焊錫膏，F(xiàn)L系列低溫高強(qiáng)度焊錫膏作為二次回流焊錫膏。焊點(diǎn)強(qiáng)度具有與SAC焊錫膏系列合金強(qiáng)度相近的焊點(diǎn)，從而完美的解決元器件與線路板的二次回流無鉛焊錫膏合金選料問題，同樣對(duì)于需要雙面二次回流的線路板，也得到了完美的解決方案。

關(guān)鍵詞
二次回流焊,無鉛焊錫膏,高強(qiáng)度低溫?zé)o鉛焊料,回流溫度曲線,解決方案

一、二次回流工藝對(duì)無鉛焊錫膏提出的要求
在微電子與半導(dǎo)體封裝行業(yè)錫膏使用過程中，許多元器件和線路板都會(huì)遇到二次回流問題，即對(duì)芯片或者元器件進(jìn)行封裝焊接后，該元器件要經(jīng)過第二次回流焊接連接在線路板上；或者線路板單面焊接了一些元器件后，另一面也要焊接其他的元器件，又要進(jìn)行第二次焊接。這帶來的問題是兩次回流焊接的焊錫膏不能是熔點(diǎn)一致的焊錫膏，且要求具有相同或者相近的焊接強(qiáng)度。傳統(tǒng)的二次回流都是采用高鉛的焊錫膏，如Pb92.5Sn5Ag2.5來焊接，第一次回流焊熔點(diǎn)290-310℃，那么在元器件焊到線路板上的第二次回流時(shí)，無論是采用行業(yè)內(nèi)常用的無鉛SAC305焊錫膏、有鉛Sn63Pb37焊錫膏、或者是低溫?zé)o鉛Bi58Sn42焊錫膏，其峰值回流溫度都不會(huì)超過高鉛焊錫膏Pb92.5Sn5Ag2.5 的熔點(diǎn)290-310℃.這也是在全球焊料無鉛化已經(jīng)20年的情形下，為什么高鉛焊錫膏仍在某些領(lǐng)域得到豁免的原因。
隨著人工智能、物聯(lián)網(wǎng)和穿戴式電子產(chǎn)品日益輕薄小的微型化進(jìn)展，和國際微電子與半導(dǎo)體封裝行業(yè)對(duì)無鉛化的要求越來越高，甚至是軍工行業(yè)，也提出了全產(chǎn)品無鉛化的呼聲，高鉛焊錫膏產(chǎn)品Pb92.5Sn5Ag2.5的應(yīng)用將逐步受到限制，也就對(duì)無鉛高溫焊錫膏提出了迫切的要求，成為全球微電子與半導(dǎo)體封裝焊料界關(guān)注的熱點(diǎn)。

二、傳統(tǒng)的二次回流焊無鉛焊錫膏解決方案及其弊端
由于金屬相圖的約束，可供焊料界選擇的焊錫膏合金種類十分有限，在無鉛高溫的范圍內(nèi)，目前可提供的合金僅有SnSb 10焊錫膏，熔點(diǎn)（242-255℃）；SnSb5 焊錫膏，熔點(diǎn)（245℃）；BiAgX焊錫膏，熔點(diǎn)（262℃）幾種。但由于金屬銻（Sb）在西方也受到限制，認(rèn)為它是與鉛同類型的對(duì)人體有害的重金屬，故這幾種合金也受到限制，況且SnSb10焊錫膏、SnSb5焊錫膏的熔點(diǎn)只比常用的SAC305焊錫膏或者SAC0307焊錫膏高出20℃不到，又不是共晶合金，具有一定的熔程（固相線和液相線不重合），它們的使用并沒有得到廣泛的認(rèn)可，BiAgX焊錫膏合金熔點(diǎn)可以達(dá)到262℃，已超過SAC焊錫膏系列回流峰值點(diǎn)255℃，又是無鉛焊錫膏，可以滿足二次回流對(duì)焊錫膏的溫度需要，但該合金以金屬鉍為基體，強(qiáng)度低，傳熱性能差，也只能用在某些特定的場合來滿足二次回流的要求。
如何解決無鉛焊料二次回流的溫度問題，傳統(tǒng)的思路是在合金種類中尋找熔點(diǎn)高于現(xiàn)有SAC焊錫膏系列合金回流峰值溫度的合金，當(dāng)然我們可以找到一個(gè)理想的共晶合金，即Au80Sn20，金錫錫膏熔點(diǎn)為280℃，且具有良好的強(qiáng)度和高可靠性，已被應(yīng)用到高端光電部件和軍工領(lǐng)域，但它高昂的價(jià)格，使其無法廣泛應(yīng)用于民用消費(fèi)品電子領(lǐng)域。

三、深圳福英達(dá)基于高強(qiáng)度低溫?zé)o鉛焊錫膏提出的二次回流焊錫膏解決方案
深圳市福英達(dá)工業(yè)技術(shù)有限公司基于本公司專利《微米/納米顆粒增強(qiáng)型復(fù)合焊料及其制備方法201711280945.3》開發(fā)的低溫高強(qiáng)度焊錫膏合金FL系列，提出了一種全新的微電子與半導(dǎo)體封裝二次回流方案： FL系列低溫高強(qiáng)度焊錫膏合金的回流峰值溫度不超過200℃，且以錫鉍合金為主的經(jīng)微納米粒子強(qiáng)化的焊點(diǎn)強(qiáng)度可達(dá)到SAC305的80-90%。如圖1所示，不同種類焊錫膏合金焊點(diǎn)的疲勞沖擊強(qiáng)度。

圖1 不同焊錫膏合金焊點(diǎn)的疲勞沖擊強(qiáng)度

我們可以用普通的SAC305焊錫膏或者SAC0307焊錫膏做為元器件封裝的一次回流焊錫膏，回流峰值溫度245-260℃，如圖2，福英達(dá)超微錫膏FTP-305焊錫膏回流曲線，相比高溫焊料Pb92.5Sn5Ag2.5 降低了50℃以上，

圖2 福英達(dá)超微錫膏FTP-305回流曲線

圖3 市場主流高鉛錫膏回流曲線

同時(shí)SAC焊錫膏系列焊料已經(jīng)是業(yè)界使用了20多年成熟合金，其可靠性得到了試驗(yàn)和實(shí)踐。這樣再使用深圳市福英達(dá)工業(yè)技術(shù)有限公司的專利焊錫膏合金FL低溫高強(qiáng)度在共晶錫鉍合金作為第二次回流的焊錫膏合金，回流峰值溫度190-200℃，如圖4，福英達(dá)低溫高強(qiáng)度焊料FL200的回流曲線。這樣就可以得到第二次回流不影響第一次回流形成的焊點(diǎn)溫度，且第二次回流形成的焊點(diǎn)強(qiáng)度具有與SAC焊錫膏系列合金強(qiáng)度相近的焊點(diǎn)，從而完美的解決元器件與線路板的二次回流無鉛焊錫膏合金選料問題，同樣對(duì)于需要雙面二次回流的線路板，也得到了完美的解決方案。

圖4 福英達(dá)低溫高強(qiáng)度焊料FL200回流曲線

總結(jié)：
深圳福英達(dá)基于高強(qiáng)度低溫?zé)o鉛焊錫膏提出的二次回流焊錫膏解決方案，
1）可實(shí)現(xiàn)在較低溫度下完成二次回流；
2）焊錫膏中不使用銻、鉛等有害金屬；
3）實(shí)現(xiàn)與SAC焊錫膏幾乎同等的焊接強(qiáng)度；
4）節(jié)能環(huán)保

立足于創(chuàng)新，接近于實(shí)際，是深圳市福英達(dá)工業(yè)技術(shù)有限公司二次回流焊料方案的特色。

審核編輯 黃宇