傳統(tǒng)的電子元件封裝都采用鋼網(wǎng)印刷技術(shù)將錫膏等焊料涂覆在焊盤(pán)上。有一種較為少見(jiàn)的錫膏印刷技術(shù)叫輥式印刷技術(shù)，這種技術(shù)使用一個(gè)輥筒將特定尺寸的錫膏印刷到特定位置。對(duì)于一些電子器件的的制備能夠適合輥式印刷的應(yīng)用，例如發(fā)光器件，薄膜晶體管，太陽(yáng)能電池，電池和傳感器等。輥式印刷的大致流程如下圖所示。需要用輥筒在錫膏上輥過(guò)并粘上錫膏，然后制造出與焊盤(pán)大小一致的小錫膏點(diǎn)。和鋼網(wǎng)印刷類(lèi)似，輥式印刷也需要對(duì)錫膏的流變性進(jìn)行控制以確保良好的印刷質(zhì)量。

圖1. 輥式印刷流程。

輥式印刷能夠以低成本的優(yōu)勢(shì)實(shí)現(xiàn)小焊點(diǎn)尺寸和細(xì)間距的錫膏點(diǎn)制備，因此認(rèn)為是能夠?qū)崿F(xiàn)細(xì)間距的焊料凸點(diǎn)陣列的重要手段。如果需要制備焊料凸點(diǎn)陣列，流變性是不得不考慮的印刷因素。Son等人通過(guò)調(diào)整SAC305錫膏粒徑分布來(lái)研究焊料流變性。Son等人以不同比例混合兩種不同尺寸范圍（0.5-2μm和40-380nm）的合金顆粒并制備錫膏。配備好的錫膏會(huì)測(cè)試流變性和顆粒間相互作用。

表1. 實(shí)驗(yàn)錫膏成分參數(shù)。

剪切速率和粘度變化

對(duì)于添加了少量分散劑的混合微納米SAC305錫膏(S系列)來(lái)說(shuō)，當(dāng)剪切速率加大的時(shí)候，錫膏的納米級(jí)顆粒成分越多，冪律指數(shù)越小，呈現(xiàn)出來(lái)的粘度變化就越大，也就是剪切變稀更加明顯。而且納米顆粒數(shù)量增加會(huì)占據(jù)原本的微米顆粒位置。由于納米顆粒之間的范德華力更強(qiáng)，大量的納米顆粒更容易形成團(tuán)聚體，勢(shì)必對(duì)流變性造成影響。

D系列是添加了更多分散劑的錫膏。分散劑對(duì)抑制納米顆粒積聚起到重要作用。粘度的變化和S系列相比更加平穩(wěn)，且冪律指數(shù)下降的更慢?？偠灾梢哉f(shuō)納米顆粒的數(shù)量和團(tuán)聚體對(duì)剪切變稀效應(yīng)影響很明顯。

圖2. S系列錫膏(上)和D系列錫膏(下)剪切強(qiáng)度變化。

納米顆粒的團(tuán)聚體可以施加更類(lèi)固體的彈性性質(zhì)，并且納米顆粒的表面積太大會(huì)與助焊劑成分有更多相互作用。納米顆粒和助焊劑的表面相互作用可能導(dǎo)致錫膏流動(dòng)對(duì)剪切力的響應(yīng)受阻，這使得焊膏具備高粘性。因而錫膏的流動(dòng)性下降。Son等人認(rèn)為將冪律指數(shù)控制在0.7以下并且盡可能減少團(tuán)聚體對(duì)改善印刷效果更為有利。Son等人使用D2號(hào)SAC305錫膏成功使用輥式印刷技術(shù)制備高度接近38μm的焊料凸點(diǎn)陣列。

深圳市福英達(dá)能夠?yàn)榭蛻?hù)提供用于倒裝焊接微凸點(diǎn)的超微錫膏焊料，可通過(guò)鋼網(wǎng)印刷技術(shù)制備焊料凸點(diǎn)?；亓骱蠛更c(diǎn)尺寸均勻，凸點(diǎn)高度一致性高。

參考文獻(xiàn)

Son, M,J., Kim, I.Y, yang, S.S., Lee, T.M & Lee H.J. (2016). “Employment of roll-offset printing for fabrication of solder bump arrays: Harnessing the rheological properties of lead-free solder pastes using particle size distribution”. Microelectronic Engineering, vol.164, pp.128-134.

審核編輯 黃宇