環(huán)氧助焊劑對Sn42Bi58性能的影響-深圳福英達(dá)
環(huán)氧助焊劑對Sn42Bi58性能的影響-深圳福英達(dá)
隨著半導(dǎo)體技術(shù)發(fā)展，電子封裝中電子器件有著小型化的趨勢，因此焊點的可靠性變得越來越重要。當(dāng)焊點尺寸減小和焊接溫度提高，界面IMCs生長速度快。由于脆性IMCs過度生長，焊點的抗跌落，剪切和熱循環(huán)性能會下降。Sn42Bi58錫膏是一種共晶錫膏，能夠應(yīng)用在低溫焊接（低熱沖擊）的環(huán)境，且能提供良好的屈服強(qiáng)度，抗蠕變性能。
環(huán)氧助焊劑
然而由于Sn42Bi58錫膏容易發(fā)生Bi富集并會導(dǎo)致焊點的可靠性降低，因此需要采用一種提高焊點強(qiáng)度的手段。Li等人提出在Sn42Bi58錫膏體系中加入可固化環(huán)氧樹脂來制備樹脂增強(qiáng)復(fù)合錫膏。環(huán)氧基錫膏的合金成分在銅片上熔融固化后，環(huán)氧樹脂會固化包裹焊點。Li等人對比了環(huán)氧基焊膏和傳統(tǒng)錫膏的潤濕性，焊點的剪切強(qiáng)度和導(dǎo)電性。
環(huán)氧基Sn42Bi58錫膏性能
潤濕性
從下圖可以看出，環(huán)氧基Sn42Bi58焊點的表面有一層固化的環(huán)氧外殼，且焊接形成的潤濕角在20°左右，遠(yuǎn)遠(yuǎn)小于普通Sn42Bi58錫膏。在預(yù)熱和線性加熱階段，環(huán)氧樹脂的粘度隨著溫度的升高而迅速降低。助焊劑流動性因此提高，這有利于助焊劑更好的擴(kuò)展，從而提高基材的潤濕性。
圖1. 環(huán)氧錫膏和普通錫膏在銅片上的潤濕角。
剪切強(qiáng)度
環(huán)氧樹脂能有效地將Sn42Bi58焊點的推力提高約25%，對提高焊點的結(jié)合強(qiáng)度起到了一定的作用。在Sn42Bi58焊點周圍有一個連續(xù)的固化環(huán)氧層，在受到剪切作用時環(huán)氧樹脂能夠吸收外力并首先剪切斷裂，表明環(huán)氧樹脂可以有效的吸收部分外力，增強(qiáng)焊點整體的剪切強(qiáng)度。此外溫度對環(huán)氧樹脂強(qiáng)度有明顯影響，180℃便可讓環(huán)氧樹脂固化程度達(dá)到最佳。
圖2. (a)環(huán)氧錫膏和普通錫膏剪切強(qiáng)度; (b)環(huán)氧錫膏在不同溫度下的剪切強(qiáng)度。
電導(dǎo)率
對比環(huán)氧Sn42Bi58錫膏和普通Sn42Bi58錫膏可以發(fā)現(xiàn)，兩者的電導(dǎo)率相似，因此可以認(rèn)為固化后的環(huán)氧樹脂對焊點導(dǎo)電能力幾乎不會有負(fù)面作用。
圖3. 環(huán)氧錫膏和普通錫膏。
福英達(dá)錫膏
為了滿足市場對高可靠性能焊點的需求，深圳福英達(dá)自主研發(fā)了剪切強(qiáng)度和導(dǎo)電優(yōu)秀的環(huán)氧基錫膏產(chǎn)品。
參考文獻(xiàn)
Liu, X.G., Yang, X.J., He, D.Y. & Ma, L.M. (2023). Study on the properties of epoxy-based Sn-58Bi solder joints. Microelectronics Reliability, vol.148.
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