印刷錫膏粒徑分布對輥式印刷的影響-深圳市福英達
印刷錫膏粒徑分布對輥式印刷的影響
傳統的電子元件封裝都采用鋼網印刷技術將錫膏等焊料涂覆在焊盤上。有一種較為少見的錫膏印刷技術叫輥式印刷技術，這種技術使用一個輥筒將特定尺寸的錫膏印刷到特定位置。對于一些電子器件的的制備能夠適合輥式印刷的應用，例如發光器件，薄膜晶體管，太陽能電池，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并粘上錫膏，然后制造出與焊盤大小一致的小錫膏點。和鋼網印刷類似，輥式印刷也需要對錫膏的流變性進行控制以確保良好的印刷質量。
圖1. 輥式印刷流程。
輥式印刷能夠以低成本的優勢實現小焊點尺寸和細間距的錫膏點制備，因此認為是能夠實現細間距的焊料凸點陣列的重要手段。如果需要制備焊料凸點陣列，流變性是不得不考慮的印刷因素。Son等人通過調整SAC305錫膏粒徑分布來研究焊料流變性。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。配備好的錫膏會測試流變性和顆粒間相互作用。
表1. 實驗錫膏成分參數。
剪切速率和粘度變化
對于添加了少量分散劑的混合微納米SAC305錫膏(S系列)來說，當剪切速率加大的時候，錫膏的納米級顆粒成分越多，冪律指數越小，呈現出來的粘度變化就越大，也就是剪切變稀更加明顯。而且納米顆粒數量增加會占據原本的微米顆粒位置。由于納米顆粒之間的范德華力更強，大量的納米顆粒更容易形成團聚體，勢必對流變性造成影響。
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，且冪律指數下降的更慢。總而言之可以說納米顆粒的數量和團聚體對剪切變稀效應影響很明顯。
圖2. S系列錫膏(上)和D系列錫膏(下)剪切強度變化。
納米顆粒的團聚體可以施加更類固體的彈性性質，并且納米顆粒的表面積太大會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致錫膏流動對剪切力的響應受阻，這使得焊膏具備高粘性。因而錫膏的流動性下降。Son等人認為將冪律指數控制在0.7以下并且盡可能減少團聚體對改善印刷效果更為有利。Son等人使用D2號SAC305錫膏成功使用輥式印刷技術制備高度接近38μm的焊料凸點陣列。
深圳市福英達能夠為客戶提供用于倒裝焊接微凸點的超微錫膏焊料，可通過鋼網印刷技術制備焊料凸點。回流后焊點尺寸均勻，凸點高度一致性高。
參考文獻
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.
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