環氧助焊劑對Sn42Bi58性能的影響-深圳福英達
環氧助焊劑對Sn42Bi58性能的影響-深圳福英達
隨著半導體技術發展，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，剪切和熱循環性能會下降。Sn42Bi58錫膏是一種共晶錫膏，能夠應用在低溫焊接（低熱沖擊）的環境，且能提供良好的屈服強度，抗蠕變性能。
環氧助焊劑
然而由于Sn42Bi58錫膏容易發生Bi富集并會導致焊點的可靠性降低，因此需要采用一種提高焊點強度的手段。Li等人提出在Sn42Bi58錫膏體系中加入可固化環氧樹脂來制備樹脂增強復合錫膏。環氧基錫膏的合金成分在銅片上熔融固化后，環氧樹脂會固化包裹焊點。Li等人對比了環氧基焊膏和傳統錫膏的潤濕性，焊點的剪切強度和導電性。
環氧基Sn42Bi58錫膏性能
潤濕性
從下圖可以看出，環氧基Sn42Bi58焊點的表面有一層固化的環氧外殼，且焊接形成的潤濕角在20°左右，遠遠小于普通Sn42Bi58錫膏。在預熱和線性加熱階段，環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展，從而提高基材的潤濕性。
圖1. 環氧錫膏和普通錫膏在銅片上的潤濕角。
剪切強度
環氧樹脂能有效地將Sn42Bi58焊點的推力提高約25%，對提高焊點的結合強度起到了一定的作用。在Sn42Bi58焊點周圍有一個連續的固化環氧層，在受到剪切作用時環氧樹脂能夠吸收外力并首先剪切斷裂，表明環氧樹脂可以有效的吸收部分外力，增強焊點整體的剪切強度。此外溫度對環氧樹脂強度有明顯影響，180℃便可讓環氧樹脂固化程度達到最佳。
圖2. (a)環氧錫膏和普通錫膏剪切強度; (b)環氧錫膏在不同溫度下的剪切強度。
電導率
對比環氧Sn42Bi58錫膏和普通Sn42Bi58錫膏可以發現，兩者的電導率相似，因此可以認為固化后的環氧樹脂對焊點導電能力幾乎不會有負面作用。
圖3. 環氧錫膏和普通錫膏。
福英達錫膏
為了滿足市場對高可靠性能焊點的需求，深圳福英達自主研發了剪切強度和導電優秀的環氧基錫膏產品。
參考文獻
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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