不同焊料型號對焊料沾潤性的影響分析

南通富士通微電子股份有限公司 石海忠 虞國良 周小標(biāo)

不同焊料型號對焊料沾潤性的影響分析

南通富士通微電子股份有限公司 石海忠 虞國良 周小標(biāo)

功率器件所用露銅框架的工藝重點(diǎn)在于焊料沾潤性。文中通過主要不同焊料型號的沾潤性試驗(yàn)，分析了不同焊料型號在露銅框架表面的沾潤性差異，從而為露銅框架正確選用焊料型號提供依據(jù)，從而推進(jìn)露銅框架的快速應(yīng)用。

框架；焊料；沾潤性

1 引言

隨著電子產(chǎn)品終端用戶對質(zhì)量和降本要求的提升，功率器件所用框架逐漸開始啟用露銅框架，以改善框架和塑封料之間的分層，提升可靠性。同時(shí)框架表面不再實(shí)施電鍍后也降低了框架成本，但是框架露銅表面對焊料的沾潤性影響程度需要進(jìn)一步確認(rèn)。

2 實(shí)驗(yàn)條件及焊料沾潤性測試

在對露銅框架表面進(jìn)行焊料沾潤性測試前，先選擇一種功率器件上所用代表性露銅框架，然后選擇業(yè)內(nèi)知名焊料公司的三款代表性焊料合金型號，分別是PbSn10（高鉛豁免）、PbSn2Ag2.5（高鉛豁免）、SnAg3.5（無鉛）。焊料沾潤性測試指標(biāo)采用焊料擴(kuò)展開的直徑D與高度H的比值K（K=D/H），見圖1所示。焊料沾潤性測試所用熱機(jī)軌道參見圖2焊料融化的軌道示意圖。測試后K值越大，表示該種焊料在露銅框架表面的沾潤性越好，反之表示該種焊料在框架表面的沾潤性越差，需要采取必要的改善措施。

圖1 焊料沾潤性測試指標(biāo)

圖2 焊料融化的軌道示意圖

在露銅框架表面進(jìn)行沾潤性測試過程中，除了焊料的合金成分和對應(yīng)的工作溫度不同外，其它條件都保持相同，如同一家公司的同款露銅框架、同一家公司的三款焊料型號、同一臺裝片熱機(jī)、露銅框架載片臺表面送入等量的焊料長度、軌道內(nèi)通入氫氮保護(hù)氣等。測試時(shí)選取未開封的新鮮框架和焊料樣品，避免氧化或污染。焊料沾潤性樣品測試各30只，對所測量值進(jìn)行處理后記錄在表1 焊料沾潤性測試指標(biāo)K值表中。

表1 焊料沾潤性測試指標(biāo)K值表

焊料型號PbSn10在露銅框架表面的沾潤性見圖3，焊料型號PbSn2Ag2.5在露銅框架表面的沾潤性見圖4，焊料型號SnAg3.5在露銅框架表面的沾潤性見圖5。

圖3 PbSn10焊料沾潤性

圖4 PbSn2Ag2.5 焊料沾潤性

圖5 SnAg3.5 焊料沾潤性

圖6 不同焊料型號的沾潤性對比

3 焊料沾潤性實(shí)驗(yàn)結(jié)果的分析

從表1焊料沾潤性測試指標(biāo)K值表中發(fā)現(xiàn)，三種焊料型號在露銅框架表面的沾潤性指標(biāo)K值都達(dá)到規(guī)范值，將K值進(jìn)行直方圖分析后，從圖6不同焊料型號的沾潤性對比中發(fā)現(xiàn)，焊料型號PbSn10和PbSn2Ag2.5之間的平均K值非常接近，說明此兩種焊料型號在露銅框架表面的沾潤性接近、差異??；而焊料型號SnAg3.5的平均K值和初始能力值雖然都符合要求，但是焊料沾潤性平均K值還是明顯小于焊料型號PbSn10和PbSn2Ag2.5約23%，說明其在露銅框架表面的焊料沾潤性明顯偏低，有必要進(jìn)行工藝改進(jìn)或優(yōu)化，以改善其在露銅框架表面的沾潤性。

4 結(jié)束語

從焊料沾潤性試驗(yàn)結(jié)果表明，焊料型號PbSn10和PbSn2Ag2.5對露銅框架的沾潤性影響非常小，可以滿足露銅框架的應(yīng)用。而焊料型號SnAg3.5對露銅框架表面的沾潤性明顯比PbSn10或PbSn2Ag2.5差得多，所以后續(xù)有必要對焊料型號SnAg3.5再進(jìn)行工藝優(yōu)化，或者對露銅框架表面的質(zhì)量等進(jìn)行優(yōu)化，使其在露銅框架上實(shí)現(xiàn)批量應(yīng)用。

[1]李松,電子封裝焊料潤濕性的研究[D]．華中科技大學(xué), 2006．

[2]師阿維,柳瑞清,銅加工及引線框架材料的研究開發(fā)現(xiàn)狀[J]．銅業(yè)工程,2011．

[3]范莉,劉平,賈淑果,田保紅,張毅,銅基引線框架材料研究進(jìn)展[J]．材料開發(fā)與應(yīng)用,2008．

石海忠（1969—），男，江蘇南通人，高工，碩士學(xué)歷，集成電路工程碩士學(xué)位。多次參與國家、省市項(xiàng)目的研發(fā)，并獲得省市科技進(jìn)步獎和發(fā)明專利。主要研究方向?yàn)榉庋b工藝的開發(fā)和應(yīng)用。