适应发展新需求的电子产品焊接技术

胡志勇

（中国电子科技集团公司第三十二研究所，上海201233）

摘要：随着电子技术日新月异的发展，信息化、网络化给人类社会和人们的日常生活都带来了深刻的变化。在电子行业的基础领域，最新的焊接材料开发是创新和专业技术发展的深层次表现。针对焊接技术的解决方案，诸如先进的粉末技术、功能强大的助焊剂配方、具有双重功能的材料（如环氧化物助焊剂），所有这些为满足消费品市场对电子产品更小、更快、更廉价提供了保障。

关键词：电子产品、焊接技术、焊料粉末、助焊剂

随着电子技术日新月异的发展，信息化、网络化给人类社会和人们的日常生活都带来了深刻的变化。物联网、云计算等新兴事物不断涌现，而这一切都离不开电子产品中焊接技术的发展。因为随着对电子产品微型化、便携化、多功能化和高可靠化的要求不断加强，面对新型封装器件的广泛应用，对传统的电子产品焊接技术提出了新的挑战，本文试图为应对这一挑战可能采取的，电子产品焊接工艺技术应对措施作一介绍。

1、电子产品焊接技术所面临的挑战

回顾现代电子产品的发展历史，可以看到电子组装行业总是面临着一系列严峻的挑战。事实表明，从电子元器件的通孔装配到SMT组装、从放弃CFC的清洗工艺，以及正在实现的无铅化焊接，都取得了很大的成功，而这些只是众多挑战中的一小部份。现如今，电子行业所面临的最大的挑战之一是最小化的挑战，也就是说面临着极端小型化时代的来临。虽然说元器件焊盘缩小的脚步在过去二十年里从来没有停息过，现在的研究开发所面临的急迫感却是过去从来没有过的。虽然说设计出非常微型化的封装，有着它自身所特有的需要解决的难题，而能够将这些只能从显微镜中才能观察到的元器件组成高性能、高可靠性的产品形态是留给电子装配专家们的一道难题。

在实验室环境中实现0201元器件和0.4mm的CSP器件的贴装是一件事，而将此工艺在大规模生产环境下稳定的实现生产，完全是另外一码事。许许多多的工艺变化因素是影响它稳定生产的重要原因，焊接工艺过程是非常复杂的。这不仅需要焊接材料能够适应极其细小的间隙尺寸要求和微型化的物理尺寸要求，它们还必须保持所有先前为满足现代化制造设备而建立起来的各种要求，其中包括无铅化的能力、适应较高的再流焊接温度、抗潮湿性能、具有宽泛的工艺窗口，以及许多其它的要求等。

这些新的技术要求对焊料的工艺规则形成了很大的压力，其中涉及到印刷模板的长宽比，以及对表面积和容量的新要求。在这里将介绍一些针对焊接材料方面的新研究内容，其范围从新型的粉末材料到活化剂，再延伸到助焊剂技术，所有这些内容都迎合了电子产品微型化的发展趋势。

随着超微细间距元器件的应用范围扩大，业界正从原先的0201元器件向01005元器件，以及0.4 mm CSP器件向 0.3 mm CSP器件方向发展，现普遍采用的3型焊膏将无法满足日益增加的微量涂布技术要求。然而，简单的考虑从3型焊膏向4型焊膏进行转换，同样也无法实现人们想要获取的效果。4型焊膏材料必须经过优化处理，只有这样才能满足微型化的发展需要。

在这个例子中，开展优化工作意味着更加严密的工艺控制，而不仅仅是指颗粒物的尺寸大小，同时也包括了那些颗粒物在材料内部的分布情况。然而，现如今的行业标准对于颗粒物最大尺寸的范围确定有点含糊，J-STD-006A标准规范较好地明确了颗粒物尺寸大小的范围。但是，近来有专家建议对分布范围进行缩小，减小颗粒物尺寸的上限可以防止一些问题的出现。

现如今的工作不仅聚焦于缩小4型颗粒物的分布和尺寸范围，同样也关注于以什么样的方式生产出这些粉末，并保持良好的表面光洁度，因为这个也是减少氧化作用的基本条件所在。4型焊膏材料所拥有的较小颗粒物面对较高的面积与体积比值，换句话说，这也增加了氧化作用的机会。如果不加以控制的话，氧化作用可能会导致各种各样问题出现，其中包括焊接不良、润湿不良，以及呈现葡萄串形状（更为严重的是后者），这种称呼以往很少听到。现如今的粉末生产技术己经能保持产品状态始终如一，具有光滑的表面，甚至于粉末颗粒物的直径尺寸小于35 µm。

减少颗粒物大小分布范围，可以使从印制模板上释放出来的焊膏非常的完整。较大尺寸的颗粒物很容易受到隙缝尺寸微型化的影响，由此会形成焊膏释放不充分，以及造成无法接受的缺陷现象存在。在新一代4型焊膏材料中，能有效地降低了焊膏颗粒物的上限和下限，这样就可以实现对拥有150 µm 隙缝的80 µm厚印刷模板的高速印刷，并且可以使之成为一项非常稳定可靠的工艺过程（见图1所示）。

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