電子焊料及在釬焊過程中的行為
電子釬焊又稱“微連接”,其特點是由于被連接對象尺寸微小精細而與普通焊接有著顯著區別,在傳統焊接技術中可以忽略的某些因素,如溶解量、擴散層厚度、表面張力、應變量等將對微連接的焊接性、焊接質量產生重要影響。隨著微電子技術的迅猛發展,尤其是芯片和超大規模集成電路的突破,使微連接已由微細特征進入顯微特征,這就使得連接工藝趨于多樣化,連接設備趨于精密化,連接技術趨于復雜化。
電子精密連接主要采用軟釬焊,包括烙鐵焊、浸漬焊、波峰焊、回流焊、B G A(球柵陣列)焊,還包括凸點連接的熱壓焊、超聲焊、熱壓超聲焊及擴散釬焊等等。所用的焊料主要是錫基合金,包括由Sn、Pb、Sb、Cu、B i、In、A g、A u等形成的二元、三元、四元系合金,這些合金主要制成錠、條、棒、絲、板、帶、箔、片、球、粉、膏等制品使用。
無論采用哪一種釬焊方法和焊料制品,其共同之處都是采用在低于母材固相線溫度條件下將焊料熔化,讓液態焊料在母材的間隙中或表面上產生潤濕和毛細流動而填充間隙或鋪展,同時在液態焊料與固態母材的界面之間產生溶解、擴散以致生成中間金屬化合物(IM C),當熱源離開以后,液態焊料隨之冷卻、凝固而實現金屬的鍵合接頭。
釬焊時,一般根據熔化溫度來選擇焊料,生產實踐中往往根據液態焊料充分浸潤間隙而使接頭“天衣無縫”作為釬焊良好的判據。在釬焊熱循環過程中焊料的行為主要表現為相態變化,但在焊料相變過程中發生著一系列界面物理化學反應,這些反應始于固態焊料的熔化,終于液態焊料的凝固。因此可以進一步將焊料的行為分為熔化、界面反應(包括潤濕、流動、填充、鋪展、溶解、擴散等)、凝固結晶三個階段,而其中最重要的是界面反應。液態焊料的潤濕和擴散一般只在母材表面幾微米至幾十微米以內進行,表明釬焊過程中焊料的工藝性能除熔化和結晶以外主要是指液態焊料的物理化學性質。