环氧锡膏/锡胶的特点有哪些?
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环氧锡膏/锡胶的特点有哪些?
随着焊接无铅化的持续推进，目前封装市场主流使用的锡膏多是无铅类型的，包括锡银铜锡膏，锡铋锡膏等。近些年来，普通的锡膏基本采用松香作为助焊剂成分。该种助焊剂活性好，润湿效果好而受到欢迎。但是高活性带来的是焊接残留问题，如果清洗不彻底，会对锡膏焊点可靠性造成长期的影响。因此环氧基锡膏开始问世。环氧树脂锡膏和松香剂锡膏有着相同的目的，就是起到固晶/芯片键合和形成电通路作用。
表1. 环氧锡膏和常规锡膏应用流程。
环氧锡膏同样含有合金焊粉，但是使用环氧树脂作为助焊剂，配上有机酸，醇类溶剂等组分，可以去除焊粉和焊盘金属表面的氧化层。常见的环氧锡膏/锡胶包括了锡银铜系列，锡铋系列和各向异性导电胶。相比于松香助焊剂，环氧树脂在焊接后不需要清洗。环氧树脂在加热过程中熔化铺展在焊盘上，当环氧树脂冷却时，粘度迅速上升并形成致密粘连结构，保护焊点不受外界环境影响。当施加剪切力的时候，热固胶首先受到外力作用，缓解了焊点受到的剪切力。因此能够有效的保护焊点并增强焊点剪切强度。Wyung et al. 将传统共晶SnBi锡膏和环氧共晶SnBi锡膏制成的焊点的剪切强度进行比较，发现环氧锡膏焊点剪切强度几乎是传统锡膏的两倍。
图1. 传统共晶SnBi锡膏 (SB) 和环氧共晶SnBi锡膏 (SB-E) 剪切强度对比, (Wyung et al., 2014)。
图2. 传统共晶SnBi锡膏 (SB) 和环氧共晶SnBi锡膏 (SB-E) 跌落性能对比, (Wyung et al., 2014)。
由于含铋锡膏不可避免遇到脆性问题，因此需要进行跌落测试检测跌落性能。由图2可以看到，共晶SnBi环氧树脂锡膏的跌落次数明显高于普通共晶SnBi锡膏。因此，环氧助焊剂对改善抗跌落性能方面发挥了重要作用。
各向异性导电胶是一种环氧锡膏，环氧树脂能够在焊点处形成热固胶，将焊料球包裹在其中，起到了增强剪切强度，抗腐蚀能力的作用。同时，由于每个焊点间留有空隙，形成的封装结构横向不导电而纵向导电良好，即各向异性导电。
图3. 常规锡膏(左)和环氧锡膏(右)应用示意图。
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参考文献
Myung, W.R., Kim, Y. & Jung, S.B. (2014), “Mechanical property of the epoxy-contained Sn–58Bi solder with OSP surface finish”, Journal of Alloys and Compounds, vol.615, pp. 5411-5417.
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