新一代绿色电子封装材料_下游前沿_资讯

无铅焊料
    传统锡铅焊料虽然有很多优点，但是铅溶入地下水后，会对人类和环境有极大的毒害；而且它还存在剪切强度低、抗蠕变和热疲劳性能差等不足，无法满足环保和高可靠性的需求。于是研究开发无铅焊料是近年来比较热门的方向，很多组织和公司纷纷推出系列禁用提案、环保产品。
    1. 熔化温度范围。　封装互连中涉及锡铅合金的有三种基本类型，应用锡铅和无铅合金所要求的工艺温度一般高于焊料熔化温度的20~30℃。晶片、芯片、模块、板卡的材料和结构等对温度都有一个敏感范围，另外高温会导致元件、板卡涂层金属的溶解迅速，加快金属间化合物的生长和焊点失效。温度的升高，使焊接工艺窗口变窄，损坏元件和板卡的可能性剧增。例如第3 类型互连中，PCB（FR4）和元件的高耐受温度分别为240℃和235℃。无铅合金的温度一般不得超过215℃，否则，元件的爆米花效应和分层等热破坏问题就会很突出。美国国家制造科学研究中心（NCMS）经过三年多的信息收集和研究，推荐了79 种低、中、高温不同用途的无铅焊料，认为42Sn58Bi（139℃）、91.7Sn3.5Ag4.8Bi（210－215℃）和96.5Sn3.5Ag（221℃）综合性能较好，适合于不同要求的SMT 应用。
    2.机械、热疲劳性能：Hwang,J.S 对用于第3类型互连的各种合金系做了各种优化设计，并在机械热疲劳方面展开了深入研究[5-6]。提出在材料方面强化办法有：掺杂非合金化夹杂物、微观结构强化、合金化强化以及填料的宏观复合等。其合金系屈服强度、抗拉强度、断裂塑性应变、塑性性能、弹性模量等机械性能指标接近甚至远远超过63Sn37Pb。而与可靠性密切相关的热疲劳性能也远远超过63Sn37Pb（99.3Sn0.7Cu除外）。
    3. 焊角翘起：这是无铅通孔焊接的一个突出问题。虽然SnBiAg 系合金是个较好的选择，但是发生焊角翘起的可能性也严重。在通孔焊接过程中，面对Cu 焊盘区域的凝固受阻，热便顺着焊盘内部的孔壁传导，致使在焊接的后阶段还有很大的热量；另外枝晶的形成使得界面处形成富Bi 区；同时焊料/Cu 引脚与PCB 之间热膨胀失配会产生应力；这些都是导致翘起的原因。解决问题的方法有改变阻焊层和焊盘设计、调整焊料成分、快速冷却等。
    4.其它方面：合金的选用还涉及资源、成本物理性能等多个方面。