环氧助焊剂对Sn42Bi58性能的影响-深圳福英达
环氧助焊剂对Sn42Bi58性能的影响-深圳福英达
随着半导体技术发展，电子封装中电子器件有着小型化的趋势，因此焊点的可靠性变得越来越重要。当焊点尺寸减小和焊接温度提高，界面IMCs生长速度快。由于脆性IMCs过度生长，焊点的抗跌落，剪切和热循环性能会下降。Sn42Bi58锡膏是一种共晶锡膏，能够应用在低温焊接（低热冲击）的环境，且能提供良好的屈服强度，抗蠕变性能。
环氧助焊剂
然而由于Sn42Bi58锡膏容易发生Bi富集并会导致焊点的可靠性降低，因此需要采用一种提高焊点强度的手段。Li等人提出在Sn42Bi58锡膏体系中加入可固化环氧树脂来制备树脂增强复合锡膏。环氧基锡膏的合金成分在铜片上熔融固化后，环氧树脂会固化包裹焊点。Li等人对比了环氧基焊膏和传统锡膏的润湿性，焊点的剪切强度和导电性。
环氧基Sn42Bi58锡膏性能
润湿性
从下图可以看出，环氧基Sn42Bi58焊点的表面有一层固化的环氧外壳，且焊接形成的润湿角在20°左右，远远小于普通Sn42Bi58锡膏。在预热和线性加热阶段，环氧树脂的粘度随着温度的升高而迅速降低。助焊剂流动性因此提高，这有利于助焊剂更好的扩展，从而提高基材的润湿性。
图1. 环氧锡膏和普通锡膏在铜片上的润湿角。
剪切强度
环氧树脂能有效地将Sn42Bi58焊点的推力提高约25%，对提高焊点的结合强度起到了一定的作用。在Sn42Bi58焊点周围有一个连续的固化环氧层，在受到剪切作用时环氧树脂能够吸收外力并首先剪切断裂，表明环氧树脂可以有效的吸收部分外力，增强焊点整体的剪切强度。此外温度对环氧树脂强度有明显影响，180℃便可让环氧树脂固化程度达到最佳。
图2. (a)环氧锡膏和普通锡膏剪切强度; (b)环氧锡膏在不同温度下的剪切强度。
电导率
对比环氧Sn42Bi58锡膏和普通Sn42Bi58锡膏可以发现，两者的电导率相似，因此可以认为固化后的环氧树脂对焊点导电能力几乎不会有负面作用。
图3. 环氧锡膏和普通锡膏。
福英达锡膏
为了满足市场对高可靠性能焊点的需求，深圳福英达自主研发了剪切强度和导电优秀的环氧基锡膏产品。
参考文献
Liu, X.G., Yang, X.J., He, D.Y. & Ma, L.M. (2023). Study on the properties of epoxy-based Sn-58Bi solder joints. Microelectronics Reliability, vol.148.
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