因为专业

所以领先

客服热线
136-9170-9838
[→] 立即咨询
关闭 [x]
行业动态 行业动态
行业动态
了解行业动态和技术应用

无铅锡膏与有铅锡膏在芯片封装工艺中的应用与 锡膏助焊剂清洗剂介绍

👁 1757 Tags:无铅锡膏清洗剂有铅锡膏清洗剂芯片基板清洗剂

为您详细介绍无铅锡膏与有铅锡膏在芯片封装工艺中的应用对比。

这是一个在电子制造领域至关重要的话题,选择哪种锡膏直接影响产品的性能、可靠性、成本和合规性。

image.png

一、核心定义与背景

  1. 有铅锡膏 (Lead-based Solder Paste)

    • 主要成分:传统成分为锡-铅 (Sn-Pb),最常见的是 Sn63/Pb37(共晶锡膏,熔点为183°C)。铅的存在能显著改善锡合金的焊接性能和机械特性。

    • 背景:自电子行业诞生以来一直是绝对的主流,工艺成熟,可靠性经过长期验证。

  2. 无铅锡膏 (Lead-free Solder Paste)

    • 主要成分:不含铅,以锡为主,添加其他金属如银 (Ag)、铜 (Cu)、铋 (Bi)、锑 (Sb) 等。最常见的体系是 SAC 系列,如 SAC305 (Sn96.5/Ag3.0/Cu0.5,熔点为217-220°C)

    • 背景:主要受环保法规(如欧盟RoHS、中国《电子信息产品污染控制管理办法》)和健康诉求驱动,自2006年左右开始成为主流,是当前的行业标准。

二、应用对比详情

以下从多个维度对两者在芯片封装工艺中的应用进行对比。

对比维度有铅锡膏 (Sn-Pb)无铅锡膏 (如SAC)对比分析及对封装工艺的影响
1. 环保与法规不环保:含重金属铅,对环境和人体有害。环保:符合RoHS等全球环保法规。无铅是硬性要求。面向全球市场,特别是消费电子、汽车电子等领域,必须使用无铅工艺,否则产品无法上市。
2.   焊接温度较低:共晶点 183°C。回流焊峰值温度通常在 210-230°C较高:熔点在 217-220°C 以上。回流焊峰值温度通常需 235-250°C,甚至更高。无铅工艺对设备和器件是巨大挑战
• 能耗增加:炉子需要加热到更高温度。
• 器件耐热性:必须使用能承受更高温度的芯片和元器件(无铅器件)。
• PCB材料:基板必须使用更高Tg(玻璃化转化温度)的材料,以防变形、分层。
• 工艺窗口变窄:温度曲线控制要求更严格,否则易出现冷焊或过热损坏。
3.   焊接性能优异较差有铅工艺更“友好”,易于获得良好的焊点。无铅工艺需要优化焊膏配方(如助焊剂活性)和精确控制炉温曲线来弥补润湿性的不足。外观差异不影响机械性能,但给目检和AOI检测带来新标准。
• 润湿性好:扩展率高,爬锡效果好。• 润湿性较差:流动性不如有铅,扩展率低,可能需要更强的助焊剂
• 焊接牢固,焊点表面光滑明亮。• 焊点外观:表面较粗糙、暗淡,呈灰白色。
4.   机械可靠性良好:具有良好的抗疲劳特性和延展性,在热循环中能更好地承受应力。较优但存在争议取决于应用场景
• 强度更高:杨氏模量和抗拉强度通常优于有铅焊料。• 对于日常电子产品,无铅焊点的机械强度完全足够。
• 延展性差:更脆,在剧烈冲击或变形下易开裂。• 对于高频热循环(如汽车引擎舱)或机械冲击环境,需要精心设计合金成分(如掺入微量稀土元素)并严格控制工艺,甚至在某些高可靠性领域仍存在争议。
• IMC生长:高温下金属间化合物层生长更快,可能影响长期可靠性。
5.   成本较低较高无铅的综合成本高于有铅。虽然锡膏本身的价差在缩小,但背后的供应链(无铅器件、高Tg PCB)、设备升级和能耗成本构成了主要差异。
• 材料成本低:铅价格低廉。• 材料成本高:银等金属价格昂贵。
• 工艺成本低:温度低,能耗小,对设备和器件要求低。• 工艺成本高:能耗大,设备损耗快,需要耐高温的PCB和元件。
6.   应用领域受限绝对主流无铅已成为全球电子制造业的默认标准。有铅工艺仅存在于少数“豁免”领域或特定维修场景。
• 部分军工、航天、医疗设备:因对长期可靠性有极端要求且不受RoHS限制,仍在使用。• 消费电子(手机、电脑等)
• 维修与返工:在某些允许的场景下,因温度低、易操作而被采用。• 网络通信设备

• 汽车电子(绝大多数)

• 工业控制等绝大多数领域。

三、在芯片封装中的具体工艺考量

在芯片封装本身(如BGA、CSP、QFN的植球、贴装、回流焊)中,上述对比同样适用,但还有一些特定点:

  1. 晶圆凸点制作 (Wafer Bumping)

    • 早期广泛使用有铅焊料进行电镀或锡膏印刷制程。

    • 现在已全面转向无铅凸点,材料多为高铅(Pb含量>85%) 或SAC系列。注意:高铅焊料在某些封装内部结构中仍被RoHS豁免,因为其高熔点特性在后续封装层级焊接时不会熔化,能提供更好的机械支撑和可靠性。

  2. 倒装芯片 (Flip Chip)

    • 与凸点工艺紧密相关,无铅是主流选择。

  3. 封装体贴装 (Package on Board)

    • 这就是最常见的SMT贴片环节。封装好的芯片(如BGA)通过锡膏焊接到PCB上

    • 必须遵守“无铅匹配”原则:即无铅封装的焊球必须使用无铅锡膏来焊接,有铅封装的焊球使用有铅锡膏。混用(如无铅焊球+有铅锡膏)会导致合金成分不可控,形成低温共晶相,可靠性极差,是绝对禁止的

四、总结与选择建议

特性无铅锡膏有铅锡膏
趋势现在和未来的绝对主流逐渐被淘汰,仅限特定领域
驱动力环保法规、市场准入、企业社会责任
适用领域绝大多数商业、工业和消费类电子产品部分高可靠性军工、航天、医疗(RoHS豁免)
选择关键1. 合规性是首要前提。1. 仅用于法规允许的豁免领域。
2. 必须应对高温工艺带来的挑战。2.   利用其优异的工艺性和可靠性。
3. 需关注长期可靠性设计。

结论:
对于芯片封装工艺而言,无铅化是不可逆转的全球性趋势。选择无铅锡膏已不是一道选择题,而是一道必答题。工程师们的挑战不再是要不要用无铅,而是如何用好无铅——即通过优化合金配方、精细控制工艺参数、选用合适的基板和元件,来克服无铅焊接带来的高温、润湿性差和潜在脆性等问题,最终确保封装产品的质量和长期可靠性。

芯片封装前锡膏助焊剂清洗剂介绍:

水基清洗的工艺和设备配置选择对清洗精密器件尤其重要,一旦选定,就会作为一个长期的使用和运行方式。水基清洗剂必须满足清洗、漂洗、干燥的全工艺流程。

污染物有多种,可归纳为离子型和非离子型两大类。离子型污染物接触到环境中的湿气,通电后发生电化学迁移,形成树枝状结构体,造成低电阻通路,破坏了电路板功能。非离子型污染物可穿透PC B 的绝缘层,在PCB板表层下生长枝晶。除了离子型和非离子型污染物,还有粒状污染物,例如焊料球、焊料槽内的浮点、灰尘、尘埃等,这些污染物会导致焊点质量降低、焊接时焊点拉尖、产生气孔、短路等等多种不良现象。

这么多污染物,到底哪些才是最备受关注的呢?助焊剂或锡膏普遍应用于回流焊和波峰焊工艺中,它们主要由溶剂、润湿剂、树脂、缓蚀剂和活化剂等多种成分,焊后必然存在热改性生成物,这些物质在所有污染物中的占据主导,从产品失效情况来而言,焊后残余物是影响产品质量最主要的影响因素,离子型残留物易引起电迁移使绝缘电阻下降,松香树脂残留物易吸附灰尘或杂质引发接触电阻增大,严重者导致开路失效,因此焊后必须进行严格的清洗,才能保障电路板的质量。

研发的水基清洗剂配合合适的清洗工艺能为芯片封装前提供洁净的界面条件。

运用自身原创的产品技术,满足芯片封装工艺制程清洗的高难度技术要求,打破国外厂商在行业中的垄断地位,为芯片封装材料全面国产自主提供强有力的支持。

推荐使用 水基清洗剂产品。

致力于为SMT电子表面贴装清洗、功率电子器件清洗及先进封装清洗提供高品质、高技术、高价值的产品和服务。  (13691709838)Unibright 是一家集研发、生产、销售为一体的国家高新技术、专精特新企业,具有二十多年的水基清洗工艺解决方案服务经验,掌握电子制程环保水基清洗核心技术。水基技术产品覆盖从半导体芯片封测到 PCBA 组件终端的清洗应用。是IPC-CH-65B CN《清洗指导》标准的单位。 全系列产品均为自主研发,具有深厚的技术开发能力,拥有五十多项知识产权、专利,是国内为数不多拥有完整的电子制程清洗产品链的公司。 致力成为芯片、电子精密清洗剂的领先者。以国内自有品牌,以完善的服务体系,高效的经营管理机制、雄厚的技术研发实力和产品价格优势,为国内企业、机构提供更好的技术服务和更优质的产品。 的定位不仅是精湛技术产品的提供商,另外更具价值的是能为客户提供可行的材料、工艺、设备综合解决方案,为客户解决各类高端精密电子、芯片封装制程清洗中的难题,理顺工艺,提高良率,成为客户可靠的帮手。

凭借精湛的产品技术水平受邀成为国际电子工业连接协会技术组主席单位,编写全球首部中文版《清洗指导》IPC标准(标准编号:IPC-CH-65B CN)(“Guidelines for Cleaning of Printed Boards and Assemblies”),IPC标准是全球电子行业优先选用标准,是集成电路材料产业技术创新联盟会员成员。

主营产品包括:集成电路与先进封装清洗材料、电子焊接助焊剂、电子环保清洗设备、电子辅料等。

半导体技术应用节点:FlipChip ;2D/2.5D/3D堆叠集成;COB绑定前清洗;晶圆级封装;高密度SIP焊后清洗;功率电子清洗。

 



上一篇:PCB嵌入式封装支持GaN器件工艺路径和 ···

下一篇:没有了!

[图标] 联系我们
[↑]
申请
[x]
*
*
标有 * 的为必填
Baidu
map