微电子封装用无铅焊料

无铅焊料研究报告综述无铅焊料是一种替代传统有害铅族元素的焊接材料。

由于铅的毒性和环境污染问题，无铅焊料的研究和应用已经成为焊接领域的一个热门话题。

本综述将对无铅焊料的研究现状进行概述，并讨论其应用前景。

一、研究背景无铅焊料的研究起源于对铅的环境和健康问题的关注。

传统的铅焊料在焊接过程中会释放出有害物质，对人体健康和环境造成潜在风险。

随着环境保护意识的提高，研究人员开始寻找无铅的替代品，以减少对环境和人体的伤害。

二、无铅焊料类型目前，无铅焊料的研究主要集中在两个方面：无铅钎料和无铅焊丝。

无铅钎料是一种用于电子元器件和微电子封装的焊接材料，其主要成分是镍，银和锡等无铅合金。

无铅焊丝则适用于半导体和电子组件的焊接，广泛用于电子设备制造和汽车行业。

三、无铅焊料的特点与传统的铅焊料相比，无铅焊料具有以下几个显著的特点：1.环保：无铅焊料不会释放有害的铅元素，对环境和人体健康无毒害性，符合环保要求。

2.可靠性：无铅焊料能满足组件焊接的可靠性要求，其焊缝强度和抗热冲击性能优于传统铅焊料。

3.经济性：由于铅焊料的成本逐渐增加，无铅焊料因其可再生性而具有更低的成本。

四、无铅焊料的研究进展在无铅焊料的研究中，研究人员主要关注材料的性能和工艺优化。

针对无铅钎料，目前的研究主要集中在改善焊缝强度和抗热冲击性能，提高焊接质量。

而对于无铅焊丝，研究人员主要致力于提高其润湿性和可焊性，以满足高要求的焊接工艺。

五、无铅焊料的应用前景随着环保意识的提高和环境保护法规的加强，无铅焊料将逐渐取代传统铅焊料成为焊接领域的主流材料。

虽然无铅焊料在性能和工艺上仍存在一些挑战，但其广泛应用的前景是十分乐观的。

尤其是在电子设备制造、汽车行业和航空航天等高端领域，无铅焊料将成为必备的焊接材料。

六、总结无铅焊料的研究和应用是一个具有重要意义的课题。

其环保性和可靠性使得无铅焊料成为未来焊接材料的重要发展方向。

然而，目前研究仍面临一些挑战，如材料性能和工艺优化等。

摘要：对国内外无铅焊料的发展情况进行了综述，总结了微电子行业的高、中、低温无铅焊料的应用技术领域，详细介绍了Sn-Bi系低温无铅焊料的发展及其物理化学性能，并从市场的角度分析了该系无铅焊料的发展趋势及市场前景。

关键词：无铅焊料；低温焊料；锡－铋合金；发展趋势Low Temperature Lead-free Solder and Its Developing TendencyXu-jun, Hu-qiang, He hui-jun, Zhang fu-wen(Beijing COMPO Solder Co., Ltd.；General Research Institute forNon-ferrous Metals)Abstract: This paper reviews the development of lead-free solder, and also summarized several main lead-free solders and their applying field. It introduces some low temperature solders and analyzes the physical & chemical property of Sn-Bi system solder in particularly. Further more, the developing requirement and tendency of Sn-Bi system low melting point Pb-free solder is analyzed from the market point.Keywords: Lead-free solder；low temperature solder；Sn-Bi alloy；Development tendency0 前言锡铅焊料历史悠久，但随着对铅毒性的认知和电子工业发展对焊点的高要求，无铅焊料已逐渐取代了传统锡铅焊料。

电子焊料的无铅化及可靠性问题＊顾永莲,杨邦朝(电子科技大学微电子与固体电子学院,四川成都610054)摘　要:　随着环境保护意识的增强,人们更清楚意识到铅的剧毒性给人类健康、生活环境带来的严重危害,全球范围已相继立法规定了使用含铅电子焊料的最后期限,无铅封装,无铅焊料成为了近年来的研究热点问题。

本文主要叙述了研究无铅焊料的驱动力,以及无铅焊料须满足的基本要求、常用无铅焊料的优缺点和改进方法,同时介绍了无铅化焊接由于焊料的差异和工艺参数的调整,给焊点可靠性带来的相关问题。

关键词:　无铅焊料;焊点;可靠性中图分类号:　TN405文献标识码:A 文章编号:1001-9731(2005)04-0490-051　引　言传统锡铅焊料因具有廉价、易焊接、成形美观、物理、力学和冶金性能好等特点而作为连接元器件和印刷电路板的标准材料,并形成了一整套的使用工艺,长期以来深受电子商家的青睐。

研究表明Pb在Sn-Pb 焊料中起着以下重要作用:(1)减少表面张力,有利于浸润;(2)能阻止锡疫发生,所谓锡疫是指在13℃以下发生由自由锡(β-Pb)到灰锡(α-Pb)的相变,从而导致26%的体积膨胀;(3)促进焊料与被焊元件之间的快速形成键合。

虽然铅锡焊料有如此多的优点,但由于铅属剧毒物质,长期使用含铅焊料会给人类健康和生活环境带来严重危害,因此限制和禁止使用含铅焊料的呼声日益高涨,各国政府纷纷制定相应的法规约束电子用品的使用材料和废弃物的处理,使电子封装的环境友好化要求已成为全球趋势。

另外无铅化技术由于焊料的差异和焊接工艺参数的调整,必不可少的会给焊点可靠性带来一定的影响。

而SM T、MCM焊点是直接实现异质材料间电气及机械连接(主要承受剪切应变),它的质量与可靠性很大程度决定了电子产品的质量[1,2]。

因此,无铅焊点的可靠性越来越受到重视。

本文研究无铅焊料的驱动力,无铅焊料的基本要求,常用无铅焊料的性能及评价,以及无铅焊点可靠性的相关问题作了介绍。

封装技术在通信电子领域中的应用随着通信电子领域的持续发展，封装技术的应用越来越广泛。

封装技术可以将电子设备芯片包裹在更加紧凑的封装中，从而提高设备的性能和稳定性。

本文将从封装技术的定义、分类、优缺点以及在通信电子领域中的应用等几方面进行探讨。

一、封装技术的定义与分类封装技术，顾名思义就是将芯片封装在外部的包装中，以达到防尘、隔离、保护等目的。

封装技术广泛应用于半导体工业、微电子工业、通信电子、高精密仪器等领域。

封装技术按照封装材料可以分为塑封、铝外壳、无铅焊接、陶瓷和如今新的激光直写封装等等。

①塑封封装塑封封装通过注塑成型，将芯片贴在铜引线上，并在外部用塑料覆盖。

这种封装方式价格低，封装效果好，但稳定性和防水性能较差。

②铝外壳封装铝外壳封装是将芯片贴在铜基板上，再用铝合金箱子覆盖。

这种封装方式具有良好的导热性能和抗外界干扰能力，但需要付出更高的成本。

③无铅焊接封装无铅焊接封装是使用无铅焊料将芯片和铜引线焊接在一起，外部使用塑料覆盖。

这种封装方式可以防止铅引起的环保问题，但需要更高的成本。

④陶瓷封装陶瓷封装是将芯片贴在陶瓷基板上，并由陶瓷覆盖。

这种封装方式可以提高机械强度，具有更高的耐热性能和长寿命，但价格较高。

二、封装技术的优缺点封装技术作为一种高科技技术，既有优点，也有缺点，需要在封装方案设计中权衡各种因素。

1. 优点①提高芯片的稳定性和可靠性。

封装技术可以将芯片包裹在外部的封装中，保护芯片免受外界干扰，提高芯片的稳定性和可靠性。

②提高芯片的散热性能。

封装材料能够提高散热性能，从而降低芯片发热量，保证设备的正常运行。

③提高外界抗干扰性能。

封装材料可以隔离设备内部和外部，保证信号传输的稳定和精准。

2. 缺点①封装材料的成本高。

不同的封装材料价格不同，某些高性能的封装材料价格较高，使得设备成本也相应增加。

②封装设计需要考虑复杂性。

不同类型的芯片需要不同类型的封装，封装设计要考虑到芯片的特性和使用环境等多种因素。

晶圆：由普通硅砂熔炼提纯拉制成硅柱后切成的单晶硅薄片微电子封装技术特点：1：向高密度及高I/O引脚数发展，引脚由四边引出趋向面阵引出发展2：向表面组装示封装(SMP)发展,以适应表面贴装（SMT）技术及生产要求3：向高频率及大功率封装发展4：从陶瓷封装向塑料封装发展5：从单芯片封装（SCP）向多芯片封装（MCP）发展6：从只注重发展IC芯片到先发展封装技术再发展IC芯片技术技术微电子封装的定义：是指用某种材料座位外壳安防、固定和密封半导体继承电路芯片，并用导体做引脚将芯片上的接点引出外壳狭义的电子封装技术定义：是指利用膜技术及微细连接技术，将半导体元器件及其他构成要素在框架或基板上布置、固定及连接，引出接线端子，并通过可塑性绝缘介质灌封固定，构成整体立体结构的工艺技术。

（最基本的）广义的电子封装技术定义：是指将半导体和电子元器件所具有的电子的、物理的功能，转变为能适用于设备或系统的形式，并使之为人类社会服务的科学与技术。

（功能性的）微电子封装的功能：1：提供机械支撑及环境保护；2：提供电流通路；3：提供信号的输入和输出通路；4：提供热通路。

微电子封装的要点：1：电源分配；2：信号分配;3：机械支撑；4：散热通道；5：环境保护。

零级封装：是指半导体基片上的集成电路元件、器件、线路；更确切地应该叫未加封装的裸芯片。

一级封装：是指采用合适的材料（金属、陶瓷或塑料）将一个或多个集成电路芯片及它们的组合进行封装，同时在芯片的焊区与封装的外引脚间用引线键合（wire bonding,WB）、载带自动焊（tape automated bonding,TAB）、倒装片键合（flip chip bonding，FCB）三种互联技术连接，使其成为具有实际功能的电子元器件或组件。

二级封装技术：实际上是一种多芯片和多元件的组装，即各种以及封装后的集成电路芯片、微电子产品、以及何种类型元器件一同安装在印刷电路板或其他基板上。

无铅焊点可靠性测试方法随着电子信息产业的日新月异，微细间距器件发展起来，组装密度越来越高，诞生了新型SMT、MCM技术，微电子器件中的焊点也越来越小，而其所承载的力学、电学和热力学负荷却越来越重，对可靠性要求日益提高。

电子封装中广泛采用的SMT封装技术及新型的芯片尺寸封装（CSP）、焊球阵列（BGA）等封装技术均要求通过焊点直接实现异材间电气及刚性机械连接（主要承受剪切应变），它的质量与可靠性决定了电子产品的质量。

一个焊点的失效就有可能造成器件整体的失效，因此如何保证焊点的质量是一个重要问题。

传统铅锡焊料含铅，而铅及铅化合物属剧毒物质，长期使用含铅焊料会给人类健康和生活环境带来严重危害。

目前电子行业对无铅软钎焊的需求越来越迫切，已经对整个行业形成巨大冲击。

无铅焊料已经开始逐步取代有铅焊料，但无铅化技术由于焊料的差异和焊接工艺参数的调整，必不可少地会给焊点可靠性带来新的问题。

因此，无铅焊点的可靠性也越来越受到重视。

本文叙述焊点的失效模式以及影响无铅焊点可靠性的因素，同时对无铅焊点可靠性测试方法等方面做了介绍。

焊点的失效模式焊点的可靠性实验工作，包括可靠性实验及分析，其目的一方面是评价、鉴定集成电路器件的可靠性水平，为整机可靠性设计提供参数；另一方面，就是要提高焊点的可靠性。

这就要求对失效产品作必要的分析，找出失效模式，分析失效原因，其目的是为了纠正和改进设计工艺、结构参数、焊接工艺等，焊点失效模式对于循环寿命的预测非常重要，是建立其数学模型的基础。

下面介绍3种失效模式。

1、焊接工艺引起的焊点失效焊接工艺中的一些不利因素及随后进行的不适当的清洗工艺可能会导致焊点失效。

SMT 焊点可靠性问题主要来自于生产组装过程和服役过程。

在生产组装过程中，由于焊前准备、。