不同焊料型號對焊料沾潤性的影響分析

南通富士通微電子股份有限公司 石海忠 虞國良 周小標

不同焊料型號對焊料沾潤性的影響分析

南通富士通微電子股份有限公司 石海忠 虞國良 周小標

功率器件所用露銅框架的工藝重點在于焊料沾潤性。文中通過主要不同焊料型號的沾潤性試驗，分析了不同焊料型號在露銅框架表面的沾潤性差異，從而為露銅框架正確選用焊料型號提供依據，從而推進露銅框架的快速應用。

框架；焊料；沾潤性

1 引言

隨著電子產品終端用戶對質量和降本要求的提升，功率器件所用框架逐漸開始啟用露銅框架，以改善框架和塑封料之間的分層，提升可靠性。同時框架表面不再實施電鍍后也降低了框架成本，但是框架露銅表面對焊料的沾潤性影響程度需要進一步確認。

2 實驗條件及焊料沾潤性測試

在對露銅框架表面進行焊料沾潤性測試前，先選擇一種功率器件上所用代表性露銅框架，然后選擇業內知名焊料公司的三款代表性焊料合金型號，分別是PbSn10（高鉛豁免）、PbSn2Ag2.5（高鉛豁免）、SnAg3.5（無鉛）。焊料沾潤性測試指標采用焊料擴展開的直徑D與高度H的比值K（K=D/H），見圖1所示。焊料沾潤性測試所用熱機軌道參見圖2焊料融化的軌道示意圖。測試后K值越大，表示該種焊料在露銅框架表面的沾潤性越好，反之表示該種焊料在框架表面的沾潤性越差，需要采取必要的改善措施。

圖1 焊料沾潤性測試指標

圖2 焊料融化的軌道示意圖

在露銅框架表面進行沾潤性測試過程中，除了焊料的合金成分和對應的工作溫度不同外，其它條件都保持相同，如同一家公司的同款露銅框架、同一家公司的三款焊料型號、同一臺裝片熱機、露銅框架載片臺表面送入等量的焊料長度、軌道內通入氫氮保護氣等。測試時選取未開封的新鮮框架和焊料樣品，避免氧化或污染。焊料沾潤性樣品測試各30只，對所測量值進行處理后記錄在表1 焊料沾潤性測試指標K值表中。

表1 焊料沾潤性測試指標K值表

焊料型號PbSn10在露銅框架表面的沾潤性見圖3，焊料型號PbSn2Ag2.5在露銅框架表面的沾潤性見圖4，焊料型號SnAg3.5在露銅框架表面的沾潤性見圖5。

圖3 PbSn10焊料沾潤性

圖4 PbSn2Ag2.5 焊料沾潤性

圖5 SnAg3.5 焊料沾潤性

圖6 不同焊料型號的沾潤性對比

3 焊料沾潤性實驗結果的分析

從表1焊料沾潤性測試指標K值表中發現，三種焊料型號在露銅框架表面的沾潤性指標K值都達到規范值，將K值進行直方圖分析后，從圖6不同焊料型號的沾潤性對比中發現，焊料型號PbSn10和PbSn2Ag2.5之間的平均K值非常接近，說明此兩種焊料型號在露銅框架表面的沾潤性接近、差異小；而焊料型號SnAg3.5的平均K值和初始能力值雖然都符合要求，但是焊料沾潤性平均K值還是明顯小于焊料型號PbSn10和PbSn2Ag2.5約23%，說明其在露銅框架表面的焊料沾潤性明顯偏低，有必要進行工藝改進或優化，以改善其在露銅框架表面的沾潤性。

4 結束語

從焊料沾潤性試驗結果表明，焊料型號PbSn10和PbSn2Ag2.5對露銅框架的沾潤性影響非常小，可以滿足露銅框架的應用。而焊料型號SnAg3.5對露銅框架表面的沾潤性明顯比PbSn10或PbSn2Ag2.5差得多，所以后續有必要對焊料型號SnAg3.5再進行工藝優化，或者對露銅框架表面的質量等進行優化，使其在露銅框架上實現批量應用。

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[3]范莉,劉平,賈淑果,田保紅,張毅,銅基引線框架材料研究進展[J]．材料開發與應用,2008．

石海忠（1969—），男，江蘇南通人，高工，碩士學歷，集成電路工程碩士學位。多次參與國家、省市項目的研發，并獲得省市科技進步獎和發明專利。主要研究方向為封裝工藝的開發和應用。