不同焊料型号对焊料沾润性的影响分析

南通富士通微电子股份有限公司 石海忠 虞国良 周小标

不同焊料型号对焊料沾润性的影响分析

南通富士通微电子股份有限公司 石海忠 虞国良 周小标

功率器件所用露铜框架的工艺重点在于焊料沾润性。文中通过主要不同焊料型号的沾润性试验，分析了不同焊料型号在露铜框架表面的沾润性差异，从而为露铜框架正确选用焊料型号提供依据，从而推进露铜框架的快速应用。

框架；焊料；沾润性

1 引言

随着电子产品终端用户对质量和降本要求的提升，功率器件所用框架逐渐开始启用露铜框架，以改善框架和塑封料之间的分层，提升可靠性。同时框架表面不再实施电镀后也降低了框架成本，但是框架露铜表面对焊料的沾润性影响程度需要进一步确认。

2 实验条件及焊料沾润性测试

在对露铜框架表面进行焊料沾润性测试前，先选择一种功率器件上所用代表性露铜框架，然后选择业内知名焊料公司的三款代表性焊料合金型号，分别是PbSn10（高铅豁免）、PbSn2Ag2.5（高铅豁免）、SnAg3.5（无铅）。焊料沾润性测试指标采用焊料扩展开的直径D与高度H的比值K（K=D/H），见图1所示。焊料沾润性测试所用热机轨道参见图2焊料融化的轨道示意图。测试后K值越大，表示该种焊料在露铜框架表面的沾润性越好，反之表示该种焊料在框架表面的沾润性越差，需要采取必要的改善措施。

图1 焊料沾润性测试指标

图2 焊料融化的轨道示意图

在露铜框架表面进行沾润性测试过程中，除了焊料的合金成分和对应的工作温度不同外，其它条件都保持相同，如同一家公司的同款露铜框架、同一家公司的三款焊料型号、同一台装片热机、露铜框架载片台表面送入等量的焊料长度、轨道内通入氢氮保护气等。测试时选取未开封的新鲜框架和焊料样品，避免氧化或污染。焊料沾润性样品测试各30只，对所测量值进行处理后记录在表1 焊料沾润性测试指标K值表中。

表1 焊料沾润性测试指标K值表

焊料型号PbSn10在露铜框架表面的沾润性见图3，焊料型号PbSn2Ag2.5在露铜框架表面的沾润性见图4，焊料型号SnAg3.5在露铜框架表面的沾润性见图5。

图3 PbSn10焊料沾润性

图4 PbSn2Ag2.5 焊料沾润性

图5 SnAg3.5 焊料沾润性

图6 不同焊料型号的沾润性对比

3 焊料沾润性实验结果的分析

从表1焊料沾润性测试指标K值表中发现，三种焊料型号在露铜框架表面的沾润性指标K值都达到规范值，将K值进行直方图分析后，从图6不同焊料型号的沾润性对比中发现，焊料型号PbSn10和PbSn2Ag2.5之间的平均K值非常接近，说明此两种焊料型号在露铜框架表面的沾润性接近、差异小；而焊料型号SnAg3.5的平均K值和初始能力值虽然都符合要求，但是焊料沾润性平均K值还是明显小于焊料型号PbSn10和PbSn2Ag2.5约23%，说明其在露铜框架表面的焊料沾润性明显偏低，有必要进行工艺改进或优化，以改善其在露铜框架表面的沾润性。

4 结束语

从焊料沾润性试验结果表明，焊料型号PbSn10和PbSn2Ag2.5对露铜框架的沾润性影响非常小，可以满足露铜框架的应用。而焊料型号SnAg3.5对露铜框架表面的沾润性明显比PbSn10或PbSn2Ag2.5差得多，所以后续有必要对焊料型号SnAg3.5再进行工艺优化，或者对露铜框架表面的质量等进行优化，使其在露铜框架上实现批量应用。

[1]李松,电子封装焊料润湿性的研究[D]．华中科技大学, 2006．

[2]师阿维,柳瑞清,铜加工及引线框架材料的研究开发现状[J]．铜业工程,2011．

[3]范莉,刘平,贾淑果,田保红,张毅,铜基引线框架材料研究进展[J]．材料开发与应用,2008．

石海忠（1969—），男，江苏南通人，高工，硕士学历，集成电路工程硕士学位。多次参与国家、省市项目的研发，并获得省市科技进步奖和发明专利。主要研究方向为封装工艺的开发和应用。