微电子封装无铅化的基本问题探究作者：肖明0800150227张成伟0800150231黎丽0800150201姚午08001502302010/10/12微电子封装无铅化的基本问题探究目录摘要................................................1前言................................................2无铅的定义..........................................2微电子封装采用无铅钎料的必要性......................2无铅化生产工艺中的诸多问题..........................3无铅化焊接带来的可靠性问题..........................4如何保证无铅化焊接的可靠性..........................4无铅焊料未来的发展趋势..............................5结语................................................6摘要：本文阐述了电子制造业中无铅化的的一些基本问题，并着重分析并讨论了微电子封装对无铅化的可靠性问题。关键词：无铅焊料微电子封装可靠性Abstract:Withtheestablishmentofgreenlead-freesolderlegislatewhichwasdeclaredbytheU.S,JapanandEU，moreandmorecountriesandcompaniesareengagedinresearchinganddesigningoflead-freesolder.Thispaperreviewssomebasicquestionsoflead-freesolder,analysesthewaysofsolvingthereliabilityproblem.Key-words:lead-freesolderMicroelectronicspackagingReliability前言微电子封装是将数十万乃至数百万半导体元件组装成一个紧凑的封装体，有外界提供电源并与外界进行信息交流。从20世纪80年代起，微电子封装技术已逐渐成了影响微电子技术发展的重要因素之一，并逐步发展成为一种多学科交叉的热门技术。微电子技术的发展，极大地推动了封装形式及封装材料的不断更新。封装材料的无铅化就是目前微电子封装技术的发展方向之一。但是封装材料的无铅化对产品的质量却有重大的影响，特别是产品的可靠性问题，因为产品的可靠性高低是衡量产品优劣的关键指标。那么如何去确定和评估这个影响，并据此来制定生产中的生产工艺，就显得非常的迫切和重要。无铅的定义（1）无铅的定义：在整个电子产品里Pb、Hg、Cd、六价Cr、PBB（六溴联苯）、PBDE（多溴联苯醚）6种物质的质量百分比<0.1%。【注】这个0.1%的质量百分比，不是产品总质量的0.1%,而是指镀层质量的0.1%。（2）无铅焊料合金的定义：无铅焊料并不是没有铅，因为世界上不存在100%纯度的金属，因此无铅焊料是指焊料中铅含量的上限问题。ISO0453、JIZ3283、ROHS指令均要求合金中铅含量<0.1%，因为无铅焊料是用于ROHS指令的，因此，无铅焊料还要求其他几种有害元素含量的上限也必须符合ROHS要求。微电子封装采用无铅钎料的必要性铅锡合金作为软钎材料，因其成本低廉、良好的导电性、优良的力学性能和焊接性，一直以来是微电子封装领域最主要的钎焊材料。然而Pb及含Pb物是危害人类健康和污染环境的有害有毒物质，长期广泛地使用含铅钎料会给人类环境和安全带来不可忽视的危险。同时，随着微电子封装的迅速发展，焊接点越来越小，而所需承载的力学、电学和热学负荷越来越重，对钎焊的性能要求也不断提高。传统的铅锡焊料由于抗蠕变性能差，导致焊点过早失效，已不能满足电子工业对其可靠性的要求。所以我们需要研发高性能无铅焊料来替代传统的铅锡焊料，以提高焊接产品的可靠性。总的来说，微电子封装无铅化技术的开发和利用，不仅对环保有利，还担负着提高电子产品质量的重要任务。无铅化生产工艺中的诸多问题（1）工艺流程上有铅和无铅之间有较大区别，如表1：序号项目有铅技术无铅技术1焊接温度铅锡共晶焊料的熔点为183℃无铅焊料一般均在217℃以上2自校正能力自校正能力（self-alignment）较好较差3浸润性能较好较差4工艺窗口较宽狭窄5焊点外观较好较差6环保性较差较好表1---无铅和有铅在生产工艺上的区别分析：有铅锡膏（Sn63Pb37）的熔点为183℃，如果要形成一个好的焊点就必须在焊接时有0.5-3.5um厚度的金属间化合物生成，金属间化合物的形成温度为熔点以上10-15℃，对于有铅焊接而言也就是195-200℃。线路板上的电子原器件的最高承受温度一般为240℃。因此，对于有铅焊接，理想的焊接工艺窗口为195-240℃。无铅焊接由于无铅锡...
