电子封装面临无铅化的挑战

随着环境污染影响人类健康的问题已成为全球关注的焦点,电子封装业面临着向“绿色”无铅化转变的挑战,采用无铅封装材料是电子封装业中焊接材料和工艺发展的大势所趋。本文主要介绍了电子封装无铅焊料以及其他辅助材料的研究现况,并对无铅BGA封装存在的可靠性问题进行了讨论,进而指出开发无铅材料及工艺要注意的问题和方向。     

无铅技术系列文章六：无铅器件

前言： 上两期我们谈论了无铅焊料合金以及PCB焊盘上的镀层材料。这次我们来看看形成焊点另外一端的器件焊端材料，以及器件封装材料在无铅技术中的问题和考虑等等。使用在PCBA上的器件种类繁多，我们只谈常用的无源器件以及半导体封装类的。     

无铅倒装焊封装工艺中的芯片应力及开裂分析

采用粘塑性Garofalo-Arrhenius模型描述无铅焊料的非弹性力学行为,确定了Sn3.5Ag焊料该模型的材料参数。采用与固化过程相关的粘弹性力学模型描述倒装焊底充胶的力学行为。利用有限元仿真的方法,模拟了无铅倒装封装器件封装的工艺及可靠性测试。结果表明:由于无铅技术在封装中的引入,芯片破裂的可能性随之增加,破裂出现时裂纹的尺寸更小。     

晶片级CSP应用温度解析

晶片级芯片尺寸封装形式在半导体行业中长期以来占有非常重要的地位．这一封装形式被成功应用到满足不同温度要求的新型WLCSP封装，用以实现热量转换及信号保护，满足电子业界不断增加的热量密度要求。该篇文章聚焦温度对晶片级封装器件板上装联的影响．包括1．）焊接-锡铅焊接与无铅焊接：2．）底部填充一温度对填充材料性能的影响：3．）焊接失效模拟分析-温度与表面贴装工艺如何影响焊点可靠性．帮助工程师分析、解决WLCSP在生产应用中可能出现的各类问题：实验过程中红外摄像监控仪用于监控不同规格WLCSP不同焊接工艺下焊点温度特性．[编者按]     

有铅与无铅混用问题举例

首先，有铅工艺遇到无铅元器件。 有的SMT加工厂，虽然还没有启动无铅工艺，但是也遇到了无铅元器件、特别是BGA／CSP和LLP。有的元件厂已经不生产有铅的器件了，因此采购不到有铅器件，这种知道采购的器件是无铅的情况还不可怕，因为可以通过提高焊接温度，一般提高到230—235℃就可以。还有一种措施可以采用无铅焊料和无铅工艺，因为目前过渡阶段普遍情况是无铅焊料和有铅焊端混用，其可靠性还是可以被接受的。但是最糟糕的是无意中遇到了无铅元器件，生产前没有发现，生产中还是采用有铅焊料和有铅工艺，结果就非常糟糕，因为有铅焊料和无铅焊端混用效果最差。     

国外工艺文献导读

最佳化无铅SMT工艺参数；新的薄的高性能有机基板；免清洗真是清洗挑战吗?集成器件编程到工厂的车间；使用无铅焊料01005的设计与组装；无铅组装的PBGA封装翘曲和对传统MSL分类的影响；半导体照明封装技术一吴懿平，环球SMT与封装。     

名词术语释义：无铅化封装

集成电路的封装主要是采用锡铅焊料，含铅器件再利用过程中有毒物质将对环境产生污染。焊料的无铅化是无铅封装的关键，目前较为常用的封装无铅化主要是通过无铅焊膏来实现。     

倒装焊封装中无铅焊点在封装工艺中的热机械力学分析

采用粘塑性Garofalo—Arrhenius模型描述无铅焊料的蠕变行为，确定了96．5Sn3.5Ag焊点材料的模型参数。采用与固化过程相关的粘弹性力学模型描述倒装焊底充胶的力学行为。利用有限元法模拟了无铅板上倒装焊在封装工艺及热循环条件下的应力应变行为。结果表明由于无铅技术在封装中的引入，封装工艺对倒装焊器件的影响更为重要。     

无铅再流焊对塑料封装湿度敏感性的影响

环保方面的原因不断推动无铅电子产品的市场需求。目前印刷电路板的组装都是采用低熔点的锡铅合金对元件进行焊接。已确定的典型的锡铅焊料的替代物--无铅锡合金的熔点比传统锡铅焊料的熔点要高出30-40℃。相应的再流焊峰值温度必须提高,以保证可靠的连接。无铅焊料所要求的再流温度的提高,势必对于湿度敏感的塑封表面安装器件（SDMs)产生影响。本文研究了无铅焊料模拟组装传引脚器件（160MQFP和144LQFP）和层压结构封装的器件（27mm和35mmPBGA和low profile细间距BGA）的湿度/再流试验效果。用C模式扫描显微镜和横断面失效分析确认失效位置,评估湿度/再流试验。结果表明再流温度升至260℃时,湿度敏感性至少降低一个IPC/JEDEC等级。对于一种封装（160MQFP）的试验分析表明,即使对“干燥”封装在260℃下再流后,也发现了芯片表面裂纹。无铅焊料提高了温度要求,这就要求封装材料和封装设计的改进,以适应广泛的湿度/再流试验条件。     

芯片级CSP，FC锡铅/无铅封装测试工艺对照

从锡铅工艺向无铅工艺转化过程中，可能会出现一些意想不到的器件封装、测试问题，因此必须从模拟实验中推测可能出现的问题，寻求出解决方案。无铅装配中器件性能及长期可靠性固然重要，但如果凸点材料不具备可生产性和可测试性，那么就不能将这种材料引入无铅产品中。另外，无铅测试中要求负载力增大，这样会导致贵重测试设备的损坏或降低生命周期，因此．选择了错误的材料或是操作设置参数不适当．就会延误产品投放市场的最佳时机，在利润减少的同时，又失去了客户的信任度。     

国内外覆铜板文献摘录（4）

电子产品无铅化的环保新问题，适应无铅焊接的新型耐湿热环氧树脂的发展趋势，无铅技术最新动态，应用无铅焊料的考虑，无铅化安装元器件的可靠性评价和分析，NEC无铅化的动向，无铅封装的焊接可靠性评估，最新无铅环保资讯分享，无铅焊料的兼容性的评估，无铅焊接制程对信号继电器接触性能的影响。     

无铅焊点的可靠性问题

焊点的质量与可靠性很大程度决定了电子产品的质量。随着环境保护意识的增强，无铅焊料、无铅焊点成为了近年来的研究热点问题。无铅焊点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新的影响。本文从设计、材料、及工艺角度分析了影响无铅焊点可靠性的因素，对无铅焊点可靠性测试方法做了介绍。     

无铅焊接对SMT模板设计及制造的新要求——浅谈无铅焊接时代对模板制造的挑战

无铅焊接技术在经过了长时间的宣传和推广之后，已经逐渐进入了实际应用的阶段。作为一项划时代的新技术，其牵涉的面非常广泛。材料、设备、工艺、PCB、元器件、装配等等。但业界主要的精力，似乎集中在无铅材料的组合、PCB的工艺、贴片精度的控制等等方面。而在装配领域，特别是模板设计领域，却甚少涉及。许多无铅焊料的制造商几乎都指出与有铅焊料相比，没有太大的变动。果真如此吗？本以模板制造商的角度，仅就无铅浸润性较有铅焊料较差这一特性，分析无铅焊料对模板制造商的新挑战!     

无铅焊接对SMT模板设计及制造的新要求——浅谈无铅焊时代对模板制造商的挑战

概述。无铅焊接技术在经过了长时间的宣传和推广之后，已经逐渐进入了实际应用的阶段。作为一项划时代的新技术，其牵涉的面非常广泛：材料、设备、工艺、PCB、元器件、装配等等。但业界主要的精力，似乎集中在无铅材料的组合、PCB的：工艺、贴片精度的控制等等方面?而在装配领域，特别是模板设计领域，却甚少涉及。诌：多无铅焊料的制造商几乎都指出与有铅焊料相比，没有太大的变动：果真如此吗?本以模板制造商的角度，仅就无铅浸润性较有铅焊料较差这一特性，分析无铅焊料对模板制造商的新挑战!     

混合集成电路无铅化焊接技术研究

铅给人类生活环境和安全带来很大的危害，电子产品焊接无铅化已达成共识．本文介绍了无铅焊料发展，探讨了混合集成电路焊接工艺。无铅焊料的选择。阐述和分析了无铅焊料再流焊工艺、可能出现的问题、无铅焊接可靠性、分析手段与方法。     

无铅焊接的可靠性分析

目前,电子制造业正处于从有铅向无铅焊接过渡的特殊阶段,无铅材料、印制板、元器件、检测、可靠性等方面都没有标准,由于有铅和无铅混用时,特别是当无铅焊端的元器件采用有铅焊料和有铅工艺时会发生严重的可靠性问题。这些问题不仅是当前过渡阶段无铅焊接要注意,而且对于过渡阶段的有铅焊接也是要特别注意的问题。     

焊料应满足无铅和效益双重要求

对于电子组装制造商而言，无铅电子组装技术主要针对印刷电路板级组装，即使用的单元材料达到无铅的标准，同时使用符合无铅规范材料的设备和工艺以及最终产品达到必需的可靠性要求。其中，在印刷电路板级细装过程的浸焊、波峰焊及回流焊等焊接工艺中，锡丝、锡条、锡膏是最广泛使用的电子焊接焊料，因此拥有广阔的应用市场。对于这类焊接材料，焊料合金成分对于产品的价格、品质性能和效率起着决定性的影响。因此，电子产品制造商迫切需要一种在成本、质量和效率三者之间取得平衡的无铅焊料满足市场对于无铅和效益的双重要求。     

李宁成博士“无铅焊接—材料、工艺、解决问题和可靠性”学术讲座

前言：这一课程强调实施无铅焊接焊接的必备知识。包括背景，焊料，表面镀层，元器件，基板，组装工艺，返工和无铅焊接的可靠性。此外，还讨论失效模式，挑战和解决办法。     

新一代绿色电子封装材料

随着环境、健康问题成为全球的关注焦点,电子封装材料和工艺面临着向“绿色“转变的挑战.文章讨论了电子封装无铅焊料、无铅涂层、印制电路敷铜基板阻燃剂、环保型清洗的研究状况,并指出了进一步开发需要注意的问题和发展的方向.     

无铅焊接焊料合金的特性分析和热机性能研究

电子封装与组装是电子产业的重要支柱之一,而今绿色制造己成为普世的价值和标准。在绿色电子封装与组装产业中,无铅焊与其相关可靠性占有着最关键的地位。对于无铅焊接的实行,材料选择主要是含有Sn的焊料。当前,Sn-Ag-Cu（SAC）合金被认为是无铅标准合金中最多使用的系列之一。然而,各地区之间对无铅焊料的选择仍存在诸多分歧,不同公司会选择不同配比的SAC焊料系列。