錫膏焊后出現(xiàn)的錫須是什么東西？

電子產(chǎn)品中往往包含各種類(lèi)型的芯片，這些芯片需要通過(guò)封裝的形式形成電通路。在電子產(chǎn)品封裝時(shí)往往需要用到錫膏等焊接材料進(jìn)行芯片與基板的鍵合來(lái)實(shí)現(xiàn)電通路。由于錫與銅在加熱狀態(tài)下的結(jié)合效果優(yōu)秀，目前軟釬焊界還是主要使用錫基錫膏。但是錫并不一定總是帶來(lái)好處，在低銀含量的無(wú)鉛錫膏（如SnAg0.3Cu0.7）中，較高的錫含量可能會(huì)給封裝帶來(lái)隱患，如錫須生長(zhǎng)。

1.錫須性質(zhì)及成因
錫須是純錫或高錫含量物體上的自發(fā)生成的表面缺陷，如錫膏制成的焊點(diǎn)或PCB表面處理。PCB表面處理往往采用鍍層方式，如果焊盤(pán)上鍍有Sn層，則可能出現(xiàn)錫須生長(zhǎng)。錫須的長(zhǎng)度相當(dāng)細(xì)小，通常在20到100μm之間，不排除某些情況長(zhǎng)度能達(dá)到毫米級(jí)長(zhǎng)度。錫表面晶須生長(zhǎng)的驅(qū)動(dòng)力一般歸因于錫晶粒上出現(xiàn)了機(jī)械應(yīng)力。機(jī)械應(yīng)力的出現(xiàn)原因有很多，包括PCB表面電鍍和Sn-Cu擴(kuò)散生成金屬間化合物(IMC)都會(huì)形成不同程度的殘余應(yīng)力。晶須在受到應(yīng)力釋放作用后從錫層中擠出。

圖1. 錫須外貌

影響錫須生長(zhǎng)的速率的因素有很多。SnAg3Cu0.5和SnAg0.3Cu0.7錫膏的Sn含量都達(dá)到了95wt%以上，在焊后容易出現(xiàn)錫須生長(zhǎng)的問(wèn)題。不過(guò)由于SnAg0.3Cu0.7錫膏的Sn含量更多，其更容易大量形成錫須。高溫老化會(huì)加快焊點(diǎn)金屬間化合物的生長(zhǎng)。對(duì)于SAC錫膏而言首先會(huì)生成Cu6Sn5 IMC。隨著老化時(shí)間增加，IMC厚度增加，IMC晶粒粗化。從而增加了對(duì)晶粒的壓應(yīng)力。此外不少學(xué)者認(rèn)為腐蝕性環(huán)境如高溫高濕對(duì)錫須生長(zhǎng)帶來(lái)影響。

2.錫須的危害
錫須的出現(xiàn)會(huì)增大元件和引線間的短路隱患。當(dāng)錫須出現(xiàn)時(shí)通常會(huì)沿著兩個(gè)導(dǎo)體之間的路徑生長(zhǎng)，從而在路徑之間產(chǎn)生短路和錯(cuò)誤信號(hào)等故障。短路是電子產(chǎn)品生產(chǎn)商所不能容忍的問(wèn)題。因此，錫須的出現(xiàn)在現(xiàn)代微電子技術(shù)中是亟待解決的問(wèn)題。

3.錫須解決方法
1)在錫膏中加入鉛可緩解錫須的形成。Sn和Pb之間不會(huì)生成IMC，因而減小了內(nèi)應(yīng)力，抑制了錫須形成。但是由于焊料無(wú)鉛化要求，添加Pb的方法適用性較低。
2）在SAC錫膏中添加Bi能夠減緩錫須形成并較少長(zhǎng)錫須的數(shù)量。
3）150℃熱處理30-60分鐘。
4）在焊盤(pán)上鍍鎳可以減緩Cu向Sn的擴(kuò)散速度，從而減慢錫須生長(zhǎng)。
5）優(yōu)化回流曲線，釋放多余的熱應(yīng)力。
6）焊料中加入納米金屬顆粒，減緩晶粒粗化達(dá)到減小應(yīng)力作用。

4.高可靠錫膏
深圳市福英達(dá)在生產(chǎn)無(wú)鉛錫膏方面有著大量的實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)和技術(shù)積累。福英達(dá)的錫膏產(chǎn)品能夠很好的解決錫須問(wèn)題，在焊接后機(jī)械強(qiáng)度和導(dǎo)電性能優(yōu)秀。歡迎客戶(hù)與我們聯(lián)系了解更多產(chǎn)品信息和相關(guān)微電子焊接解決方案。

審核編輯 黃宇