一、我們面對(duì)的無(wú)鉛焊接挑戰(zhàn)

鉛是種特性十分適合焊接工藝的材料。當(dāng)我們將它除去后，到目前還無(wú)法找到一種能夠完全取代它的金屬或合金。當(dāng)我們?cè)诠に嚒①|(zhì)量、資源和成本等方面找到比較滿意的代用品時(shí)，我們?cè)诠に嚭统杀旧隙疾坏貌蛔龀鲎尣?。而在工藝上較不理想的情況有以下幾個(gè)方面。

1．較高的焊接溫度。大多數(shù)的無(wú)鉛焊料合金的熔點(diǎn)都較傳統(tǒng)錫鉛焊料合金高。業(yè)界有少部份溶點(diǎn)低的合金，但由于其中采用如銦之類的昂貴金屬而成本高。熔點(diǎn)高自然需要更高的溫度來(lái)處理，這就需要較高的焊接溫度。

2．較差的潤(rùn)濕性。無(wú)鉛合金也被發(fā)現(xiàn)具有較不良的潤(rùn)濕性能。這不利于焊點(diǎn)的形成，并對(duì)錫膏印刷工藝有較高的要求。由于潤(rùn)濕效果可以通過(guò)較高的溫度來(lái)提高，這又加強(qiáng)了無(wú)鉛對(duì)較高溫度的需求。熔化的金屬，一般在其熔點(diǎn)溫度上的潤(rùn)濕性是很差的，所以實(shí)際焊接中我們都需要在熔點(diǎn)溫度上加上20度或以上的溫度以確保能有足夠的潤(rùn)濕。

3．較長(zhǎng)的焊接時(shí)間。由于溫度提高了，為了避免器件或材料經(jīng)受熱沖擊和確保足夠的恒溫以及預(yù)熱，焊接的時(shí)間一般也需要增長(zhǎng)。

以上這些不理想的地方帶給用戶什么呢？總的來(lái)說(shuō)就是器件或材料的熱損壞、焊點(diǎn)的外形和形成不良、以及因氧化造成的可焊性問(wèn)題等工藝故障。這些問(wèn)題，在錫鉛技術(shù)中都屬于相對(duì)較好處理的。所以到了無(wú)鉛技術(shù)時(shí)，我們面對(duì)的焊接技術(shù)挑戰(zhàn)更大。

一、我們面對(duì)的無(wú)鉛焊接挑戰(zhàn)

鉛是種特性十分適合焊接工藝的材料。當(dāng)我們將它除去后，到目前還無(wú)法找到一種能夠完全取代它的金屬或合金。當(dāng)我們?cè)诠に?、質(zhì)量、資源和成本等方面找到比較滿意的代用品時(shí)，我們?cè)诠に嚭统杀旧隙疾坏貌蛔龀鲎尣健６诠に嚿陷^不理想的情況有以下幾個(gè)方面。

1．較高的焊接溫度。大多數(shù)的無(wú)鉛焊料合金的熔點(diǎn)都較傳統(tǒng)錫鉛焊料合金高。業(yè)界有少部份溶點(diǎn)低的合金，但由于其中采用如銦之類的昂貴金屬而成本高。熔點(diǎn)高自然需要更高的溫度來(lái)處理，這就需要較高的焊接溫度。

2．較差的潤(rùn)濕性。無(wú)鉛合金也被發(fā)現(xiàn)具有較不良的潤(rùn)濕性能。這不利于焊點(diǎn)的形成，并對(duì)錫膏印刷工藝有較高的要求。由于潤(rùn)濕效果可以通過(guò)較高的溫度來(lái)提高，這又加強(qiáng)了無(wú)鉛對(duì)較高溫度的需求。熔化的金屬，一般在其熔點(diǎn)溫度上的潤(rùn)濕性是很差的，所以實(shí)際焊接中我們都需要在熔點(diǎn)溫度上加上20度或以上的溫度以確保能有足夠的潤(rùn)濕。

3．較長(zhǎng)的焊接時(shí)間。由于溫度提高了，為了避免器件或材料經(jīng)受熱沖擊和確保足夠的恒溫以及預(yù)熱，焊接的時(shí)間一般也需要增長(zhǎng)。

以上這些不理想的地方帶給用戶什么呢？總的來(lái)說(shuō)就是器件或材料的熱損壞、焊點(diǎn)的外形和形成不良、以及因氧化造成的可焊性問(wèn)題等工藝故障。這些問(wèn)題，在錫鉛技術(shù)中都屬于相對(duì)較好處理的。所以到了無(wú)鉛技術(shù)時(shí)，我們面對(duì)的焊接技術(shù)挑戰(zhàn)更大。

摘要：隨著電子行業(yè)在我國(guó)發(fā)展迅猛，電子產(chǎn)品已經(jīng)深入到人們的生活與工作中，作為電子產(chǎn)品中的關(guān)鍵零件，印制電路板發(fā)揮著重要的作用?；诖耍疚囊杂≈齐娐钒搴附尤毕葑鳛檠芯繉?duì)象，分析印制電路板設(shè)計(jì)、可焊接性以及變形等因素造成的焊接缺陷，以無(wú)鉛焊接技術(shù)為例分析并對(duì)焊接缺陷加以改進(jìn)。

關(guān)鍵詞：印制電路板；焊接缺陷；無(wú)鉛焊接技術(shù)

從本質(zhì)上講，焊接工藝屬于一項(xiàng)化學(xué)處理工藝，不同的焊接對(duì)象擁有不同的焊接工藝，焊接時(shí)所使用的化學(xué)原理也會(huì)不同。印制電路板可以將電子產(chǎn)品中的電子元器件相互連接，使其成為完整的電路系統(tǒng)，隨著電子產(chǎn)品的發(fā)展，印制電路板結(jié)構(gòu)越來(lái)越復(fù)雜，在焊接過(guò)程中人們難免遇到各類焊接缺陷，需要額外重視，并采用有效的措施降低焊接缺陷發(fā)生概率。

1印制電路板的焊接缺陷

1.1印制電路板設(shè)計(jì)不合理導(dǎo)致的焊接缺陷。電子產(chǎn)品中印制電路板的大小規(guī)格不同，人們?cè)诤附訒r(shí)需要將印制電路板進(jìn)行后期制作，防止其對(duì)焊接工藝造成影響。如果印制電路板尺寸過(guò)大，焊接時(shí)就會(huì)有較長(zhǎng)焊接線條，進(jìn)而影響印制電路板聲抗與阻抗，不利于印制電路板在電子產(chǎn)品中使用性能的提高。不僅如此，如果印制電路板尺寸較大，焊接線條增加，將會(huì)給印制電路板帶來(lái)更高的生產(chǎn)成本，不利于生產(chǎn)企業(yè)經(jīng)濟(jì)效益的提高。相反，如果印制電路板尺寸過(guò)小，將會(huì)加大焊接工藝的難度，且相鄰的焊接線條之間會(huì)互相產(chǎn)生干擾，例如電磁干擾。針對(duì)印制電路板因設(shè)計(jì)不合理存在的焊接缺陷，要求設(shè)計(jì)師在設(shè)計(jì)印制電路板尺寸的時(shí)候，加強(qiáng)對(duì)電路板的優(yōu)化設(shè)計(jì)，結(jié)合自身設(shè)計(jì)經(jīng)驗(yàn)，根據(jù)印制電路板的布局與結(jié)構(gòu)，避免缺陷問(wèn)題再次發(fā)生[1]。1.2印制電路板上孔可焊接性造成的焊接缺陷。印制電路板孔的可焊接性會(huì)直接影響電路板的焊接質(zhì)量，也會(huì)影響其他元器件性能參數(shù)，不利于元器件性能提高。如果焊接孔的焊接性較差，將會(huì)影響電路板層之間的穩(wěn)定性，不利于層與層的穩(wěn)定性。分析影響印制電路板上孔焊接性能的因素，具體如下。1）焊料組成成分。這是影響印制電路板焊接性能的關(guān)鍵性因素，當(dāng)前人們經(jīng)常使用Sn-Pb和Sn-Pb-Ag兩種焊接材料成分，要求焊接人員結(jié)合自身工作經(jīng)驗(yàn)科學(xué)選擇焊料。雖然很多焊料組成成分相同，但是不同廠家生產(chǎn)下，焊料焊接性能也會(huì)不同，原材料的選擇和機(jī)械設(shè)備的使用都會(huì)影響焊料中的雜質(zhì)情況。2）被焊料。這是印制電路板焊接工藝中的受體，被焊料的狀態(tài)也會(huì)影響焊接質(zhì)量。不同印制電路板焊接屬性自然不同，企業(yè)需要根據(jù)其屬性應(yīng)用相應(yīng)的焊接工藝。例如，如果焊料表面有雜質(zhì)污染，在焊接時(shí)就會(huì)將雜質(zhì)融入焊料，將其保存在焊接線條內(nèi)部，不利于延長(zhǎng)印制電路板的使用壽命。3）印制電路板焊接條件。焊接的過(guò)程也是物質(zhì)發(fā)生化學(xué)變化的過(guò)程，原料在不同的反應(yīng)條件下會(huì)有不同的物質(zhì)狀態(tài)，如果焊料與被焊料相同，但是焊接條件不同，將會(huì)導(dǎo)致焊接結(jié)果不同。如果人們無(wú)法選擇恰當(dāng)?shù)暮附訔l件，將會(huì)導(dǎo)致焊接缺陷發(fā)生。例如印制電路板焊接溫度，如果溫度過(guò)高，將會(huì)導(dǎo)致印制電路板被燒毀，使電路板失去電子屬性，影響電子產(chǎn)品的使用性能[2]。1.3印制電路板變形造成的焊接缺陷。從電腦或者電子產(chǎn)品中直接拆卸印制電路板下來(lái)，就會(huì)發(fā)現(xiàn)電路板上經(jīng)常有彎曲現(xiàn)象。造成印制電路板變形彎曲的原因有很多，例如印制電路板上下溫度不夠均勻，或者元器件在印制電路板上重量分配不均勻。如果印制電路板嚴(yán)重變形，將會(huì)導(dǎo)致焊接缺陷發(fā)生，焊接的時(shí)候焊接部位會(huì)有明顯的凸起現(xiàn)象或凹陷現(xiàn)象，凸起的部分在焊接時(shí)變成了薄焊，該部位不牢固，印制電路板長(zhǎng)時(shí)間應(yīng)用后焊接效果會(huì)下降；凹陷的部位導(dǎo)致焊點(diǎn)無(wú)法與其接觸，最終在印制電路板上形成了空焊現(xiàn)象，長(zhǎng)時(shí)間使用后也會(huì)面臨失效問(wèn)題。與上文提到的兩種焊接缺陷相比，印制電路板變形本身就是一種焊接缺陷，無(wú)論焊接時(shí)散熱是否正常，焊接時(shí)產(chǎn)生的熱量都會(huì)導(dǎo)致印制電路板發(fā)生不同程度的變形。因此，面對(duì)這一現(xiàn)象，人們需要從印制電路板原材料入手，以保證印制電路板使用壽命為前提，盡可能的選擇剛性強(qiáng)、不受溫度影響的材料作為焊接的材料，同時(shí)改進(jìn)外部焊接環(huán)境，提高印制電路板的焊接質(zhì)量，提高焊接工藝中的散熱效率，盡可能的降低焊接缺陷發(fā)生概率。

2無(wú)鉛焊接技術(shù)的實(shí)踐應(yīng)用

[摘要]本文對(duì)混裝電路板焊接工藝技術(shù)的實(shí)施過(guò)程，并對(duì)工藝設(shè)計(jì)的依據(jù)、焊接方法進(jìn)行了探究，為之后的混裝電路板焊接提供了一定的理論依據(jù)，在進(jìn)行混裝電路板焊接的時(shí)候應(yīng)當(dāng)按照一定的條件設(shè)置電路板焊接的流程以及環(huán)節(jié)，例如按照驗(yàn)收規(guī)范、生產(chǎn)綱領(lǐng)、企業(yè)的生產(chǎn)條件以及技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)等等，這些都會(huì)影響電路板的焊接工藝，確?；煅b電路板的質(zhì)量以及電子產(chǎn)品的質(zhì)量。

[關(guān)鍵詞]混裝電路板；焊接工藝；技術(shù)

1混裝電路板焊接工藝方法分類

第一，焊接技術(shù)中最常見(jiàn)的就是手工焊接，這一種焊接方法兼具優(yōu)點(diǎn)和缺點(diǎn)，使用手工焊接方法的時(shí)候?qū)τ陔娐钒宓墓に囉泻軓?qiáng)的適應(yīng)能力，并且在使用的時(shí)候有非常強(qiáng)的組織靈活性，并且在進(jìn)行施工的時(shí)候消耗的成本較低，對(duì)于單件小批量的生產(chǎn)是非常適用的。但是在使用手工焊接工藝的時(shí)候?qū)τ诤附庸と说募寄芩接泻芨叩囊螅嵌鄶?shù)工人在施工的時(shí)候常常無(wú)法做到高質(zhì)量的操作，除此之外，使用手工焊接的方法在處理BGA元件、高密度的QFP元件以及0603以下的CHIP元件的時(shí)候無(wú)法做到精湛操作，導(dǎo)致混裝電路板的質(zhì)量下降。另一種常用的焊接方法就是回流焊接的方式，在使用回流焊接的方法的時(shí)候，能夠提高焊點(diǎn)的質(zhì)量，并且實(shí)現(xiàn)較高的一致性，并且在大批量生產(chǎn)的時(shí)候，回流焊接的方法能夠確保焊接的進(jìn)度和質(zhì)量，有效的降低焊接的成本，并且使用回流焊接的方法的時(shí)候可以有效的處理SMT元件，但是此類方法在處理小批量生產(chǎn)的時(shí)候經(jīng)濟(jì)效率差，所消耗的成本較高，除此之外，回流焊接的方法沒(méi)有辦法對(duì)焊接耐熱性進(jìn)行高質(zhì)量焊接，導(dǎo)致回流焊接的方法不能全面的應(yīng)用在小批量的生產(chǎn)之中。第三種常用的混裝電路的方法就是波峰焊的焊接方法，使用這類焊接方法的優(yōu)勢(shì)就在于高效的處理焊點(diǎn)質(zhì)量，并且使得混裝電路的一致性很高，對(duì)于焊接的質(zhì)量有非常高的保障，并且在大批量的生產(chǎn)中確?；煅b電路的進(jìn)度以及質(zhì)量，有效的降低混裝電路的成本，但是同回流焊接一樣，在處理小批量焊接電路的生產(chǎn)的時(shí)候，會(huì)消耗大量的成本，焊接的工藝在一定程度上變得更加的復(fù)雜，無(wú)法有效的處理BGA元件、高密度的QFP元件，并且在施工PCB設(shè)計(jì)的時(shí)候常常不能合理的處理“陰影”的效應(yīng)。

2混裝電路板焊接工藝技術(shù)

在對(duì)混裝電路實(shí)施焊接工作的時(shí)候，應(yīng)當(dāng)按照一定的步驟進(jìn)行，根據(jù)混裝電路的生產(chǎn)條件以及未來(lái)的應(yīng)用設(shè)置焊接的環(huán)節(jié)，促使焊接的工作在各個(gè)環(huán)節(jié)都得到質(zhì)量的保障，下文簡(jiǎn)述了混裝電路板焊接工藝的步驟：首先，一定對(duì)混裝電路的焊接材料進(jìn)行恰當(dāng)?shù)臏?zhǔn)備，在使用手工焊接的時(shí)候，一般需要準(zhǔn)備絲狀焊料，焊料絲的直徑應(yīng)當(dāng)確保焊點(diǎn)是否與要求所匹配，常見(jiàn)的樹(shù)脂基釬劑一般選用的是R（純樹(shù)脂基釬劑）或者是RMA（中等活性的樹(shù)脂基釬劑），例如：絲S-Sn63PbAΦ1-R-1GB/T3131-2001，即用Sn63Pb37焊料制造的，直徑為1mm，釬劑類型為R型的樹(shù)脂單芯絲狀焊料。其中當(dāng)前的SMT焊接工藝材料總體正朝著環(huán)保型的狀態(tài)發(fā)展，常用的是SnPb合金焊接材料，并且是免清洗、不含揮發(fā)性有機(jī)物、無(wú)松香型等等，并使用PCB清潔度的有效整理方式處理PCB的污染殘留，使得焊接材料能夠在準(zhǔn)備階段達(dá)到最佳的效果。為了使得焊接的時(shí)候更加的方便以及容易，還經(jīng)常會(huì)選擇含微銻（Sb）、含微鉍（B）i的焊料，以此來(lái)加強(qiáng)材料流動(dòng)性，使得焊料能夠在表面張力的作用下增強(qiáng)濕潤(rùn)能力，降低焊接的溫度，有效的降低了生產(chǎn)過(guò)程中出現(xiàn)的預(yù)熱狀況，并且使得零件端面溶蝕等問(wèn)題得到有效的處理，同時(shí)還能使得混裝電路的修補(bǔ)以及拆換零件的作業(yè)更加的方便，簡(jiǎn)單易操作。其次，在準(zhǔn)備好了焊接材料之后，需要做好焊前預(yù)熱的工作，這項(xiàng)工作能夠充分的發(fā)揮絲狀焊料中的樹(shù)脂芯釬劑的活性，這些能夠有效的避免PCB焊錫的過(guò)程中出現(xiàn)影響PCB的潤(rùn)濕以及焊點(diǎn)的形成，這使得PCB在焊接前就達(dá)到了一定的溫度，避免受到熱沖擊導(dǎo)致混裝電路板出現(xiàn)翹曲變形的狀況。在進(jìn)行焊接工作的時(shí)候，有效的控制焊接的溫度，焊接的溫度對(duì)于混裝電路有非常重要的作用，當(dāng)焊接的溫度很低的時(shí)候，焊料的擴(kuò)展率、潤(rùn)濕性等都會(huì)受到影響，并且較低的溫度會(huì)使得焊盤(pán)或者是元器件的焊端濕潤(rùn)不充足，因而就會(huì)產(chǎn)生虛焊或者是拉尖、橋接等缺陷；而當(dāng)焊接的溫度較高的時(shí)候，就會(huì)在焊接的過(guò)程中加速了焊盤(pán)、元器件，這導(dǎo)致元器件引腳以及焊料產(chǎn)生了氧化，這些都會(huì)導(dǎo)致虛焊的狀況，上述這些焊接質(zhì)量問(wèn)題對(duì)于混裝電路板的使用有很大的影響，因此在焊接的時(shí)候需要嚴(yán)格的控制焊接的溫度。在焊接貼片元件的時(shí)候，焊料應(yīng)該加在烙鐵頭、焊盤(pán)和元件的電極之間，這樣烙鐵頭的移動(dòng)速度就由焊接時(shí)間確定，使得焊料在電極的覆蓋高度在一定的范圍之內(nèi)，也能夠?qū)⒗予F頭的溫度控制在260℃加減10℃的范圍內(nèi)，并且保證焊接的時(shí)間不會(huì)超過(guò)2s，這一過(guò)程中，若無(wú)法在規(guī)定的時(shí)間內(nèi)完成焊接的任務(wù)，這就會(huì)導(dǎo)致焊點(diǎn)無(wú)法在規(guī)定的時(shí)間內(nèi)冷卻，也沒(méi)有辦法及時(shí)的進(jìn)行再猜焊接的工作，這對(duì)于修復(fù)焊接的工作有很大的影響。最后，在進(jìn)行焊接插裝元件的時(shí)候，應(yīng)當(dāng)在烙鐵頭之前加熱焊盤(pán)，使得焊盤(pán)被充分的預(yù)熱，之后在烙鐵頭和焊盤(pán)的結(jié)合處加入部焊料，使得焊料能夠充分的結(jié)合，以此覆蓋整個(gè)焊盤(pán)，形成凹形的焊錫輪廓線，為之后的真正的焊接工作打下堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。在使用回流混裝電路焊接的時(shí)候，結(jié)合PCB的典型布局形式，在PCB的B面布局質(zhì)量較小表面貼裝片式元件，在PCB的A面布局BGA、QFP器件、DIP器件、通孔接插件、電阻和電容等，即正面使用表貼和通孔元件混裝，B面采用表面貼裝的形式。在試驗(yàn)板上選擇無(wú)鉛BGA，其他的元件是有鉛元器件，焊料選用OL-107E有鉛焊料。在設(shè)置回流焊接曲線時(shí)，采用有鉛制程下有鉛、無(wú)鉛混裝工藝，將峰值溫度提高到228℃～235℃之間，液相線上溫度的時(shí)間為50s～60s，使BGA上的無(wú)鉛焊料能充分回流，又能避免過(guò)高溫度對(duì)有鉛器件的熱沖擊，得到良好的回流焊接效果。對(duì)于回流混裝電路質(zhì)量的檢驗(yàn)，BGA器件多為焊球大小均勻，經(jīng)過(guò)偏角測(cè)試檢驗(yàn)，并且使焊球呈現(xiàn)鼓形，且QFP器件是能夠形成良好的濕潤(rùn)，呈現(xiàn)出質(zhì)量較高的焊點(diǎn)。

編者按：本文主要從引言；供應(yīng)鏈傳導(dǎo)作用下的綠色技術(shù)擴(kuò)散；綠色技術(shù)擴(kuò)散動(dòng)力渠道分析；市場(chǎng)誘致的綠色技術(shù)擴(kuò)散案例分析；研究結(jié)論進(jìn)行論述。其中，主要包括：清潔工藝注重在生產(chǎn)過(guò)程中合理利用資源、減少污染、物質(zhì)流層面的綠色技術(shù)擴(kuò)散、綠色產(chǎn)品制造本身就被視為綠色技術(shù)第三種層面上的技術(shù)擴(kuò)散、信息流層面的綠色技術(shù)擴(kuò)散、綠色信息流更為重要的促進(jìn)作用、“交易傳染型”綠色技術(shù)擴(kuò)散、企業(yè)群落中所有的企業(yè)被理解為一種群落總體、基于交易的綠色技術(shù)“傳染復(fù)制”、“成功主體模仿”型綠色技術(shù)擴(kuò)散、美國(guó)環(huán)境管制部門(mén)最終同意采納和推廣低鉛技術(shù)方案、市場(chǎng)機(jī)制對(duì)綠色技術(shù)擴(kuò)散的自發(fā)調(diào)節(jié)作用等，具體請(qǐng)?jiān)斠?jiàn)。

摘要:指出了產(chǎn)品供應(yīng)鏈的系統(tǒng)傳導(dǎo)作用為綠色技術(shù)在企業(yè)群落中的擴(kuò)散提供了自然和充分的系統(tǒng)動(dòng)力,綠色技術(shù)在物質(zhì)流和信息流兩個(gè)層面上的擴(kuò)散是這種動(dòng)力作用的具體反映。繼而,運(yùn)用演化博弈數(shù)學(xué)模型對(duì)綠色技術(shù)擴(kuò)散的動(dòng)力渠道問(wèn)題進(jìn)行了分析。研究認(rèn)為,市場(chǎng)誘致作用下的“交易傳染型”和“成功主體模仿型”是綠色技術(shù)在企業(yè)群落內(nèi)得以高效擴(kuò)散的兩類最重要的動(dòng)力渠道,反應(yīng)了企業(yè)個(gè)體實(shí)施綠色技術(shù)變革的內(nèi)在動(dòng)機(jī)。在兩類動(dòng)力渠道的作用下,企業(yè)的清潔生產(chǎn)意愿得以強(qiáng)化,綠色技術(shù)轉(zhuǎn)換環(huán)境得以改善。

關(guān)鍵詞:綠色技術(shù);擴(kuò)散層面;動(dòng)力渠道;市場(chǎng)誘致

1引言

綠色技術(shù)(GreenTechnologies)或稱清潔技術(shù)工藝(CleanTechnologiesandCrafts)是指能減少環(huán)境污染、節(jié)能降耗的技術(shù)、工藝或產(chǎn)品的總稱,從經(jīng)濟(jì)學(xué)意義上看,綠色技術(shù)的應(yīng)用是為了使整個(gè)產(chǎn)品系統(tǒng)(或生命周期)的內(nèi)部、外部成本總和最小化,具有明顯的正外部性效應(yīng)。根據(jù)綠色技術(shù)進(jìn)化程度以及與環(huán)境的匹配情況,可以將綠色技術(shù)分為三個(gè)層面:末端治理技術(shù)、清潔技術(shù)工藝、綠色產(chǎn)品制造[1]。末端治理技術(shù)是在生產(chǎn)的最后環(huán)節(jié)消除生產(chǎn)過(guò)程中產(chǎn)生的污染;清潔工藝注重在生產(chǎn)過(guò)程中合理利用資源、減少污染;綠色產(chǎn)品是從設(shè)計(jì)、研發(fā)、生產(chǎn)、銷售的全過(guò)程來(lái)節(jié)約能源,預(yù)防污染。

從外在來(lái)看,綠色技術(shù)的擴(kuò)散與應(yīng)用是企業(yè)群落可持續(xù)產(chǎn)業(yè)模式最重要的特征之一,群落系統(tǒng)內(nèi)大多數(shù)企業(yè)采用清潔生產(chǎn)技術(shù)減弱對(duì)環(huán)境的負(fù)面影響、開(kāi)展廢棄物資源化活動(dòng)、企業(yè)投入專用設(shè)施與其他企業(yè)建立工業(yè)共生合作(工業(yè)廢物或副產(chǎn)品的交換利用)等。從內(nèi)在來(lái)看,綠色技術(shù)實(shí)際上是促進(jìn)企業(yè)生態(tài)化經(jīng)營(yíng),進(jìn)而推動(dòng)整個(gè)群落生態(tài)化演進(jìn)關(guān)鍵的知識(shí)(技術(shù)工藝)與物質(zhì)(材料設(shè)備)保證。企業(yè)的綠色技術(shù)應(yīng)用究竟發(fā)生在哪一層面和環(huán)節(jié)、綠色技術(shù)在群落中是通過(guò)何種渠道和方式來(lái)擴(kuò)散和應(yīng)用的,所有這些都是市場(chǎng)調(diào)節(jié)、政府管制下的企業(yè)自主決策結(jié)果。其中,企業(yè)所處供應(yīng)鏈系統(tǒng)的自發(fā)傳導(dǎo)作用、迫于外部壓力的信息共享、為了獲得市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)力的策略反應(yīng)等因素,是綠色技術(shù)在企業(yè)群落內(nèi)得以擴(kuò)散與應(yīng)用的主要系統(tǒng)動(dòng)力。

摘要：介紹了“國(guó)內(nèi)高可靠性微電子裝備用焊膏”研制工程第一階段的部分工作，即對(duì)國(guó)外的三款無(wú)鉛焊膏和兩款有鉛焊膏的共計(jì)19個(gè)項(xiàng)目的材料理化性能進(jìn)行摸底試驗(yàn)，主要包括焊膏的金屬部分性能、助焊膏部分性能和焊膏整體性能，并將試驗(yàn)數(shù)據(jù)匯總統(tǒng)計(jì)和分析，研究不同品牌焊膏的各項(xiàng)理化性能，旨在全面摸清國(guó)外知名品牌焊膏的理化性能水平和差異。同時(shí)，為高可靠性微電子工藝用焊膏的性能檢測(cè)提供了方法。

關(guān)鍵詞：微電子裝備；焊膏；理化性能；可靠性

隨著SMT技術(shù)被廣泛應(yīng)用，焊膏作為當(dāng)今電子產(chǎn)品生產(chǎn)中極為重要的關(guān)鍵材料，在SMT生產(chǎn)中發(fā)揮著巨大的作用，焊膏質(zhì)量好壞在一定程度上決定了焊接的質(zhì)量及產(chǎn)品可靠性水平[1]。提升焊膏品質(zhì)對(duì)于提升電子工藝裝配水平，提高企業(yè)經(jīng)濟(jì)效益，推動(dòng)技術(shù)創(chuàng)新，支撐產(chǎn)業(yè)升級(jí)，保障工業(yè)安全具有重要的戰(zhàn)略意義。目前國(guó)內(nèi)焊膏品牌與國(guó)外品牌在質(zhì)量和性能指標(biāo)存在一定差距，特別是質(zhì)量穩(wěn)定性和可靠性方面有較大差距，高端產(chǎn)品加工制造不敢大面積應(yīng)用國(guó)產(chǎn)焊膏，用戶對(duì)國(guó)產(chǎn)焊膏產(chǎn)品缺乏信心。為提高國(guó)產(chǎn)焊膏品牌的核心競(jìng)爭(zhēng)力，需要充分摸清國(guó)內(nèi)外品牌焊膏性能的差距，取長(zhǎng)補(bǔ)短，為加速國(guó)內(nèi)品牌焊膏高水平、高可靠性發(fā)展做準(zhǔn)備。本研制工程對(duì)國(guó)內(nèi)外知名品牌焊膏的理化性能、工藝性和可靠性進(jìn)行全面摸底，分析差距形成的原因，并不斷優(yōu)化國(guó)產(chǎn)焊膏，使其更具國(guó)際競(jìng)爭(zhēng)力。本文介紹了研制工程第一階段的部分工作，對(duì)國(guó)外知名品牌的三款無(wú)鉛焊膏和兩款有鉛焊膏的全項(xiàng)目理化性能進(jìn)行了性能檢測(cè)和研究分析。

1研究?jī)?nèi)容及方法

1.1研究?jī)?nèi)容

本文從焊膏的金屬部分、助焊膏部分以及焊膏整體三個(gè)方面對(duì)國(guó)外焊膏進(jìn)行分析研究：焊膏金屬部分的性能研究主要包括金屬含量、合金成分、合金粉末粒度大小及形狀分布；焊膏助焊劑部分的性能研究包括酸值、擴(kuò)展率、殘留物干燥度、銅鏡腐蝕和銅板腐蝕；焊膏整體部分的性能研究包括黏度、觸變系數(shù)、黏滯力、坍塌、錫珠、離子鹵化物含量、總鹵、離子清潔度、表面絕緣電阻和電遷移。

1引言

功率模塊焊接和連接的最新技術(shù)水平是空白的使用一一半導(dǎo)體底面與頂層基材和鋁（A）粗線互連的無(wú)鉛焊接工藝。由于設(shè)計(jì)靈活性大、實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化的程序簡(jiǎn)單，鋁線綁定現(xiàn)在己成為頂層互連的首選。遺憾的是，由于眾所周知的生命周期局限的原因，鋁粗線焊接成了眾多設(shè)計(jì)的瓶頸。過(guò)去，利用燒結(jié)帶或編織帶提出了一些關(guān)于芯片頂層觸點(diǎn)的解決方案對(duì)于1C或存儲(chǔ)產(chǎn)品而言，作為粗金（Au）線的替代品，銅（Cu）線綁定具有較高的適配率。還強(qiáng)烈希望采用較大直徑的電線作為鋁線的替代品，并提出了此課題的有關(guān)事項(xiàng)PM。銅線綁定保持了當(dāng)前鋁線綁定法的設(shè)計(jì)靈活性和工藝靈活性，但是粗銅線要求頂層金屬化整體更加牢固，以防止功率半導(dǎo)體在粘合焊盤(pán)的作用下出現(xiàn)芯片裂紋和結(jié)構(gòu)損壞。很多功率半導(dǎo)體制造廠正在著手解決這一問(wèn)題。本文提出的連接方法的主要優(yōu)勢(shì)之一是這種方法可使用粗銅線綁定，無(wú)需改變半導(dǎo)體頂層金屬化。因此，半導(dǎo)體制造廠可依靠現(xiàn)有的工藝技術(shù)和既定的金屬化，在前端和后端／封裝材料之間留出分隔線。于是，高可靠性功率模塊完全有可能實(shí)現(xiàn)較快的上市時(shí)間。銀燒結(jié)是一種成熟的功率半導(dǎo)體焊接和連接技術(shù)，｜｜J靠性很高，要求使用常見(jiàn)的金屬化表面。例如NiAu、Pd或Ag，這些表面都很常用，大多數(shù)制造廠有售。

2綁定和焊接技術(shù)

2．1低壓燒結(jié)。低壓燒結(jié)接受用于生產(chǎn)整流器功率模塊，采用這種技術(shù)，功率模塊質(zhì)量更好，熱工特性、機(jī)械特性和電氣特性優(yōu)良。燒結(jié)時(shí)需要在焊接件之間涂銀膏。燒結(jié)過(guò)程中，施加壓力產(chǎn)生一層密實(shí)的銀層，連接可靠。燒結(jié)過(guò)程中，當(dāng)銀膏中的銀顆粒和有機(jī)物促使擴(kuò)散力增加時(shí)，可減小施加的壓力。據(jù)報(bào)道，當(dāng)前的燒結(jié)工藝可在40MPa以下的壓力水平完成｜6im。減小壓力可生產(chǎn)不同規(guī)格的模塊，從而增加設(shè)計(jì)靈活性，便于利用批量生產(chǎn)技術(shù)。2．2粗銅線綁定。銅線綁定是電力電子產(chǎn)品總成的大電流互連最看好的技術(shù)之一。與鋁線綁定相比，銅線綁定布局靈活性高、質(zhì)量過(guò)程成熟，正因?yàn)檫@兩條原因，加快了銅線綁定的研發(fā)。與鋁材相比，電線粘合互連采用銅質(zhì)材料，有兩大好處：（1）電流能力增加37％：（2）銅的熱傳導(dǎo)率好（比鋁的熱傳導(dǎo)率高達(dá)80％）。2．3丹佛斯粘合緩沖板技術(shù)（DBB）。丹佛斯粘合緩沖板技術(shù)（DBB）由燒結(jié)在金屬半導(dǎo)體頂層金屬化表面上的薄銅箔組成，如圖1所示。此外，替換半導(dǎo)體底面接口與DBC基體的凸點(diǎn)瓦連時(shí)，也可采用相同的燒結(jié)技術(shù)。圖1燒結(jié)DBB銀和銅線綁定熱堆棧的橫截面設(shè)計(jì)DBB吋，其尺寸要保證熱機(jī)械優(yōu)化，以減小由于CTE不匹配而引起的機(jī)械應(yīng)力。除了銅線綁定期間可吸收能量和保護(hù)晶片的特性外，DBB還具有很多熱特性和電氣特性優(yōu)勢(shì)。采用DBB后，半導(dǎo)體內(nèi)出現(xiàn)均勻的電流密度分配。由于豎向電流流動(dòng)得到改善，無(wú)需在半導(dǎo)體上采用針腳式粘合。此部分將進(jìn)一步介紹標(biāo)準(zhǔn)整流器模塊和第2部分所述方法制成的相同模塊之間的直接比較結(jié)果。

3結(jié)果

3．1熱模擬。為了證明新封裝技術(shù)的性能，我們使用熱模擬軟件FlowEFD，對(duì)不同的設(shè)計(jì)方案進(jìn)行了研宄。為了便于對(duì)結(jié)果進(jìn)行比較，所有方案都采用相同的條件。圖2顯示的是FEM模擬的邊界條件。圖2第一糢擬部分和第二糢擬部分的邊界條件DBB的附加熱能力對(duì)Zth曲線有積極影響，W為它能儲(chǔ)存短熱能脈沖。圖3所示的是不同變型（VI？V5）不同時(shí)間（l〇ms、100ms、1000ms）的熱阻抗。在燒結(jié)的DBB變型（V5）中，10ms的Zth比標(biāo)準(zhǔn)焊機(jī)技術(shù)（VI）低大于22％。另外，DBB的熱能力對(duì)Rth沒(méi)有負(fù)面影響，因?yàn)樗丛跓嵩矗ň┖蜔岢林g的傳熱路徑上。3．2可靠性。從以前的標(biāo)準(zhǔn)焊接模塊、燒結(jié)模塊和編織帶模塊試驗(yàn)中得出比較數(shù)據(jù)W。功申循環(huán)結(jié)果如閣4所示。丹佛斯標(biāo)準(zhǔn)整流器模塊約有40000個(gè)循環(huán)，而采川鋁線的燒結(jié)模塊約有70000個(gè)循環(huán)。DBB模塊至少有600000個(gè)循環(huán)，比丹佛斯標(biāo)準(zhǔn)模塊好約15倍，比行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)好約60倍mi。