康 宇，吴家前，韩振峰，高瑞军

（广东省焊接技术研究所（广东省中乌研究院），广东 广州 510000）

微电子封装被定义为以芯片之间的相互连接作用为支撑，协助器件实现其功能，其内的互连介质能为芯片或器件形成机械化支撑、散热、导热及防护等多种功能。焊点在散热、到点及力学性能等诸多方面占据优势，故而在微电子封装领域中有较广泛应用。为全面提升焊点性能，通常会将适量焊剂添加至软钎焊焊点，金属粉末焊剂是最常用的焊剂类型之一。

1 金属粉末的属性分析

金属粉末是钎焊中的焊剂填充材料，在工业领域中有较大规模的应用。焊剂的构成以金属粉末、粘结剂为主，是两者混合而制得的产物。钎焊有硬钎焊与软钎焊之分，其工艺原理是促进填充金属和部件两者的整合进程，对部件行加热措施后促使填充金属熔化钎焊中的粘结剂在经蒸发或分解作用下而脱落，熔融金属会在相互连接的部件之间形成一一冶金界面。焊剂通常是以一个压缩空气操纵的分散喷嘴或模板的网印装备为依托实现分散，其能精确控制焊剂的分散量，进而在保证焊接质量的基础上，减少资金投入量。和软钎焊相比较，硬钎焊焊接温度处于相对较高的水平，故而规定硬钎焊采用的填充金属熔点＞700K，软钎焊填充金属熔点≤700K[1]。硬钎焊多用于锻件产品制造领域，软钎焊在微电子线路板间与电子装置连接领域中体现出良好的适用性。

2 软钎焊

在工业领域中，钎焊被定义是应用比母材溶化温度相对较低的钎料，操作温度低于母材固相但高于钎料液相线的一种焊接技术。钎焊过程中，钎料熔化成为液态，母材维持固态，在母材的缝隙内或表层上，液态钎料对其起到润湿、填充、铺展等多种作用，和母材之间形成相互作用，经冷却处理后凝固成紧固型接头，进而实现和木材的稳固性连接[2]。

3 金属粉末焊剂在软钎焊中应用实践

既往有试验研究发现，有机助熔剂内含有6种～15种成分，以溶剂、松香酸等为典型代表，以上成分多被应用于依照有机熔剂配方进行配制的领域中。因为助熔剂是由多种溶解度与兼容性有机化学物质的构成体，所以以上原料一定要保证所形成溶剂自体具有较高的稳定性，进而促使熔剂和相适宜的充填金属粉末混合制得钎焊剂。将适量浓缩机加入助熔剂内，其作用是促使钎焊粉末颗粒能够悬浮，而加入有机助熔剂的作用是剔除钎焊粉末与钎焊基体表层的氧化物，进而能进一步优化熔融的钎焊剂对基体效果，进而确保冶金界面处于较优良的层面上。

充填金属粉末与助熔剂重量比对焊剂粘度的高低起到决定性作用。模板印刷与喷射分散是2种最常用的方法，前者的使用频次较高。印刷与分散类的焊剂流变性能存在差异，其原因归咎于其内金属量和有机熔剂化学结构存在区别。

微电子制造领域采用的钎焊合金，对纯度提出较严格的要求。Cd、Zn与AI等杂质在粉末颗粒表层形成氧化物的概率更高[3]。较严重的氧化物会对焊剂在回流（软熔）阶段聚结过程形成抑制作用，诱发钎焊球的分离与钎焊元素的不整体性润湿过程。

粉末的种类是影响电路板器件（SMDs）规格的主要因素之一，比如，元件引线宽度是0.64mm～1.3mm，与之相对应的是75im～45im粉末；宽度为0.38mm～0.64mm，对应粉末为45imim～45im；针对宽度＜0.38mm对应的是＜25im的粉末[4]。伴随电子产品尺寸的减缩，促使线路板线路分布变得更为繁杂，也更为密集化。

SN63/PB37合金不管是在钎焊温度范畴、湿润，还是在物理性能等诸多方面均占据优势。部分合金的钎焊温度更低于SN63/PB37，但增加脆性晶界形成的概率，故而在微电子领域不适用。

将充填金属粘结剂这一导体粘结剂用于微电子领域中，主要是由于其能够降低工艺温度，并减少毒性化学物质的生成量，并且还能简化工艺流程。针对生产实践中，软钎焊剂能够在产品与粘结基底间形成冶金界面的情况，规定其金属颗粒熔化后能促使冶金界面有导体形成。针对导体粘结剂而言，无金属熔化，只要能促使粒子间接触就能诱导电流流动过程。

现阶段，工业生产实践中使用最典型的充填金属粘结剂金属粉含量为70%～80%，有机粘结剂含量的取值区间为20%～30%，所使用的金属粉呈片状。银是应用范围最广的一种导体粘结剂，和其他类型金属相比较其导电性处于较高水平，在部分工况下其氧化物也能导电，故而在微电子领域中有较好的应用前景，但使用期间资金耗用量较大，且会形成电移性与毒害物质。银的电移性是因为其具有较高活泼性所形成的枝状晶而使电路破损。

用于导体粘结剂的细银粉与铜粉，均是采用雾化法制作而成的。采用惰性气体进行雾化处理是常用方法，其能制造出球形粉，这是粘结剂在应用实践中所要追求的一个方面。该种粉末内氧气含量较低，对优化铜粉的制造质量有很大裨益。经水雾化制得的铜粉有轻度不规则形，缺少尖锐棱角，经加工后有益于保证其氧化性能的相对稳定性。

片状粉在导体粘结剂制造领域中也有较广泛的应用，若片状粉取向与于板面相互平行时，接触面积扩增，导电性提升，可兼具流动性与导电性。片状粉是把雾化粉投入至常规球磨机或碾磨机内经研磨处理后获得的，在研磨过程中，细粉之间护相互黏附或聚合。研磨过程可以采用干磨或湿磨形式进行，而不管采用如上哪种方法，均需要采用化学方法或加热形式剔除工艺控制介质或溶剂[5]。

粘结通常是在422K环境条件下，经过10min～15min固化处理后而形成的产物。在热固粘结内，粘结固化形成了环氧树脂的断面连接关系，粘结剂内硬化与他类活性配料间互为作用。因为无需对金属行熔化处理办法，所以以上固化过程可略低于比软钎焊的温度条件下完成。

4 结束语

将金属粉末焊剂用于软钎焊技术领域中，有益于优化焊接效果，优化工业产品的生产制造效果，助力于工业产业的健康、持久发展进程。但在生产实践中，工作人员应加强相关影响因素的调控与规避，立足于实况，科学选择溶剂、规划充填金属粉末与助熔剂两者重量的比值、有针对性选择含铜或含银粘结剂，整体提升软钎焊焊接效果与质量。