低溫錫膏焊接工藝備受矚目

中國質量新聞網訊 （記者 徐建華）近年來，由于高性能計算和人工智能演算的普及，面對高效能與高帶寬、低功耗、多芯片整合、空間集積化設備要求，采用低溫焊料且不含鉛的低溫焊接工藝(Low Temperature Soldering,簡稱 LTS)，成為了眾所矚目的焦點。

電子材料無鉛化助推低溫焊接工藝應運而生

合金焊料是電子行業焊接過程中最為關鍵的電子封裝材料，它將IC、分立器件、被動元件通過焊料焊接在印制電路板上，實現電子產品基本的功能。每天都有大量的合金焊料制成的錫膏在電子產品生產線上被大量消耗，同時，在此過程中的熱量、能耗與排放一直無法得到有效控制。

然而，本世紀初，在電子行業中，以錫、鉛為主要成分的中溫焊料仍處于主流制造工藝地位，但因鉛含量較多，不做防護長時間接觸對身體有害，并且不環保。 2003年歐盟發布的WEEE（報廢電子電氣設備指令）和RoHS（關于限制在電子電氣設備中使用某些有害成分的指令）正式生效，形成了第一部強制禁止電子產品使用鉛和有限度使用鹵素的法令。中國信息產業部擬定的《電子信息產品生產污染防治管理辦法》提出自2006年7月1日起，投放市場的國家重點監管目錄內的電子信息產品不能含有鉛。電子裝聯焊接工藝從有鉛焊料(SnPb)過渡到無鉛焊料。電子材料無鉛化的變革浪潮也正式興起，同時讓從業者開始投入到了無鉛焊料的研發及量產。

據專家介紹，目前全球無鉛焊料的實際應用較廣泛的主要有五大系列無鉛合金焊料，分別是Sn-Ag系、Sn-Cu系、Sn-Bi系、Sn-In系以及Sn-Zn系。其按照熔點可分為三種，高溫焊料（熔點在200℃以上）、中溫焊料（熔點在180℃-200℃）、低溫焊料（熔點低于180℃）。

在從有鉛焊料向無鉛焊料轉換過程中，錫銀銅（Sn-Ag-Cu）系合金焊料雖然其焊接溫度較高，但因為其綜合成本低，無需氮氣焊接環境的優勢逐漸被認可。經過近10年的應用，錫銀銅合金焊料被大多數企業廣泛采用。

其實，低溫焊料作為低溫焊接技術的重要基礎材料，也已有20多年的產業研究及應用歷史，已經成為業界廣泛認可的標準化合金焊料。早在2006年國際電子工業聯接協會（IPC）的IPC J-STD-006C-2013，日本工業標準（JIS）的JIS Z 3282-2006，以及國際標準化組織（ISO）的ISO9453-2006等都對低溫系焊料做了明確的定義和要求。

國際電子生產商聯盟在2015年就啟動了基于錫鉍的低溫焊接工藝和可靠性的研究項目，制定了一系列評測和應用標準。與此同時，國內許多錫膏廠商也開發出更多的基于錫鉍合金的低溫錫膏。

據介紹，經過行業多年的大量開發、試驗、評估及應用，Sn-Bi低溫焊接技術的商用比例在消費電子領域不斷拓展提高。10多年前，低溫焊接技術已廣泛應用在LCD/LED顯示屏、高頻頭、防雷元件、溫控元件、柔性板等熱敏感電子元器件的低溫組裝場景。

優勢明顯 低溫錫膏工藝成生力軍 

2017年，中國綠色制造聯盟正式成立，為數十家世界500強企業及百余家涵蓋鋼鐵、化工、建材、電力、能源、機械、輕工、電子信息等行業的企業和機構，給予了低溫焊接技術充分肯定和支持。

目前市場普遍應用的低溫焊料是指錫鉍Sn-Bi系二元合金，與高溫焊料220°C的熔點相比，低溫焊料Sn-Bi的熔點在139℃，能夠在185℃以下進行焊接，使焊接峰值溫度降低達60℃，極大改善了回流焊接過程中熱應力帶來的PCB和芯片翹曲風險導致的焊接可靠性缺陷，同時降低SMT組裝過程中的能耗超過20%。

業內專家稱，新的焊接技術的研究及應用，不僅僅局限于焊接材料的更替，它是一個非常復雜的系統工程，需要在滿足產品各項性能要求的同時，依據焊料合金的各項特點展開全方面的技術研究，涉及焊接基礎材料的開發研究，產品設計端的設計變更，各種元器件的選型匹配，制造工藝的調整優化，測試手段/方法/標準的制定（電性能、可靠性），需要眾多相關科研人員、設計人員及工程技術人員的大量研究及試驗工作。多年大量的實驗結果表明，低溫焊接符合IPC-A-610G/H version B 的標準 ，同時符合產品的可靠性功能要求，確保了新的焊接技術能夠被順利可靠的應用。

新技術、新材料、新工藝、新產品的發展與應用，符合人們對美好生活的追求，更是企業基業長青、生生不息的源動力。