低温锡膏焊接工艺备受瞩目

  中国质量新闻网讯 （记者 徐建华）近年来，由于高性能计算和人工智能演算的普及，面对高效能与高带宽、低功耗、多芯片整合、空间集积化设备要求，采用低温焊料且不含铅的低温焊接工艺(Low Temperature Soldering,简称 LTS)，成为了众所瞩目的焦点。

  合金焊料是电子行业焊接过程中最为关键的电子封装材料，它将IC、分立器件、被动元件通过焊料焊接在印制电路板上，实现电子科技类产品基本的功能。每天都有大量的合金焊料制成的锡膏在电子科技类产品生产线上被大量消耗，同时，在此过程中的热量、能耗与排放一直没办法得到有效控制。

  然而，本世纪初，在电子行业中，以锡、铅为主要成分的中温焊料仍处于主流制造工艺地位，但因铅含量较多，不做防护长时间接触对身体有害，并且不环保。 2003年欧盟发布的WEEE（报废电子电气设备指令）和RoHS（关于限制在电子电气设备中使用某些有害成分的指令）正式生效，形成了第一部强制禁止电子科技类产品使用铅和有限度使用卤素的法令。中国信息产业部拟定的《电子信息产品生产污染防治管理办法》提出自2006年7月1日起，投放市场的国家重点监管目录内的电子信息产品不能含有铅。电子装联焊接工艺从有铅焊料(SnPb)过渡到无铅焊料。电子材料无铅化的变革浪潮也正式兴起，同时让从业者开始投入到了无铅焊料的研发及量产。

  据专家介绍，目前全球无铅焊料的实际应用较广泛的主要有五大系列无铅合金焊料，分别是Sn-Ag系、Sn-Cu系、Sn-Bi系、Sn-In系以及Sn-Zn系。其按照熔点可分为三种，高温焊料（熔点在200℃以上）、中温焊料（熔点在180℃-200℃）、低温焊料（熔点低于180℃）。

  在从有铅焊料向无铅焊料转换过程中，锡银铜（Sn-Ag-Cu）系合金焊料虽然其焊接温度比较高，但因为其综合成本低，无需氮气焊接环境的优势逐渐被认可。经过近10年的应用，锡银铜合金焊料被大多数企业广泛采用。

  其实，低温焊料作为低温焊接技术的重要基础材料，也已有20多年的产业研究及应用历史，慢慢的变成了业界广泛认可的标准化合金焊料。早在2006年国际电子工业联接协会（IPC）的IPC J-STD-006C-2013，日本工业标准（JIS）的JIS Z 3282-2006，以及国际标准化组织（ISO）的ISO9453-2006等都对低温系焊料做了明确的定义和要求。

  国际电子生产商联盟在2015年就启动了基于锡铋的低温焊接工艺和可靠性的研究项目，制定了一系列评测和应用标准。与此同时，国内许多锡膏厂商也开发出更多的基于锡铋合金的低温锡膏。

  据介绍，经过行业多年的大量开发、试验、评估及应用，Sn-Bi低温焊接技术的商用比例在消费电子领域不断拓展提高。10多年前，低温焊接技术已大范围的应用在LCD/LED显示屏、高频头、防雷元件、温控元件、柔性板等热敏感电子元器件的低温组装场景。

  2017年，中国绿色制造联盟正式成立，为数十家世界500强企业及百余家涵盖钢铁、化工、建材、电力、能源、机械、轻工、电子信息等行业的企业和机构，给予了低温焊接技术充分肯定和支持。

  目前市场普遍应用的低温焊料是指锡铋Sn-Bi系二元合金，与高温焊料220°C的熔点相比，低温焊料Sn-Bi的熔点在139℃，能够在185℃以下进行焊接，使焊接峰值温度降低达60℃，极大改善了回流焊接过程中热应力带来的PCB和芯片翘曲风险导致的焊接可靠性缺陷，同时降低SMT组装过程中的能耗超过20%。

  业内专家称，新的焊接技术的研究及应用，不仅仅局限于焊接材料的更替，它是一个很复杂的系统工程，需要在满足产品各项性能要求的同时，依据焊料合金的各项特点展开全方面的技术探讨研究，涉及焊接基础材料的开发研究，产品设计端的设计变更，各种元器件的选型匹配，制造工艺的调整优化，测试手段/方法/标准的制定（电性能、可靠性），需要众多相关科研人员、设计人员及工程技术人员的大量研究及试验工作。多年大量的实验根据结果得出，低温焊接符合IPC-A-610G/H version B 的标准 ，同时符合产品的可靠性功能要求，确保了新的焊接技术能够被顺利可靠的应用。

  新技术、新材料、新工艺、新产品的发展与应用，符合人们对美好生活的追求，更是企业基业长青、生生不息的源动力。

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