中國(guó)質(zhì)量新聞網(wǎng)訊 （記者 徐建華）近年來(lái)，由于高性能計(jì)算和人工智能演算的普及，面對(duì)高效能與高帶寬、低功耗、多芯片整合、空間集積化設(shè)備要求，采用低溫焊料且不含鉛的低溫焊接工藝(Low Temperature Soldering,簡(jiǎn)稱 LTS)，成為了眾所矚目的焦點(diǎn)。

電子材料無(wú)鉛化助推低溫焊接工藝應(yīng)運(yùn)而生

合金焊料是電子行業(yè)焊接過(guò)程中最為關(guān)鍵的電子封裝材料，它將IC、分立器件、被動(dòng)元件通過(guò)焊料焊接在印制電路板上，實(shí)現(xiàn)電子產(chǎn)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(chǎn)品生產(chǎn)線上被大量消耗，同時(shí)，在此過(guò)程中的熱量、能耗與排放一直無(wú)法得到有效控制。

然而，本世紀(jì)初，在電子行業(yè)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(hù)長(zhǎng)時(shí)間接觸對(duì)身體有害，并且不環(huán)保。 2003年歐盟發(fā)布的WEEE（報(bào)廢電子電氣設(shè)備指令）和RoHS（關(guān)于限制在電子電氣設(shè)備中使用某些有害成分的指令）正式生效，形成了第一部強(qiáng)制禁止電子產(chǎn)品使用鉛和有限度使用鹵素的法令。中國(guó)信息產(chǎn)業(yè)部擬定的《電子信息產(chǎn)品生產(chǎn)污染防治管理辦法》提出自2006年7月1日起，投放市場(chǎng)的國(guó)家重點(diǎn)監(jiān)管目錄內(nèi)的電子信息產(chǎn)品不能含有鉛。電子裝聯(lián)焊接工藝從有鉛焊料(SnPb)過(guò)渡到無(wú)鉛焊料。電子材料無(wú)鉛化的變革浪潮也正式興起，同時(shí)讓從業(yè)者開(kāi)始投入到了無(wú)鉛焊料的研發(fā)及量產(chǎn)。

據(jù)專家介紹，目前全球無(wú)鉛焊料的實(shí)際應(yīng)用較廣泛的主要有五大系列無(wú)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(diǎn)可分為三種，高溫焊料（熔點(diǎn)在200℃以上）、中溫焊料（熔點(diǎn)在180℃-200℃）、低溫焊料（熔點(diǎn)低于180℃）。

在從有鉛焊料向無(wú)鉛焊料轉(zhuǎn)換過(guò)程中，錫銀銅（Sn-Ag-Cu）系合金焊料雖然其焊接溫度較高，但因?yàn)槠渚C合成本低，無(wú)需氮?dú)夂附迎h(huán)境的優(yōu)勢(shì)逐漸被認(rèn)可。經(jīng)過(guò)近10年的應(yīng)用，錫銀銅合金焊料被大多數(shù)企業(yè)廣泛采用。

其實(shí)，低溫焊料作為低溫焊接技術(shù)的重要基礎(chǔ)材料，也已有20多年的產(chǎn)業(yè)研究及應(yīng)用歷史，已經(jīng)成為業(yè)界廣泛認(rèn)可的標(biāo)準(zhǔn)化合金焊料。早在2006年國(guó)際電子工業(yè)聯(lián)接協(xié)會(huì)（IPC）的IPC J-STD-006C-2013，日本工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)（JIS）的JIS Z 3282-2006，以及國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)化組織（ISO）的ISO9453-2006等都對(duì)低溫系焊料做了明確的定義和要求。

國(guó)際電子生產(chǎn)商聯(lián)盟在2015年就啟動(dòng)了基于錫鉍的低溫焊接工藝和可靠性的研究項(xiàng)目，制定了一系列評(píng)測(cè)和應(yīng)用標(biāo)準(zhǔn)。與此同時(shí)，國(guó)內(nèi)許多錫膏廠商也開(kāi)發(fā)出更多的基于錫鉍合金的低溫錫膏。

據(jù)介紹，經(jīng)過(guò)行業(yè)多年的大量開(kāi)發(fā)、試驗(yàn)、評(píng)估及應(yīng)用，Sn-Bi低溫焊接技術(shù)的商用比例在消費(fèi)電子領(lǐng)域不斷拓展提高。10多年前，低溫焊接技術(shù)已廣泛應(yīng)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(chǎng)景。

優(yōu)勢(shì)明顯 低溫錫膏工藝成生力軍 

2017年，中國(guó)綠色制造聯(lián)盟正式成立，為數(shù)十家世界500強(qiáng)企業(yè)及百余家涵蓋鋼鐵、化工、建材、電力、能源、機(jī)械、輕工、電子信息等行業(yè)的企業(yè)和機(jī)構(gòu)，給予了低溫焊接技術(shù)充分肯定和支持。

目前市場(chǎng)普遍應(yīng)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(diǎn)相比，低溫焊料Sn-Bi的熔點(diǎn)在139℃，能夠在185℃以下進(jìn)行焊接，使焊接峰值溫度降低達(dá)60℃，極大改善了回流焊接過(guò)程中熱應(yīng)力帶來(lái)的PCB和芯片翹曲風(fēng)險(xiǎn)導(dǎo)致的焊接可靠性缺陷，同時(shí)降低SMT組裝過(guò)程中的能耗超過(guò)20%。

業(yè)內(nèi)專家稱，新的焊接技術(shù)的研究及應(yīng)用，不僅僅局限于焊接材料的更替，它是一個(gè)非常復(fù)雜的系統(tǒng)工程，需要在滿足產(chǎn)品各項(xiàng)性能要求的同時(shí)，依據(jù)焊料合金的各項(xiàng)特點(diǎn)展開(kāi)全方面的技術(shù)研究，涉及焊接基礎(chǔ)材料的開(kāi)發(fā)研究，產(chǎn)品設(shè)計(jì)端的設(shè)計(jì)變更，各種元器件的選型匹配，制造工藝的調(diào)整優(yōu)化，測(cè)試手段/方法/標(biāo)準(zhǔn)的制定（電性能、可靠性），需要眾多相關(guān)科研人員、設(shè)計(jì)人員及工程技術(shù)人員的大量研究及試驗(yàn)工作。多年大量的實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，低溫焊接符合IPC-A-610G/H version B 的標(biāo)準(zhǔn) ，同時(shí)符合產(chǎn)品的可靠性功能要求，確保了新的焊接技術(shù)能夠被順利可靠的應(yīng)用。

新技術(shù)、新材料、新工藝、新產(chǎn)品的發(fā)展與應(yīng)用，符合人們對(duì)美好生活的追求，更是企業(yè)基業(yè)長(zhǎng)青、生生不息的源動(dòng)力。