文章來源：學習那些事

原文作者：小陳婆婆

本文介紹了電子封裝中焊接材料的焊錫種類、錫膏和助焊劑。

焊接材料作為芯片封裝中的核心連接媒介，其性能與工藝適配性直接影響電路的可靠性及使用壽命。

焊錫的種類

焊錫的歷史可追溯至羅馬帝國時期，鉛-錫合金因其低熔點（共晶點約183℃）與優異的潤濕性，長期占據電子封裝主導地位，尤其在表面貼裝技術（SMT）興起后，共晶鉛-錫合金（如63Sn-37Pb）成為引腳插入式元件焊接的標準材料。然而，鉛的毒性及環保法規推動下，無鉛焊料如Sn-Ag-Cu（SAC）合金逐步替代傳統鉛-錫體系，其中SAC305（96.5Sn-3.0Ag-0.5Cu）因優異的機械強度、抗疲勞性及與基板的熱膨脹系數匹配性，成為綠色封裝的主流選擇，其熔點約217-220℃，需通過添加微量元素如Ni、Co、Mn等進一步優化潤濕性及抑制金屬間化合物生長。

鉛-錫合金體系中，高鉛含量焊錫（如90Pb-10Sn）因高溫穩定性適用于分段式焊接，而高錫焊錫（如96.5Sn-3.5Ag）則憑借高強度用于特殊接點需求。

銀、銻、銦等元素的添加可提升焊錫機械強度與潤濕性，但過量會導致金屬間化合物（如Ag?Sn、SbSn）生成，引發脆性風險。雜質元素如鋁、鉍、鎘、銅、金、鐵、鎳、磷、鋅等需嚴格控制含量，以避免浮渣、粒狀焊點或腐蝕問題，例如銅在波焊中易熔入錫槽形成金屬間化合物，需限制其含量于0.3%以下。

錫膏

錫膏作為電子封裝中的關鍵焊接材料，其發展歷程與工藝革新緊密關聯。早期錫膏由鉛粉、氧化鋅及礦油脂蠟混合而成，主要用于傳統焊接場景；隨著電子工業對精密工藝的需求提升，錫膏逐步演變為由5～15種復雜成分構成的復合體系，鉛錫比例靈活調整以適應不同應用場景。

現代錫膏的核心在于金屬粉粒的制備——通過氣相微粒化或旋轉散布技術將焊錫合金熔體轉化為直徑5～150μm的均勻粉粒，經振動或氣流篩選確保粒徑分布符合標準，粉粒表面需光滑無氧化，否則氧化現象將導致焊接點品質下降。印刷工藝方面，網印與蓋印（Stencil Printing）是主流技術，網目與粉粒直徑比值需大于2以保障均勻性，鏤板間隙與粉粒直徑比值則需超過42，而蓋印因無網線阻礙，可實現更一致的印刷效果，尤其適用于高精度要求場景。

當前，錫膏技術正朝著綠色化與高性能化方向發展：無鉛錫膏如Sn-Ag-Cu（SAC）合金因符合RoHS法規，在消費電子、汽車電子中廣泛應用，其通過添加微量元素如Ni、Co優化潤濕性與抗疲勞性；環保型助焊劑如水溶性、無鹵素配方逐步替代傳統松香基產品，減少環境污染；數字化印刷技術如噴墨打印與錫膏結合，實現亞微米級精度控制，提升焊接可靠性；納米級錫膏通過減小粉粒尺寸至納米級，增強潤濕性與機械強度，適用于微型傳感器、柔性電子等前沿領域。這些進展不僅鞏固了錫膏在傳統封裝中的地位，更推動了其在5G通信、新能源汽車及生物芯片等新興領域的創新應用。

焊劑

助焊劑作為焊接工藝中的關鍵輔助材料，其核心功能在于清潔金屬表面氧化層、降低熔融焊料表面張力以提升潤濕性，同時協調腐蝕性、發泡性、揮發性與粘貼性以適配不同焊接場景。其成分體系由活化劑、載劑、溶劑及功能添加物構成：活化劑依據活性等級分為高、中、低三類，高活性如鹽酸、溴酸、胺氫鹵化物適用于氣密性封裝，中低活性如羧酸、脂肪酸則多用于對腐蝕敏感的軍用或通信電子；載劑涵蓋天然松脂、合成樹脂及水溶性有機體系，其中天然松脂載劑因低腐蝕性常用于無需清潔工藝，而水溶性載劑如乙二醇、聚乙二醇混合物可通過水洗快速去除殘留，減少環境污染；溶劑則需匹配涂布工藝，如乙醇、松油烴用于發泡式涂布以形成均勻薄層，高沸點溶劑則適用于固體助焊劑以避免焊錫濺射。

涂布工藝方面，發泡式通過壓縮空氣形成泡沫涂層，尤其適用于電鍍導孔的精細涂布；波式與噴灑式則分別適配大規模波峰焊與高精度噴墨打印場景，其中噴灑式通過噴嘴精準控制涂布量，減少助焊劑浪費。選擇助焊劑時需綜合考量產品功能、焊接工藝設計、清潔步驟及環保法規——例如軍用電子嚴格限制高活性助焊劑以避免長期腐蝕風險，通信電子傾向低腐蝕性配方以保障信號穩定性，而無鉛、無鹵素助焊劑則響應RoHS等環保要求，減少鉛、鹵素對環境與健康的危害。