铟-铅 (In/Pb) 焊料合金在半导体装配中可靠的黄金内连接

Indium公司在半导体及先进装配材料方面新的技术专家Maria Durham一直从事indium公司铅 (In/Pb)焊料合金方面的研究。本周我们交谈了她的有关发现。 

 [Andy C. Mackie: ACM] 哪种铟/铅焊料合金最常见，它们的特点如何?

[Maria Durham: MD] 首先，由于环境原因和RoHS的规定，在某些焊接领域使用含铅(Pb-)的焊料是被禁止的，但仍有些应用是允许的。许多军事、航空和工业设备的使用以及与汽车相关的应用都是允许的。下表显示大多数常见的铟/铅(In/Pb)合金(pink)及其特性， 按液相线温度分类;两个熔点当中更高的熔点(固相和液相)适合非共熔合金。 蓝色的是三种相比较的材料。

Indalloy 205使用得最经常，或许因为它的液相线温度最接近锡/铅共晶 (183°C)，63Sn/37Pb (Indalloy 106)。这意味着它可以使用标准的Sn/Pb共晶件。第二种最常见使用的合金是Indalloy7， 204和206。除了熔融范围之外，铟的导热性和导电性可以和标准的材料相比。

 [ACM] 什么使铟-铅(In/Pb)焊料那么有吸引力， 我们为什么看到他们的使用最近复苏了?

 [MD] 焊接时，在某些贵金属的表面使用铟/铅(In/Pb)焊料，一个主要的吸引力是它们不会沥滤金子，不像含锡的焊料。那是因为金不会在它们当中溶解到明显的程度。在2011年Semicon West的讨论中，我们加州的一位客户报告，用Indalloy 205接触金子表面，经过8次模拟的回流，不会损失接头强度，接头不会变脆。这给人深刻的印象。请注意，变脆常常是由于形成金-间金属造成的。我们已经注意到即使在250°C下，50In/50Pb以比它慢13倍的速度进入63Sn/37Pb，速度溶解Au，当然这是动力学，不是熔解度极限，供研究。

熔点较高的Indalloy 164 (92.5Pb/5In/2.5Ag)在所有的In/Pb焊料当中，热膨胀系数(CTE)最低，能够忍受更高的温度偏离，这可以在分级钎焊型的应用看出(其中，使用极高熔融的焊料可以形成最早的接头，随后形成第二种最低的熔融合金，等等。)这可以在诸如动力电子设备装配，其中第一步焊料经常用于晶粒安装或作为一种焊膏，焊丝或预制品。高熔点可以帮助焊料忍受涉及盖下电子的操作温度，引擎控制模之类的应用，其中Indalloy 151 (92.5Pb/5Sn/2.5Ag)或Indalloy 163 (95.5Pb/2Sn/2.5Ag)使用得最经常。In/Pb焊料在刚性结构，诸如陶瓷到金属或陶瓷到陶瓷上表现出色。理想的固相线/液相线温度范围可能通过改变铟:铅比率调节，使之很容易“拨号”合金到具体的回流工艺。

使用In/Pb焊料有吸引力的另一方面是它们在-55°C至125°C的热循环温度下表现出很好的抗疲劳性。试验时，50In50Pb焊料接头疲劳寿命大约比63Sn/37Pb大100倍。

 [ACM] 在这些应用中使用什么助焊剂，它们的配方有什么不同?

 [MD] 与较低熔点（<200°C)的含铟焊料最兼容的助焊剂是NC-SMQ-80(焊膏)或粘性更低的TacFlux^® 012(适合与焊丝、预制品和焊球一起使用)。这些是免洗的助焊剂，经过特殊的配方获得较低的温度回流。在合适的温度回流下，这些助焊剂留下良好的残留物，无需被清洗(“免洗”助焊剂)，虽然它们在大多数实用的操作中常常被清洗，通常是为了确保可靠的丝焊不存在助焊剂的溅污。

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 Cheers!  Andy

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