00110焊接工艺技术汇编10打破焊接的障碍.doc

打破焊接的障碍 By Michael Hodgin本文介绍，在化学和粒子形态学中的技术突破已经导致新型焊接替代材料的发展。随着电子制造工业进入一个新的世纪，该工业正在追求的是创造一个更加环境友善的制造环境。自从1987年实施蒙特利尔条约(从各种物质，如大气微粒、制冷产品和溶剂，保护臭氧层的一个国际条约)，就有对环境与影响它的工业和活动的高度关注。今天，这个关注已经扩大到包括一个从电子制造中消除铅的全球利益。自从印刷电路板的诞生，铅锡结合已经是电子工业连接的主要方法。现在，在日本、欧洲和北美正在实施法律来减少铅在制造中的使用。这个运动，伴随着在电子和半导体工业中以增加的功能向更加小型化的推进，已经使得制造商寻找传统焊接工艺的替代者。新的工业革命这是改变技术和工业实践的一个有趣时间。五十多年来，焊接已经证明是一个可靠的和有效的电子连接工艺。可是，对人们的挑战是开发与焊锡好的特性，如温度与电气特性以及机械焊接点强度，相当的新材料；同时，又要追求消除不希望的因素，如溶剂清洗和溶剂气体外排。在过去二十年里，胶剂制造商在打破焊接障碍中已经取得进展，我认为值得在今天的市场中考虑。都是化学有关的东西在化学和粒子形态学中的技术突破已经导致新的焊接替代材料的发展。在过去二十年期间，胶剂制造商已经开发出导电性胶(ECA, electrically conductive adhesive)，它是无铅的，不要求卤化溶剂来清洗，并且是导电性的。这些胶也在低于 150°C的温度下固化(比较焊锡回流焊接所要求的 220°C)，这使得导电性胶对于固定温度敏感性元件(如半导体芯片)是理解的，也可用于低温基板和外壳(如塑料)。这些特性和制造使用已经使得它们可以在一级连接的特殊领域中得到接受，包括混合微电子学(hybird microelectronics)、全密封封装(hermetic packaging)、传感器技术以及裸芯片(bare die)、对柔性电路的直接芯片附着(direct-chip attachment)。混合微电子学、全密封封装和传感器技术：环氧树脂广泛使用在混合微电子和全密封封装中，主要因为这些系统有一个环绕电子电路的盒形封装。这样封装保护电子电路和防止对元件与接合材料的损伤。焊锡还传统上使用在第二级连接中，这里由于处理所发生的伤害是一个问题，但是因为整个电子封装是密封的，所以焊锡可能没有必要。混合微电子封装大多数使用在军用电子中，但也广泛地用于汽车工业的引擎控制和正时机构(引擎罩之下)和一些用于仪表板之下的应用，如双气控制和气袋引爆器。传感器技术也使用导电性胶来封装压力转换器、运动、光、声音和振动传感器。导电性胶已经证明是这些应用中连接的一个可靠和有效的方法。柔性电路：柔性电路是使用导电性胶的另一个应用领域。柔性电路的基板材料，如聚脂薄膜(Mylar) 1，要求低温处理工艺。由于低温要求，导电性胶是理想的。柔性电路用于消费电子，如手机、计算机、键盘、硬盘驱动、智能卡、办公室打印机，也用于医疗电子，如助听器。空间的需求胶剂制造商正在打破焊接障碍中取得进步，由于空间和封装的考虑，较低温度处理工艺和溶剂与铅的使用减少。由于空间在设计 PCB和电子设备时变得越來越珍贵，裸芯片而不是封装元件的使用变得越来越普遍。封装的元件通常有预上锡的连接，因此它们可以焊接到 PCB上。通过消除这些元件和使用半导体裸芯片，空间减少并且环氧树脂可替代连接方法。环氧树脂固化温度不会负面影响芯片，该连接也消除了铅的使用。在产品设计可受益于整体尺寸减少的情况中(如，助听器)，从表面贴装技术封装消除焊接点和用环氧树脂来代替，将帮助减少整体尺寸。可以理解，通过减小尺寸，制造商由于增加市场份额可以经常获得竞争性边际利润。在开发电子元件中从一开始，封装与设计工程师可以利用较低成本的塑料元件和基板，因为导电性胶可用于连接。另一个消除铅而出现的趋势是贵金属作为元件电极的更多用量，如金、银和钯，环氧树脂可取代这些金属用作接合材料。另外，用环氧树脂制造的 PCB和电子元件不要求溶剂冲刷或溶剂的处理，因此这给予重大的成本节约。未来是光明的导电性胶已经在渗透焊锡市场中迈进重要的步子。随着电子工业继续成长与发展，我相信导电性胶(ECA)将在电路连接中起重要作用 -特别作为对消除铅的鼓励，将变得更占优势。并且随着在电子制造中使用小型和芯片系统(system-on-chip)的设计，对环氧树脂作为一级和二级连接使用的进一步研究将进行深入。