千住无铅锡球
近年来，智能手机和平板电脑 等移动设备不断面市，并迅 速向设备的小型化和高性能化发展。这些设备配备了球栅阵列封装（Ball Grid Array）和芯片尺寸封装（Chip Size Package）等众多高密度贴装部件，对接合部的焊锡材料要求日益增高。
千住无铅锡球满足超微间距化和耐跌落冲击性的产品要求
对于必须采用小型化结构的移动设备而言， 焊锡接合部分要求在具备超微间距化的同时具备耐跌落冲击性。伴随着产品向高可靠性化、高性能化及高密度化发展，对耐热疲劳性的要求也日益加强。BGA 锡珠和 CSP 等进行球栅连接的基板表面处理材料包含 Cu 和 Ni/Au 等各种规格，对各自相应的材料要求具备较高的连接可靠性。焊锡接合部的此耐热疲劳性和耐跌落冲击性对于材料而言属于相反的特性，难以同时兼顾，但千住金属工业开发出了满足这两项要求的千住无铅锡球（ ECO SOLDER BALL） M770。评价焊锡接合部的热疲劳性通常采用温度循环实验。该实验中焊锡接合部的破坏模式为焊锡内部结晶产生裂缝，直至断裂。该断裂将对机械强度产生影响，导致电路断路等问题。该 破 坏 模 式 下， 随 着 温 度 的 变化，产生的热应力对焊锡内部结晶体形 成 负 荷。 通 过 析 出 加 强， 即 添 加Ag 等元素，在结晶体内将化合物呈网络状析出的方式可实现热疲劳性的提高。此外，焊锡的内部结晶强度取决于所添加的 Ag 量。保证*佳程度的Ag 量可同时获得耐热疲劳效果和应力缓冲效果。
跌落冲击性
另一方面，跌落冲击性与温度循环实验的破坏模式不同，属于在接合界面附近开裂直至断裂的模式。其原因在于跌落冲击时接合部的负荷变形速度非常大，并在接合界面形成的脆性金属互化物附近产生破坏，机械接合强度受损，导致电路连接不畅的问题。因此，改善接合界面组织可有效提高跌落冲击性。此外，焊锡内部结晶的柔软性对于跌落冲击也是重要的因素，这与前面的热疲劳性正好相反。如何兼顾耐热疲劳性和耐跌落冲击性成为一项重大课题。在兼顾热疲劳性和跌落冲击性方面，改善焊锡内部结晶可按如前所述向结晶中添加 Ag 予以加强，但其特性取决于 Ag 的添加量。若添加较少，内部结晶组织形成的 Ag3/Sn 化合物量非常少，析出加强的效果不明显。若添加过多， Ag3/Sn 化合物变得致密且呈网络状分布，其组织结构虽然可充分保证内部结晶强度，但缺乏应力缓和性。若只关注热疲劳性，通过对组织结构的析出加强实现焊锡内部结晶的高强度，则将牺牲跌落冲击性。在解决这一问题上，通过*佳程度的添加量，实现了对加强内部结晶与应力缓和性均具有效果的合金组织。
接合界面组织的讨论
为了提高耐跌落冲击性，围绕接合界面的组织开展了讨论。锡焊过程是通过焊锡与基板及部件的表面处理材料相互扩散完成的。接合时接合界面会生成各种金属互化物，此互化物的种类、致密性和厚度等生成状态将决定跌落冲击性，对控制焊锡合金组成的界面组织很重要。Cu 和 Ni 为通用的基板表面处理材料，研究重点在于如何让两种材料均获得良好的结果。在界面的组织控制上，抑制化合物层的过度成长以及颗粒直径的过大化技术非常关键，通过添加各种元素，找出*佳程度的添加量，实现了以细微化获得致密、超薄的接合界面组织。
▲ SOLDER BALL M700
▲ SMIC 焊锡产品
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