1、- 1 -1.3.3 金基软焊料金基焊料主要用于半导体器件的组装，已有悠久的使用历史，如绝缘基片与硅芯片、硅芯片与引线的钎焊及外壳封装等。为了提高焊点的机械和电连接的可靠性，硅片表面通常镀金或渗金，而使用金基软焊料可以大大减少镀金层向焊料中的溶解。金基焊料的优点是蒸汽压低，耐腐蚀性好，流动性和润湿性优异，但其缺点是价格非常昂贵，所以仅应用于特殊用途。半导体器件常用金基软焊料的成份和性能见表 4.7-18 所示。表 4.7-18 半导体器件用金基软焊料化学成份（质量分数，）Au Sn Ge 其它 熔化温度/余量 40 Ag：30 411余量 Si：2 370余量 Si：3 363余量 Sb：0.
2、5 360余量 12 Ag：2 358余量 12 356余量 12 Ni：0.5 356余量 20 280余量 90 217向金基焊料加入 Sn 元素，可显著降低焊料的熔点，提高润湿性、力学性能和化学稳定性。加入少量 Si 和 Ge 等元素，可提高金基焊料的导电性。但 Si 和Ge 元素易氧化，含有这两种元素的焊料通常需要在氮气等惰性气体保护条件下进行钎焊。由于金基焊料硬而脆，通常仅用于小尺寸芯片的钎焊。1.3.4 铟基焊料铟熔点较低（为 156） ，可与 Sn、Zn、Ag 等元素形成一系列低熔点共晶焊料。铟基焊料对碱性介质有较高的抗腐蚀性，对金属和非金属都具有良好的的润湿能力，形成的焊点具有
3、电阻低、塑性高等优点，可用于不同热膨胀系数材料的匹配封装。因而铟基焊料主要应用于电真空器件、玻璃、陶瓷和低温超导器件的封装上。然而，铟的资源有限，其价格也日益昂贵，从而严重限制了铟基焊料的广泛应用，目前仅使用于一些特殊用途。常用铟基焊料的化学成份和性能见表 4.7-19 所示。表 4.7-19 铟基焊料的化学成份和性能化学成份（质量分数，） 熔点/ 力学性能In Sn Zn Ag 固相线 液相线 拉伸强度/MPa 延伸率 /%电导率/%(IACS )100 157 157 0.4 41 24.0余量 2 143 143 余量 48 117 117 1.2 83 11.7余量 46 2 108
4、- 2 -余量 10 204 230 1.1 61 22.1IACS相对标准退火铜线电导率的百分比1.3.5 铋基焊料铋基焊料属于低熔点软焊料，主要通过添加 Pb、Sn、Cd 等元素而形成系列熔点低于 150的焊料，并通过添加微量 Ag、In 、Sb、Zn 等元素而制备出性能不同的低熔点焊料，表 4.7-20 为常用铋基软焊料的化学成分和性能。Pb 是传统铋基焊料中的主要添加元素，在产品无 Pb、无 Cd 化的今天，这类焊料显然已不符合时代的发展，属于被淘汰之列。由于 Bi 性脆，导致铋基焊料也性脆、光泽性非常差。1.3.6 铝用锌基焊料锌基焊料主要用于铝及铝合金的钎焊。通常加入 Sn 来降低
5、锌基焊料的熔点，加入银、铜、铝等来提高焊料的抗腐蚀性能。锌基焊料主要成份、性能和用途见表 4.7-21。1.3.7 其它软焊料热压钎焊在微电子的自动化组装上应用很普遍，表 4.7-22 为适合热压钎焊封装的主要软焊料。锡铅焊料在有源和无源元件的钎焊上应用较多，其优点是可以消除热应变和易于更换元件；但其缺点是容易溶蚀金和银。通过向焊料内加入少量的 Ag，能防止焊料溶蚀引线等的镀银层，并改善润湿性和热疲劳性能。由于 In 对Au、Ag、Pd 的溶蚀作用较小，因此大量应用于厚膜电路。厚膜电路用软焊料见表 4.7-23，微组装用软焊料见表 4.7-24。表 4.7-20 铋基软焊料化学成份（质量分数，
6、） 熔化温度/Bi Pb Sn Cd In 其它 固相线 液相线42.91 21.7 7.97 5.09 18.33 Ag：4.0 38.0 43.044.7 22.6 11.3 5.3 16.1 44.7 52.244.7 22.6 8.3 5.3 19.1 47.5 47.547.5 25.4 12.6 9.5 5 56.7 65.049 18 15 18 57.8 68.949 18 12 21 58 5853.5 17.0 19 Ag：10.0 60 6050 25 12.5 12.5 60.5 60.550.1 26.6 13.3 10.0 68 6850 26.7 13.3 10
7、70 7050.5 27.8 12.4 9.3 70 7350 25 12.5 12.5 70 7450 34.5 9.3 6.2 70 7942.5 37.7 11.3 8.5 70 9050.7 30.91 14.97 3.4 70 8435.1 36.4 19.06 9.44 70 101- 3 -57 17 26 78.9 78.951.6 40.2 8.2 91.5 91.550 30 20 92 9250 25 25 93 9352.5 32.0 15.5 95 9550 31.25 18.75 95 9556 22 22 95 104.567 16 17 95 14950 28
8、22 95.5 109.550 28 22 100 10033.33 33.34 33.33 101 14354.0 26.0 20 103 10348.0 28.5 14.5 Sb：9.0 103 12740 40 20 113 11355.5 44.5 124 12456.0 40.0 Zn：4.0 130 13058.0 42.0 138.5 138.540 60 138.5 17060 40 144 144表 4.7-21 锌基焊料的主要成份及用途化学成份（质量分数，）Zn Al Sn Cu 其它熔化温度/ 用途95 5 38289 7 4 377 用于钎焊铝和铝合金以及铝铜接头86
9、6.7 2 3.8 Bi1.5 304-350 主要用于钎焊铜和铜合金72.5 27.5 430-500 用于钎焊固相线温度低的铝合金，接头抗腐蚀性是锌基焊料中最好的58 40 2 200-350 用于铝的刮擦钎焊，钎焊接头具有中等抗腐蚀性表 4.7-22 热压钎焊用软焊料化学成份（质量分数，）Au Si Ge Ag Sn Pb熔化温度/ 主要用途98 2 370 片状有源元件的倒装88 12 356 片状有源元件的倒装 100 327 LID、梁式引线、倒装片、无源元件装配 1.5 1 97.5 309 LID、梁式引线、倒装片、无源元件装配80 20 280 片状有源元件的倒装、壳体密封
10、3.5 96.5 221 LID、梁式引线、倒装- 4 -片、无源元件装配 2 62 36 181 LID、梁式引线、倒装片、无源元件引线焊接 63 37 183 LID、梁式引线、倒装片、无源元件壳体封装表 4.7-23 厚膜电路用软焊料化学成份（质量分数，）Ag Sn Pb In 熔点/5 95 360 5 95 315 95 5 3145 90 5 3102.5 97.5 304 10 90 3602.5 92.5 5 285 75 25 260 50 50 209 100 1575 15 80 149表 4.7-24 微组装用软焊料及其特性化学成份（wt） 熔化温度/Ag Pb Sn
11、Sb In 固相线 液相线拉伸强度/MPa延伸率/%电导率/%(IACS) 48 52 117 117 1.2 83 11.7 100 157 157 0.4 41 24.05 15 80 149 149 1.8 58 13.03.5 96.5 221 221 2.0 73 14.010 90 204 230 1.1 61 22.1 100 232 232 2.8 55 13.1 95 5 232 240 4.1 38 5 95 221 250 5.6 30 12.6 90 10 224 302 4.1 45 8.52.5 97.5 303 303 3.1 42 8.81.5 97.5 1 309 309 3.1 23 5 90 5 290 310 4.0 23 5.6 95 5 315 315 3.0 52 5.1
