打破焊接的障礙

　　本文介紹，在化學(xué)和粒子形態(tài)學(xué)中的技術(shù)突破已經(jīng)導(dǎo)致新型焊接替代材料的發(fā)展。 隨著電子制造工業(yè)進(jìn)入一個(gè)新的世紀(jì)，該工業(yè)正在追求的是創(chuàng)造一個(gè)更加環(huán)境友善的制造環(huán)境。自從1987年實(shí)施蒙特利爾條約(從各種物質(zhì)，臺(tái)大氣微粒、制冷產(chǎn)品和溶劑，保護(hù)臭氧層的一個(gè)國(guó)際條約)，就有對(duì)環(huán)境與影響它的工業(yè)和活動(dòng)的高度關(guān)注。今天，這個(gè)關(guān)注已經(jīng)擴(kuò)大到包括一個(gè)從電子制造中消除鉛的全球利益。

　　自從印刷電路板的誕生，鉛錫結(jié)合已經(jīng)是電子工業(yè)連接的主要方法�，F(xiàn)在，在日本、歐洲和北美正在實(shí)施法律來減少鉛在制造中的使用。這個(gè)運(yùn)動(dòng)，伴隨著在電子和半導(dǎo)體工業(yè)中以增加的功能向更加小型化的推進(jìn)，已經(jīng)使得制造商尋找傳統(tǒng)焊接工藝的替代者。新的工業(yè)革命這是改變技術(shù)和工業(yè)實(shí)踐的一個(gè)有趣時(shí)間。

　　五十多年來，焊接已經(jīng)證明是一個(gè)可靠的和有效的電子連接工藝。可是對(duì)人們的挑戰(zhàn)是開發(fā)與焊錫好的特性，如溫度與電氣特性以及機(jī)械焊接點(diǎn)強(qiáng)度，相當(dāng)?shù)男虏牧?同時(shí)，又要追求消除不希望的因素，如溶劑清洗和溶劑氣體外排。在過去二十年里，膠劑制造商在打破焊接障礙中取得進(jìn)展，我認(rèn)為值得在今天的市場(chǎng)中考慮。 都是化學(xué)有關(guān)的東西在化學(xué)和粒子形態(tài)學(xué)中的技術(shù)突破已經(jīng)導(dǎo)致新的焊接替代材料的發(fā)展。

　　在過去二十年期間，膠劑制造商已經(jīng)開發(fā)出導(dǎo)電性膠(ECA,electrically conductive adhesive),它是無鉛的，不要求鹵化溶劑來清洗，并且是導(dǎo)電性的。這些膠也在低于150℃的溫度下固化(比較焊錫回流焊接所要求的220℃)，這使得導(dǎo)電性膠對(duì)于固定溫度敏感性元件(如半導(dǎo)體芯片)是理解的，也可用于低溫基板和外殼(如塑料)。這些特性和制造使用已經(jīng)使得它們可以在一級(jí)連接的特殊領(lǐng)域中得到接受，包括混合微電子學(xué)(hybird microelectronics)、全密封封裝(hermetic packaging)、傳感器技術(shù)以及裸芯片(baredie)、對(duì)柔性電路的直接芯片附著(direct-chip attachment)。

　　混合微電子學(xué)、全密封封裝和傳感器技術(shù)：環(huán)氧樹脂廣泛使用在混合微電子和全密封封裝中，主要因?yàn)檫@些系統(tǒng)有一個(gè)環(huán)繞電子電路的盒形封裝。這樣封裝保護(hù)電子電路和防止對(duì)元件與接合材料的損傷。焊錫還傳統(tǒng)上使用在第二級(jí)連接中、這里由于處理所發(fā)生的傷害是一個(gè)部題，但是因?yàn)檎麄�(gè)電子封裝是密封的，所以焊錫可能沒有必要�；旌衔㈦娮臃庋b大多數(shù)使用在軍用電子中，但也廣泛地用于汽車工業(yè)的引擎控制和正時(shí)機(jī)構(gòu)(引擎罩之下)和一些用于儀表板之下的應(yīng)用，如雙氣控制和氣袋引爆器。傳感器技術(shù)也使用導(dǎo)電性膠來封壓力轉(zhuǎn)換器、運(yùn)動(dòng)、光、聲音和振動(dòng)傳感器。導(dǎo)電性膠已經(jīng)證明是這些應(yīng)用中連接的一個(gè)可靠和有效的方法。

　　柔性電路：柔性電路是使用導(dǎo)電性膠的另一個(gè)應(yīng)用領(lǐng)域。柔性電路的基板材料，如聚脂薄膜(Mylar)，要求低溫處理工藝。由于低溫要求，導(dǎo)電性膠是理想的。柔性電路用于消費(fèi)電子，如手機(jī)、計(jì)算機(jī)、鍵盤、硬盤驅(qū)動(dòng)、智能卡、辦公室打印機(jī)、也用于醫(yī)療電子，如助聽器空間的需求膠劑制造商正在打破焊接障礙中取得進(jìn)步，由于空間和封裝的考慮，較低溫度處理工藝和溶劑與鉛的使用減少。由于空間在設(shè)計(jì)PCB和電子設(shè)備時(shí)變得越來越珍貴，裸芯片而不是封裝元件的使用變得越來越普遍。封裝的元件通常有預(yù)上錫的連接，因此它們替代連接方法。環(huán)氧樹脂固化溫度不會(huì)負(fù)面影響芯片，該連接也消除了鉛的使有。

　　在產(chǎn)品設(shè)計(jì)可受益于整體尺寸減少的情況中(如，助聽器)從表面貼裝技術(shù)封裝消除焊接點(diǎn)和用環(huán)氧樹脂來代替，將幫助減少整體尺寸�？梢岳斫�，通過減小尺寸，制造商由于增加市場(chǎng)份額可以經(jīng)常獲得況爭(zhēng)性邊際利潤(rùn)。在開發(fā)電子元件中從一始，封裝與設(shè)計(jì)工程師可以利用較低成本的塑料元件和基板，因?yàn)閷?dǎo)電性膠可用于連接。

　　另一個(gè)消除鉛而出現(xiàn)的趨勢(shì)是貴金屬作為元件電極的更多用量，如金、銀和鈀，環(huán)氧樹脂可取代這些金屬用作接合材料。另外，用環(huán)氧樹脂制造的PCB和電子元件不要求溶劑沖刷或溶劑的處理，因此這給予重大的成本節(jié)約。未來是光明的導(dǎo)電性膠已經(jīng)在滲透焊錫市場(chǎng)中邁進(jìn)重要的步子。隨著電子工業(yè)繼續(xù)成長(zhǎng)與發(fā)展，我相信導(dǎo)電性膠(ECA0)將在電路連接中起重要作用，特別作為對(duì)消除鉛的鼓勵(lì)，將變得更占優(yōu)勢(shì)。并且隨著在電子制造中使用小型和芯片系統(tǒng)(xystem-on- chip)的設(shè)計(jì)，對(duì)環(huán)氧樹脂作為一級(jí)和二級(jí)連接使用的進(jìn)一步研究將進(jìn)行深入。