用于2.5D/3D封裝和板級封裝的錫膏，因其應用場景、工藝復雜性和可靠性要求的巨大差異，存在著顯著的特殊點和要求。

下面我將從材料特性、工藝要求、可靠性三個方面，詳細對比和闡述它們的特殊點和要求。

核心摘要

• 板級封裝（PCB Assembly）：是二維焊接，主要連接元器件到PCB上。對錫膏的要求更注重通用性、成本、工藝窗口寬和良好的焊接外觀。

• 2.5D/3D封裝：是三維立體集成，在硅中介層、硅通孔（TSV）、芯片堆疊等微觀尺度上進行互連。對錫膏的要求是極致精密、低溫、高可靠性和低應力，成本是次要考慮因素。

一、 2.5D / 3D 封裝用錫膏的特殊要求

2.5D/3D封裝發(fā)生在芯片制造的后道工序，涉及芯片與芯片（Die-to-Die）、芯片與晶圓（Die-to-Wafer）、晶圓與晶圓（Wafer-to-Wafer）的互連，其焊點尺寸微小（微米級）、間距極窄，且對熱非常敏感。

特殊點與要求：

1. 極細的粉末粒徑（Fine Powder Size）：

• 要求：通常使用Type 4（20-38μm）、Type 5（15-25μm）、Type 6（5-15μm）甚至 Type 7（2-11μm） 的錫粉。這是為了在極小的微凸點（Microbump）上實現(xiàn)精確的焊料沉積，避免橋連（Solder Bridging）。

• 原因：3D封裝的凸點間距（Pitch）可能小至10-50μm，只有更細的錫粉才能通過微孔版（Stencil）穩(wěn)定印刷，形成形狀一致、量值精確的焊料球。

2. 低溫焊接（Low-Temperature Soldering）：

• 熱預算限制：堆疊的芯片可能已經(jīng)完成了上層焊接，再次經(jīng)歷高溫會破壞已有的焊點，導致界面失效或芯片損壞。

• 降低熱應力：芯片、硅中介層、有機基板之間的熱膨脹系數(shù)（CTE）不匹配，低溫工藝可以顯著減少熱應力，防止翹曲和開裂。

• 要求：焊接溫度通常遠低于傳統(tǒng)Sn-Ag-Cu（SAC）合金的熔點（~217°C）。常用低溫錫膏（Low-Temperature Solder Paste, LTS），如 Sn-Bi（Sn42Bi58, 熔點138°C）、Sn-Bi-Ag，或 Sn-In 合金。

• 原因：

3. 超高純度和低空洞率（High Purity & Low Voiding）：

• 電流密度高：3D封裝中垂直互連的TSV和微凸點承載的電流密度非常大，空洞會導致局部過熱、電阻增大，甚至燒毀。

• 機械強度：空洞是應力集中點，在熱循環(huán)中會成為裂紋萌生和擴展的源頭，嚴重影響疲勞壽命。

• 要求：金屬含量高（通常>90%），助焊劑殘留少、易清洗（或免清洗但離子殘留極低），且要求焊接后空洞率（Voiding）極低（通常<5%，某些關鍵部位要求<1%）。

• 原因：

4. 助焊劑（Flux）的嚴格特性：

• 微尺寸效應：微小的焊盤上氧化層相對更“厚”，需要活性更強的助焊劑，但又不能腐蝕敏感的芯片結構。

• 防止芯片污染：助焊劑殘留物可能對芯片表面、MEMS結構或光學器件造成污染或腐蝕，因此需要易于去除或具有極高的可靠性。

• 固定作用：在芯片貼裝（Die Bonding）過程中，助焊劑還需要提供一定的粘附力（Tack Force），以在回流焊前固定住芯片，防止其移位。

• 要求：助焊劑必須具備高助焊活性但低殘留、低飛濺（Splashing）、在氮氣保護氣氛下性能優(yōu)異，并且最好能通過熱或紫外線（UV）等方式快速固化。

• 原因：

5. 共面性（Coplanarity）與自對準（Self-Alignment）：

• 要求：錫膏需要具有良好的潤濕性和流動性，以彌補芯片和基板之間微小的共面性誤差。

• 原因：由于焊點尺寸極小，任何微小的不平整都可能導致開路。良好的自對準能力可以利用熔融焊料的表面張力，將芯片輕微拉回對準位置。

二、 板級封裝用錫膏的特殊要求

板級封裝是將已封裝好的芯片（Chip Package）焊接在PCB板上，屬于系統(tǒng)集成的最后一步。焊點尺寸較大（毫米級），但需要適應多樣化的組件和成本壓力。

特殊點與要求：

1. 廣泛的合金選擇（Wide Alloy Selection）：

• 要求：最主流的是 SAC305（Sn96.5Ag3.0Cu0.5） 及其無鉛變種（如SAC307，SAC405）。根據(jù)成本和應用場景，也會使用 Sn-Cu（SN100C）、Sn-Ag 甚至含銀量更低的SAC合金。

• 原因：需要平衡成本、機械強度、抗疲勞性能和潤濕性。消費電子對成本敏感，而汽車、航空航天電子則更關注可靠性。

2. 工藝窗口寬（Wide Process Window）：

• 要求：錫膏需要能適應不同品牌和型號的印刷機、貼片機和回流焊爐，對印刷環(huán)境（溫度、濕度）的波動不敏感。

• 原因：板級組裝是大規(guī)模生產(chǎn)，要求高直通率（Yield）。錫膏必須具備良好的印刷性（Printability）、抗塌陷性（Anti-Slump） 和較長的鋼網(wǎng)壽命（Long Stencil Life），以減少停機調整時間。

3. 應對大體積焊接和混合工藝：

• 要求：需要解決大焊點、散熱器焊接、通孔回流（Thru-Hole Reflow） 等場景下的空洞問題。

• 原因：PCB上可能有大型BGA、連接器或需要散熱的元件，焊料體積大，助焊劑揮發(fā)容易被困住形成空洞。需要特殊配方的錫膏（如空洞率<10%的“低空洞錫膏”）來解決。

4. 可靠性測試要求多樣：

• 要求：錫膏形成的焊點必須通過熱循環(huán)測試（Thermal Cycling）、跌落測試（Drop Test）、機械剪切測試等。

• 原因：終端產(chǎn)品可能應用于各種嚴苛環(huán)境（如手機跌落、汽車發(fā)動機艙高溫、戶外溫度循環(huán)），焊點可靠性直接決定產(chǎn)品壽命。

5. 助焊劑兼容性：

• 要求：助焊劑殘留需要與后續(xù)的敷形涂層（Conformal Coating）、底部填充膠（Underfill） 兼容，不發(fā)生化學反應導致失效。

• 原因：板級組裝后可能需要進行多種防護處理，材料之間的兼容性至關重要。

總結對比表

結論：
選擇錫膏的本質是與應用場景的精準匹配。2.5D/3D封裝是前沿技術，推動著錫膏向更細、更冷、更純、更可靠的方向發(fā)展。而板級封裝是成熟的大規(guī)模制造，更注重錫膏的穩(wěn)定性、成本效益和廣泛的工藝適應性。理解這兩者之間的根本差異，是成功進行先進封裝和電子制造的關鍵。

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污染物有多種，可歸納為離子型和非離子型兩大類。離子型污染物接觸到環(huán)境中的濕氣，通電后發(fā)生電化學遷移，形成樹枝狀結構體，造成低電阻通路，破壞了電路板功能。非離子型污染物可穿透PC B 的絕緣層，在PCB板表層下生長枝晶。除了離子型和非離子型污染物，還有粒狀污染物，例如焊料球、焊料槽內(nèi)的浮點、灰塵、塵埃等，這些污染物會導致焊點質量降低、焊接時焊點拉尖、產(chǎn)生氣孔、短路等等多種不良現(xiàn)象。

這么多污染物，到底哪些才是最備受關注的呢？助焊劑或錫膏普遍應用于回流焊和波峰焊工藝中，它們主要由溶劑、潤濕劑、樹脂、緩蝕劑和活化劑等多種成分，焊后必然存在熱改性生成物，這些物質在所有污染物中的占據(jù)主導，從產(chǎn)品失效情況來而言，焊后殘余物是影響產(chǎn)品質量最主要的影響因素，離子型殘留物易引起電遷移使絕緣電阻下降，松香樹脂殘留物易吸附灰塵或雜質引發(fā)接觸電阻增大，嚴重者導致開路失效，因此焊后必須進行嚴格的清洗，才能保障電路板的質量。

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