软钎焊工艺基础:从Sn-Cu体系到界面化合物

2026-07-24


软钎焊工艺基础:从Sn-Cu体系到界面化合物


在电子封装中,焊接是实现芯片与基板电气互连、机械固定及热量传导的关键技术。焊点是一个微型多材料系统,其形成本质上是液态钎料与固态母材之间发生溶解、扩散与界面反应的冶金过程,在电子制造领域绝大多数在300℃以下完成,属于软钎焊的范畴。

金川岛预成型焊片领域拥有多年技术积累,对Sn基、AuSn焊料体系与Cu、Ni等母材界面的冶金行为有深入研究,下文将结合典型的Sn-Cu体系,解析钎焊冶金连接的形成机制。


一、软钎焊的定义与温度边界

钎焊通常以450℃为分界点,一般高于此温度称为硬钎焊,低于此温度则为软钎焊。在电子制造领域,软钎焊的实际温度窗口通常限定在315℃以下,绝大多数工艺在300℃左右即可完成。

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二、Sn-Cu体系的结合机制

电子钎料中应用最广泛的元素是锡(Sn),电子封装中最常见的母材为铜(Cu)。钎焊过程中,铜母材在液态锡基钎料中发生溶解,并在冷却及后续热过程中与锡反应,形成金属间化合物。适量的Cu₆Sn₅(η相)是实现冶金结合的关键基础;当铜溶解或扩散过多时,还可能形成Cu₃Sn(ε相)。通过调节焊接温度、时间和钎料成分,可优化IMC类型与厚度,获得兼具强度与韧性的焊点。


在实际生产中,IMC的形态控制还与钎料的成分精度和尺寸一致性密切相关。金川岛通过严格的合金配比与高精度成型工艺,使Sn基、AuSn等焊料保持良好的批次一致性,并可针对不同母材界面进行焊料适配与工艺优化。

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Cu–Sn金属间化合物通常硬而脆。适量IMC有利于界面结合,但过厚或连续长大的化合物层会降低焊点韧性和可靠性。典型界面结构为:靠近铜侧形成Cu₃Sn层,靠近钎料侧形成Cu₆Sn₅层。


金川岛预成型焊片产品涵盖Sn基、AuSn、AgSn、In基等多种合金体系,厚度最薄可达0.015mm,支持不同母材界面与工艺窗口的定制需求。如需进一步了解焊料选型与IMC控制方案,欢迎联系金川岛技术团队。



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