2.5D/3D与板级封装锡膏特殊要求对比及合明科技芯片焊后锡膏助焊剂清洗介绍

用于2.5D/3D封装和板级封装的锡膏，因其应用场景、工艺复杂性和可靠性要求的巨大差异，存在着显著的特殊点和要求。

下面我将从材料特性、工艺要求、可靠性三个方面，详细对比和阐述它们的特殊点和要求。

核心摘要

• 板级封装（PCB Assembly）：是二维焊接，主要连接元器件到PCB上。对锡膏的要求更注重通用性、成本、工艺窗口宽和良好的焊接外观。

• 2.5D/3D封装：是三维立体集成，在硅中介层、硅通孔（TSV）、芯片堆叠等微观尺度上进行互连。对锡膏的要求是极致精密、低温、高可靠性和低应力，成本是次要考虑因素。

一、 2.5D / 3D 封装用锡膏的特殊要求

2.5D/3D封装发生在芯片制造的后道工序，涉及芯片与芯片（Die-to-Die）、芯片与晶圆（Die-to-Wafer）、晶圆与晶圆（Wafer-to-Wafer）的互连，其焊点尺寸微小（微米级）、间距极窄，且对热非常敏感。

特殊点与要求：

1. 极细的粉末粒径（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） 的锡粉。这是为了在极小的微凸点（Microbump）上实现精确的焊料沉积，避免桥连（Solder Bridging）。

• 原因：3D封装的凸点间距（Pitch）可能小至10-50μm，只有更细的锡粉才能通过微孔版（Stencil）稳定印刷，形成形状一致、量值精确的焊料球。

2. 低温焊接（Low-Temperature Soldering）：

• 热预算限制：堆叠的芯片可能已经完成了上层焊接，再次经历高温会破坏已有的焊点，导致界面失效或芯片损坏。

• 降低热应力：芯片、硅中介层、有机基板之间的热膨胀系数（CTE）不匹配，低温工艺可以显著减少热应力，防止翘曲和开裂。

• 要求：焊接温度通常远低于传统Sn-Ag-Cu（SAC）合金的熔點（~217°C）。常用低温锡膏（Low-Temperature Solder Paste, LTS），如 Sn-Bi（Sn42Bi58, 熔点138°C）、Sn-Bi-Ag，或 Sn-In 合金。

• 原因：

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

• 电流密度高：3D封装中垂直互连的TSV和微凸点承载的电流密度非常大，空洞会导致局部过热、电阻增大，甚至烧毁。

• 机械强度：空洞是应力集中点，在热循环中会成为裂纹萌生和扩展的源头，严重影响疲劳寿命。

• 要求：金属含量高（通常>90%），助焊剂残留少、易清洗（或免清洗但离子残留极低），且要求焊接后空洞率（Voiding）极低（通常<5%，某些关键部位要求<1%）。

• 原因：

4. 助焊剂（Flux）的严格特性：

• 微尺寸效应：微小的焊盘上氧化层相对更“厚”，需要活性更强的助焊剂，但又不能腐蚀敏感的芯片结构。

• 防止芯片污染：助焊剂残留物可能对芯片表面、MEMS结构或光学器件造成污染或腐蚀，因此需要易于去除或具有极高的可靠性。

• 固定作用：在芯片贴装（Die Bonding）过程中，助焊剂还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：助焊剂必须具备高助焊活性但低残留、低飞溅（Splashing）、在氮气保护气氛下性能优异，并且最好能通过热或紫外线（UV）等方式快速固化。

• 原因：

5. 共面性（Coplanarity）与自对准（Self-Alignment）：

• 要求：锡膏需要具有良好的润湿性和流动性，以弥补芯片和基板之间微小的共面性误差。

• 原因：由于焊点尺寸极小，任何微小的不平整都可能导致开路。良好的自对准能力可以利用熔融焊料的表面张力，将芯片轻微拉回对准位置。

二、 板级封装用锡膏的特殊要求

板级封装是将已封装好的芯片（Chip Package）焊接在PCB板上，属于系统集成的最后一步。焊点尺寸较大（毫米级），但需要适应多样化的组件和成本压力。

特殊点与要求：

1. 广泛的合金选择（Wide Alloy Selection）：

• 要求：最主流的是 SAC305（Sn96.5Ag3.0Cu0.5） 及其无铅变种（如SAC307，SAC405）。根据成本和应用场景，也会使用 Sn-Cu（SN100C）、Sn-Ag 甚至含银量更低的SAC合金。

• 原因：需要平衡成本、机械强度、抗疲劳性能和润湿性。消费电子对成本敏感，而汽车、航空航天电子则更关注可靠性。

2. 工艺窗口宽（Wide Process Window）：

• 要求：锡膏需要能适应不同品牌和型号的印刷机、贴片机和回流焊炉，对印刷环境（温度、湿度）的波动不敏感。

• 原因：板级组装是大规模生产，要求高直通率（Yield）。锡膏必须具备良好的印刷性（Printability）、抗塌陷性（Anti-Slump） 和较长的钢网寿命（Long Stencil Life），以减少停机调整时间。

3. 应对大体积焊接和混合工艺：

• 要求：需要解决大焊点、散热器焊接、通孔回流（Thru-Hole Reflow） 等场景下的空洞问题。

• 原因：PCB上可能有大型BGA、连接器或需要散热的元件，焊料体积大，助焊剂挥发容易被困住形成空洞。需要特殊配方的锡膏（如空洞率<10%的“低空洞锡膏”）来解决。

4. 可靠性测试要求多样：

• 要求：锡膏形成的焊点必须通过热循环测试（Thermal Cycling）、跌落测试（Drop Test）、机械剪切测试等。

• 原因：终端产品可能应用于各种严苛环境（如手机跌落、汽车发动机舱高温、户外温度循环），焊点可靠性直接决定产品寿命。

5. 助焊剂兼容性：

• 要求：助焊剂残留需要与后续的敷形涂层（Conformal Coating）、底部填充胶（Underfill） 兼容，不发生化学反应导致失效。

• 原因：板级组装后可能需要进行多种防护处理，材料之间的兼容性至关重要。

总结对比表

结论：
选择锡膏的本质是与应用场景的精准匹配。2.5D/3D封装是前沿技术，推动着锡膏向更细、更冷、更纯、更可靠的方向发展。而板级封装是成熟的大规模制造，更注重锡膏的稳定性、成本效益和广泛的工艺适应性。理解这两者之间的根本差异，是成功进行先进封装和电子制造的关键。

合明科技芯片封装前锡膏助焊剂清洗剂介绍：

水基清洗的工艺和设备配置选择对清洗精密器件尤其重要，一旦选定，就会作为一个长期的使用和运行方式。水基清洗剂必须满足清洗、漂洗、干燥的全工艺流程。

污染物有多种，可归纳为离子型和非离子型两大类。离子型污染物接触到环境中的湿气，通电后发生电化学迁移，形成树枝状结构体，造成低电阻通路，破坏了电路板功能。非离子型污染物可穿透PC B 的绝缘层，在PCB板表层下生长枝晶。除了离子型和非离子型污染物，还有粒状污染物，例如焊料球、焊料槽内的浮点、灰尘、尘埃等，这些污染物会导致焊点质量降低、焊接时焊点拉尖、产生气孔、短路等等多种不良现象。

这么多污染物，到底哪些才是最备受关注的呢？助焊剂或锡膏普遍应用于回流焊和波峰焊工艺中，它们主要由溶剂、润湿剂、树脂、缓蚀剂和活化剂等多种成分，焊后必然存在热改性生成物，这些物质在所有污染物中的占据主导，从产品失效情况来而言，焊后残余物是影响产品质量最主要的影响因素，离子型残留物易引起电迁移使绝缘电阻下降，松香树脂残留物易吸附灰尘或杂质引发接触电阻增大，严重者导致开路失效，因此焊后必须进行严格的清洗，才能保障电路板的质量。

合明科技研发的水基清洗剂配合合适的清洗工艺能为芯片封装前提供洁净的界面条件。

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主营产品包括：集成电路与先进封装清洗材料、电子焊接助焊剂、电子环保清洗设备、电子辅料等。

半导体技术应用节点：FlipChip ;2D/2.5D/3D堆叠集成;COB绑定前清洗；晶圆级封装；高密度SIP焊后清洗；功率电子清洗。