PdAg焊盘的焊接问题分析及解决方案

中国电子科技集团公司第二十九研究所 四川 成都 610036

1 概述

高压电路设计中为了使印制板组件有更好的绝缘耐压性，并且具有高导热性。在电路设计中时常会采用厚膜99%陶瓷基材，并在表面通过印刷PdAg浆料的方式制作此类产品。但PdAg焊盘在焊接过程中工艺处理方法与普通HASL焊盘存在较大差别。如按照常规方法生产，很容易出现焊接不良情况。

2 主要问题

1)PdAg中的Ag在焊料中扩散速度很快。时常会导致焊接完成后焊盘溶解在焊料中，使印制板开路。如图1所示。

图1 PdAg焊盘溶解样例

并且由于陶瓷基板Pd-Ag焊盘的特殊性，在组装过程中非常容易发生Pd-Ag合金层中的Ag向焊料中过度溶解，造成焊盘缺失失效。从下图中可看到当温度越高时Ag溶解的速率越快，在300℃情况下，Ag向SnPb焊料中的溶解速率达到3.5μm/s以上。

图2 Ag在40Pb-60Sn溶解速率曲线

2)PdAg膜层中存在大量小孔隙，这会导致，焊膏在融化时会扩散流动到这些小孔洞凹坑中，导致焊膏在PdAg焊盘表面润湿性较差，焊料收缩比相对增大。在90%网板开口情况下，焊料在PdAg焊盘表面几乎不铺展润湿，而HASL焊盘，焊料由90%铺展到100%面积。

图3 PdAg焊盘与HASL焊盘焊料铺展对比3 解决方法

1)采用Sn62pb36Ag2进行焊接，见下图所示，通过对焊接后产品金相剖切界面的SEM分析得知，在互连区域外，浆料中Ag进入焊料的结果较少，扩散区域不超过距陶瓷基板30μm界面，可以看到浆料中的微量元素和Sn-Pb-Ag焊膏的Ag起到了印制浆料中Ag扩散的作用。这是由于在SnPb焊料中添加了2%浓度的Ag，且焊料Sn62Pb36Ag2体积在浆料(PdAg)的15倍左右，形成了Ag元素的物质浓度梯度优势，降低了浆料中Ag的扩散。……