在微電子封裝領域，導電膠水作為一種關鍵材料，其技術發展一直備受關注。2025年，隨著行業對電子產品小型化、高性能化的追求，導電膠水的性能與應用工藝面臨著更高要求。相較於傳統軟釺錫焊技術，導電膠水粘接工藝憑藉操作簡便、返修容易、工藝溫度低以及綠色環保等顯著優勢，近年來在微電子封裝中得到了極為廣泛的應用。不過，該工藝也存在諸如接觸電阻不穩定、抗衝擊性能欠佳、與基片及元器件間易出現裂縫和分層等質量可靠性問題，嚴重製約了其進一步發展，亟待深入研究解決。

  一、導電膠水粘接工藝實驗設計

  《2025-2030年全球及中國導電膠水行業市場現狀調研及發展前景分析報告》指出，為探究不同因素對導電膠水粘接工藝的影響，採用三因素二水平正交實驗方法精心設計工藝實驗分組。實驗因素涵蓋導電膠型號、元件類型以及操作人員。其中，導電膠型號包含某國產導電膠與某進口導電膠;元件類型分為錫端頭和錫鉛端頭;操作人員為操作人員A和操作人員B。樣品總共分為4組，每組需粘接90個片式元件。

  具體實驗流程如下：首先，在基板上適量點塗導電膠水，以手工操作方式將片式元件粘接於導電膠上，隨後將樣品置於烘箱，在 150℃環境下加熱固化 90 分鐘。樣品製備完成後，依序模擬後道工藝流程。其一為金絲鍵合，將樣品放置在 150℃熱板上加熱 10 分鐘;其二是熱板焊接，先把樣品置於 150℃熱板加熱 2 分鐘，接著移至 215℃熱板加熱 5 分鐘，在 215℃加熱時放置固體松香於樣品上，以此模擬極端工藝條件;最後進行清洗，採用氣相清洗法去除樣品表面助焊劑。每完成一步工藝流程，均需在光學顯微鏡下對樣品進行目檢。

  二、導電膠水粘接工藝實驗結果分析

  完成全部後道工藝模擬後，通過目檢發現，樣品分組 1 和分組 3 的部分片式元件，其端頭金屬化層與導電膠水之間出現開裂現象，部分元件甚至從基板脫落;而樣品分組 2 和分組 4 未出現此類情況。對分組 1 和分組 3 中開裂元件進行剪切強度測試，結果顯示其值近乎零克，且脫離界面與脫落元件一致，均為端頭金屬化層與導電膠水的界面，故將開裂和脫落統一稱為脫粘。

  從各分組每一模擬工藝過程後元件脫粘數量統計來看，分組 1 和分組 3 在導電膠固化及模擬金絲鍵合過程中未發生脫粘，經歷熱板焊接及清洗後，元件脫粘比例接近一半。由於熱板焊接時樣品表面被松香覆蓋，無法觀察元件粘接狀態，經重新製作樣品並測試，確定脫粘發生在模擬熱板焊接過程中。

  通過正交試驗數據計算分析可知，因素 「元件類型」 水平 1 和水平 2 之間極差為 42，遠大於其他兩個因素(極差為 1)，表明元件類型是影響脫粘的主要因素。進一步對兩種類型片式元件端頭金屬化層進行 X 射線螢光(XRF)測試分析，發現 SnPb 端頭元件金屬化層含鉛，而 Sn 端頭元件不含鉛，初步推斷端頭表面金屬化層含鉛是導致 SnPb 端頭元件與導電膠水發生脫粘的關鍵因素。

  為區分工藝溫度和松香對元件脫粘的影響，再次製作分組 1 和分組 3 樣品進行測試，結果表明，加入松香的樣品發生脫粘，未加入松香的樣品未脫粘，由此確定松香是元件脫粘的主要因素。

  三、導電膠水粘接工藝脫粘機理探究

  在電子產品焊接過程中，松香作為助焊劑，主要作用是去除焊接面氧化物，提升可焊性。實驗中採用的 SnPb 端頭元件表面存在氧化錫和氧化鉛。推測脫粘機理為：模擬熱板焊接時，熔化的松香浸入元件端頭與導電膠水結合面，與元件端頭表面氧化鉛發生反應，致使元件端頭氧化層 「脫皮」 開裂，在後續加工機械應力作用下，元件脫落。

  為驗證這一推測，對 SnPb 端頭元件和 Sn 端頭元件在粘接前後的粘接面進行檢測分析。從表面形貌來看，SnPb 端頭元件粘接前金屬顆粒界限明顯，脫粘後呈現 「熔融後的再凝固態」;而 Sn 端頭元件表面形貌無明顯變化。從 EDS 分析結果看，SnPb 端頭元件粘接前表面含 10.73% 氧元素，脫粘後未檢測到氧元素，表明松香與氧化鉛發生反應消耗了氧;Sn 端頭元件在粘接前後表面成分及氧含量無明顯變化。綜合以上分析，確定 SnPb 端頭元件脫粘機理為：模擬熱板焊接時，松香與元件端頭表面氧化鉛反應，造成元件端頭氧化層 「脫皮」，最終導致脫粘，而 Sn 端頭元件因氧化錫穩定性未出現脫粘現象。

  總結

  本文圍繞錫端頭和錫鉛端頭元件的導電膠水粘接工藝展開深入研究，模擬了金絲鍵合、熱板焊接和清洗等典型工藝過程。實驗結果表明，在特定試驗條件下，當樣品被松香嚴重沾污時，錫鉛端頭元件金屬化層與導電膠水界面易出現開裂甚至元件脫落問題，而錫端頭元件則不會。脫粘機理在於加熱過程中松香與元件端頭表面氧化鉛發生化學反應，致使元件端頭氧化層 「脫皮」。基於此，在片式元件工藝設計中，若採用導電膠水粘接，需避免元件被過量助焊劑沾污，並嚴格控制焊接工藝的溫度和時間，以提升導電膠水粘接工藝的可靠性，推動導電膠水在微電子封裝領域的更好應用。