在微电子封装领域，导电胶水作为一种关键材料，其技术发展一直备受关注。2025年，随着行业对电子产品小型化、高性能化的追求，导电胶水的性能与应用工艺面临着更高要求。相较于传统软钎锡焊技术，导电胶水粘接工艺凭借操作简便、返修容易、工艺温度低以及绿色环保等显著优势，近年来在微电子封装中得到了极为广泛的应用。不过，该工艺也存在诸如接触电阻不稳定、抗冲击性能欠佳、与基片及元器件间易出现裂缝和分层等质量可靠性问题，严重制约了其进一步发展，亟待深入研究解决。

  一、导电胶水粘接工艺实验设计

  《2025-2030年全球及中国导电胶水行业市场现状调研及发展前景分析报告》指出，为探究不同因素对导电胶水粘接工艺的影响，采用三因素二水平正交实验方法精心设计工艺实验分组。实验因素涵盖导电胶型号、元件类型以及操作人员。其中，导电胶型号包含某国产导电胶与某进口导电胶;元件类型分为锡端头和锡铅端头;操作人员为操作人员A和操作人员B。样品总共分为4组，每组需粘接90个片式元件。

  具体实验流程如下：首先，在基板上适量点涂导电胶水，以手工操作方式将片式元件粘接于导电胶上，随后将样品置于烘箱，在 150℃环境下加热固化 90 分钟。样品制备完成后，依序模拟后道工艺流程。其一为金丝键合，将样品放置在 150℃热板上加热 10 分钟;其二是热板焊接，先把样品置于 150℃热板加热 2 分钟，接着移至 215℃热板加热 5 分钟，在 215℃加热时放置固体松香于样品上，以此模拟极端工艺条件;最后进行清洗，采用气相清洗法去除样品表面助焊剂。每完成一步工艺流程，均需在光学显微镜下对样品进行目检。

  二、导电胶水粘接工艺实验结果分析

  完成全部后道工艺模拟后，通过目检发现，样品分组 1 和分组 3 的部分片式元件，其端头金属化层与导电胶水之间出现开裂现象，部分元件甚至从基板脱落;而样品分组 2 和分组 4 未出现此类情况。对分组 1 和分组 3 中开裂元件进行剪切强度测试，结果显示其值近乎零克，且脱离界面与脱落元件一致，均为端头金属化层与导电胶水的界面，故将开裂和脱落统一称为脱粘。

  从各分组每一模拟工艺过程后元件脱粘数量统计来看，分组 1 和分组 3 在导电胶固化及模拟金丝键合过程中未发生脱粘，经历热板焊接及清洗后，元件脱粘比例接近一半。由于热板焊接时样品表面被松香覆盖，无法观察元件粘接状态，经重新制作样品并测试，确定脱粘发生在模拟热板焊接过程中。

  通过正交试验数据计算分析可知，因素 “元件类型” 水平 1 和水平 2 之间极差为 42，远大于其他两个因素(极差为 1)，表明元件类型是影响脱粘的主要因素。进一步对两种类型片式元件端头金属化层进行 X 射线荧光(XRF)测试分析，发现 SnPb 端头元件金属化层含铅，而 Sn 端头元件不含铅，初步推断端头表面金属化层含铅是导致 SnPb 端头元件与导电胶水发生脱粘的关键因素。

  为区分工艺温度和松香对元件脱粘的影响，再次制作分组 1 和分组 3 样品进行测试，结果表明，加入松香的样品发生脱粘，未加入松香的样品未脱粘，由此确定松香是元件脱粘的主要因素。

  三、导电胶水粘接工艺脱粘机理探究

  在电子产品焊接过程中，松香作为助焊剂，主要作用是去除焊接面氧化物，提升可焊性。实验中采用的 SnPb 端头元件表面存在氧化锡和氧化铅。推测脱粘机理为：模拟热板焊接时，熔化的松香浸入元件端头与导电胶水结合面，与元件端头表面氧化铅发生反应，致使元件端头氧化层 “脱皮” 开裂，在后续加工机械应力作用下，元件脱落。

  为验证这一推测，对 SnPb 端头元件和 Sn 端头元件在粘接前后的粘接面进行检测分析。从表面形貌来看，SnPb 端头元件粘接前金属颗粒界限明显，脱粘后呈现 “熔融后的再凝固态”;而 Sn 端头元件表面形貌无明显变化。从 EDS 分析结果看，SnPb 端头元件粘接前表面含 10.73% 氧元素，脱粘后未检测到氧元素，表明松香与氧化铅发生反应消耗了氧;Sn 端头元件在粘接前后表面成分及氧含量无明显变化。综合以上分析，确定 SnPb 端头元件脱粘机理为：模拟热板焊接时，松香与元件端头表面氧化铅反应，造成元件端头氧化层 “脱皮”，最终导致脱粘，而 Sn 端头元件因氧化锡稳定性未出现脱粘现象。

  总结

  本文围绕锡端头和锡铅端头元件的导电胶水粘接工艺展开深入研究，模拟了金丝键合、热板焊接和清洗等典型工艺过程。实验结果表明，在特定试验条件下，当样品被松香严重沾污时，锡铅端头元件金属化层与导电胶水界面易出现开裂甚至元件脱落问题，而锡端头元件则不会。脱粘机理在于加热过程中松香与元件端头表面氧化铅发生化学反应，致使元件端头氧化层 “脱皮”。基于此，在片式元件工艺设计中，若采用导电胶水粘接，需避免元件被过量助焊剂沾污，并严格控制焊接工艺的温度和时间，以提升导电胶水粘接工艺的可靠性，推动导电胶水在微电子封装领域的更好应用。