本文介绍，虽然焊接的基本原理仍然适用，但是在复杂的混合电路中要连接的材料的不同物理特性提出了为传统SMT装配所不常见的挑战。

　　随着电子与光子世界继续不断地融合在一起，涉及传统SMT装配的合约电子制造商(CEM)将被迫把光电子元件的装配结合到其整个运作过程中。虽然这种复杂的混合封装的装配提出了许多挑战，其中一些最大的挑战是围绕怎样在一个封装内装配各种组合的陶瓷、玻璃和金属的元件。这里讨论三个挑战：

　　焊接到金膜片。由于光纤工业所要求的可靠性，镀金涂层广泛地使用于光子封装中。虽然它为无助焊剂装配提供了最佳的条件，但是金在锡基焊料中的溶解可能使得焊接点脆化。在正常的回流温度，Sn60可以每秒一微米的速度溶解金膜。一旦焊锡点内的金含量超过~5%的重量，Au/Sn4晶体在焊锡内形成，显著地脆化焊点，特别是在极度的温度循环中产生过早失效的危险。¹

　　当要焊接到金膜片时，铟基焊料(In/Pb, In/Ag, In/Pb/Ag)是锡基焊料的良好的替代品。试验显示，六微米厚度的金膜片可以在250度温度忍受熔化的 50In/50Pb 达15分钟²。虽然金会溶解在In/Pb系统中，但是在焊接界面形成一层Au/In4，作为金膜进一步溶解的屏障。而且，形成的Au/In4金属间化合物保持延展性，使焊点有良好的疲劳寿命。

　　光纤焊接。更难做的焊点之一是封装内光纤的对准与焊接。由于次微米级的公差，因此必须使用蠕变极低的焊料。由于具有~40Kpsi的抗拉强度和~59Gpa的模数，共晶Au/Sn是该应用的最佳选择。由于焊接前化学腐蚀的帮助或减少回流的空气，该合金可以提供一种无助焊剂焊接工艺，产生抗蠕变的焊接点。

　　CTE不匹配。光子元件要求各种元件的结合 - 陶瓷子装配、光电子半导体、光纤、探头、热敏元件 - 所有包含在一个可伐(Kovar)封装中。一旦密封，该元件必须忍受-40~85度的温度循环，在所有元件连接上造成热膨胀系数(CTE)引发的应力。可是，由于其良好的延伸性，铟合金焊料可以接纳这些CTE不匹配，同时提供杰出的疲劳寿命和良好的温度传导。

　　在一个硅倒装芯片连接到铝基板的Sn/Pb焊锡与铟合金的比较研究中，装配经受温度冲击试验(液态氮到室温)，电阻测量作为缺陷的指示³。在88次循环后，共晶Sn/Pb的电阻开始突然增加。In/Sn和In/Pb焊点的电阻保持稳定，直到~180次循环，而纯铟连接的电阻在整个试验寿命(300次)上保持不变。

　　对于一个给定的焊接步骤使用适当的焊接合金，可以让工艺工程师管理各种材料的问题，同时降低由于缺陷焊点的合格率损失。

References
1. Jacobson, D.M., Humpson, G., "Gold Coatings for Fluxless Soldering," Gold Bull, 1989, 22(1).
2. Yost, F.G., "Soldering to Gold Films," Gold Bull., 1977, 10(2).
3. Shimizu, K., et al., "Solder Joint Reliability of Indium Alloy Interconnection," JOEM, 1995, 24(1).

　　Brian O'Neill may be reached at AIM, 25 Kenney Dr., Cranston, RI 02920; (410) 463-5605, ext. 5212; Fax: (401) 463-0203; E-mail: boneill@aimsolder.com; Web site: www.aimsolder.com. 

(Presented by Aaron 09/10/2002)