隨著半導體芯片封裝朝著高密度、高功率、高可靠性的方向發展,散熱已成了它們能否正常工作的關鍵,而低空洞率的可靠的芯片焊接成為了一種很必要且重要的技術,這就是真空回流焊技術。
真空回流焊技術與傳統回流焊技術最大的區別就在于引入了真空環境。傳統回流焊技術是在常壓或氮氣環境下進行的,而真空回流焊技術是在真空環境下進行的。當產品進入回流區的后段,通過制造一個真空環境,讓大氣壓力降到5mbar(500Pa)甚至0.05mbar(5Pa)以下,并保持一定的時間,從而實現真空與回流焊接的結合。此時焊點仍處于熔融狀態,而焊點外部環境則接近真空,由于焊點內外壓力差的作用,使得焊點內的氣泡很容易從中溢出,焊點空洞率大幅降低。同時,在真空環境下,氧氣含量大大減少,從而減少了氧化物的生成,提高了焊點的純度。而且,真空回流焊設備還可以通入氮氣、甲酸、含氫氣體等保護性氣氛,進一步改善焊點的質量。
在真空回流焊技術的運用過程中還需要增加一些真空參數,如真空度、抽真空時間、真空保持時間和常壓充氣時間等,在充分考慮這些參數之后才能實現最佳的焊接效果。
從發揮作用上看,真空回流焊技術不僅可以有效地去除焊點中的空洞、氧化物和其他雜質,提高焊點的致密度和純度,從而提高器件的導電導熱性能、機械強度、密封性和耐壓性等,還可以減少炸錫、錫珠等現象的發生,避免對芯片和基板造成損傷,提高產品的良率和質量。
真空回流焊技術具備以下幾個優點:
l焊點質量高:真空回流焊技術可以有效地去除焊點中的空洞、氧化物和其他雜質,提高焊點的致密度和純度,從而提高器件的導電導熱性能、機械強度、密封性和耐壓性等。
l焊接缺陷少:真空回流焊技術可以減少炸錫、錫珠等現象的發生,避免對芯片和基板造成損傷,提高產品的良率和質量。
l工藝參數穩定:真空回流焊技術可以通過設定合理的真空參數,實現最佳的焊接效果,不需要頻繁地調整工藝參數,提高生產效率和穩定性。
l環保成本低:真空回流焊技術可以實現無助焊劑的焊接,避免了助焊劑的使用和排放,降低了環境污染和成本。
不過,任何優秀的技術也都并非完美的,真空回流焊技術也存在一些現實問題。
設備成本高:真空回流焊技術需要增加一個真空腔體和一個真空泵,相對于傳統回流焊設備,設備成本會增加很多。
回流時間長:真空回流焊技術需要在產品進入回流區的后段,制造一個真空環境,并保持一定的時間,這會導致整體回流時間變長,對于一些對回流時間敏感的元器件會帶來一定風險。
器件封裝失效風險:真空回流焊技術對于一些內部帶有空腔的非氣密性元器件,可能會導致封裝開裂或損壞,因為器件內外的壓力差在高溫下會變得更大。
真空回流焊技術可以達到的效果:
l焊點空洞率降低:普通回流焊技術的焊點空洞率在25%左右,而采用真空回流焊技術后,焊點空洞率可以降低到5%以下,甚至可以達到1%以下。
l焊點純度提高:普通回流焊技術的氧化物含量在0.5%左右,而采用真空回流焊技術后,氧化物含量可以降低到0.1%以下。
l器件性能提高:采用真空回流焊技術后,器件的導電導熱性能、機械強度、密封性和耐壓性等都有顯著提升。
通過采用真空回流焊技術讓焊點更結實、更純凈,從而讓半導體器件更強大、更可靠。真空回流焊技術的實際運用還需要和其他相關技術配合,比如選好保護氣氛、設計好芯片、用好基板等,才能達到最好的封裝效果。隨著半導體器件在各個領域的需求不斷增加,真空回流焊技術未來也將迎來更大的發展和市場。