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IGBT模块无空洞真空扩散焊接,如何用真空共晶炉进行焊接?

发布日期:2023-02-22 09:07:19 浏览:272

目前,在电子产品市场上,计算机中板卡经历了技术创新,而焊接工艺的不稳定对整个计算机来说是一种不可估量的损失,出现了真空回流焊这一技术,焊接效果很好,非常稳定。

工程焊接具有导热系数高、电阻小、导热快、可靠性强、粘结后剪切力大等优点,适用于高频、高功率器件中的芯片和基板。适用于基板与管壳的互连,散热要求高的电力元件必须采用工艺焊接,工艺焊接是利用工艺合金的特性完成焊接工艺的。


合金具有以下特性:


(1)熔点低于纯元素,简化了熔化过程。

(2)共晶合金比纯金属具有良好流动性,能够防止阻碍凝固过程中的液体流动的枝晶体的形成,改善铸造性能

(3)如果没有恒温转换凝固温度范围,则能够降低偏重或缩孔等铸造缺陷。

(4)共晶凝固可以得到各种各样的形态。特别是有序排列的层状或棒状共晶组织,能够产生优异性能的原位复合材料共晶是指在相对较低的温度下共晶物溶解在共晶焊料中的现象。共晶合金由固体直接转为液态,不经过塑性阶段。其溶解温度称为共晶温度。


本文介绍的工艺焊接相关工艺是利用真空/气氛控制工艺炉设备实现的,使用真空/可控气氛工艺炉进行芯片工艺真空扩散焊接需要注意以下几个问题:


选择焊接材料


焊接材料是工程焊接的一个非常重要的因素。AuGe、AuSn、AuSi、Snln、SnAg、SnBi等多种合金可作为焊料使用,各种焊料根据各自的特性适合多种用途。例如,含银焊料SnAg容易与含银镀层的截面接合,含金和铟的合金焊料容易与镀金层的含金截面接合。

根据被焊接物热容量的大小,一般的工艺炉设定的焊接温度比焊接材料合金的工艺温度高30~50℃,芯片能够承受的温度和焊料的工艺温度也是进行工艺时应关注的问题,如果焊料的工艺温度过高影响芯片材料的物理化学性质,使芯片生效。因此,焊接物的选择必须考虑镀层的成分和被焊接物的耐久温度。另外,例如,如果焊接材料的保管时间过长,则其表面的氧化层变得过厚,对真空扩散焊接过程没有人工干扰,因此氧化层的除去困难,焊接材料溶解后残留的氧化膜在焊接后形成空洞。在焊接过程中,通过在炉内填充少量的氢可以起到还原部分氧化物的作用,但为了尽可能减少氧化,优选使用新的焊料。

温控工艺曲线参数的建立工艺焊接方法应广泛用于高频、大功率电路或必须达到航天要求的电路。焊接时的热损失、热应力湿度、颗粒和冲击或振动是影响焊接效果的重要因素。热损伤影响薄膜部件的性能。湿度过高可能导致粘着、磨损和附着现象。错误的热组件会影响热传导。工艺过程中最常见的问题是基部温度低于工艺温度。在这种情况下,焊料仍然可以溶解,但温度不足以扩散芯片背面的镀金层。操作者容易误认为焊料溶解是工序,另一方面,如果加热基部花费太多时间,则电路金属受损,工序时的温度和时间的控制非常重要,基于以上原因的温度曲线的设定是工序好坏的重要因素。

由于工艺时所需温度较高,特别是采用AuGe焊料工艺,对基板及薄膜电路的耐高温特性提出了要求。电路可以承受400℃的高温,要求在该温度下不能改变电阻和导电性能。因此,过程的关键因素是温度。它不仅要达到某种政治温度,还要经过温度曲线变化的过程。在温度变化中,应具备处理真空、充电、排气/水冷等任意随机事件的能力。这些都是工程炉设备具备的功能。

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降低空洞率


工艺后的空洞率是一个重要的检测指标,如何降低空洞率是工艺的关键技术,空洞一般形成焊料表面的氧化膜、粉尘微粒、溶解时未排出的气泡。由氧化物形成的膜阻碍金属化表面的结合部相互渗透,在剩余的间隙冷却凝结后形成孔。

工艺真空扩散焊接时形成的孔降低了零件的可靠性,增大了IC断裂的可能性,提高了零件的工作温度,减弱了管芯的粘结能力,工艺后焊接层残留的孔会影响接地效果和其他电性能。

删除空白空间的主要方法包括:。

(1)工程焊接前清洗零件和焊接材料表面,去除杂质。

(2)在工艺部件上安装加压装置,直接进行静压。

(3)在真空环境下是公平的。

基板与管壳的焊接与芯片与基板的焊接工艺相似,基板与管壳的焊接也是工程焊接的一个很好的应用领域。在该工艺中,空洞率符合国家标准GJB548-96A的要求,军用产品应控制在25%以下,基板一般大于芯片,材质厚而硬,对定位精度要求低,因此能更好地在工艺炉中进行真空扩散焊接。


压盖施工法


零件封模也是工程炉的用途之一。通常,零件的外壳除了用陶瓷或采伐等材料外,还用镀镍制成。"


陶瓷包装


在实际应用中,它是最佳的封装介质,因为它易于组装、内部连接和成本低。陶瓷是一种耐恶劣的外部环境、高温、机械冲击、振动且坚硬的材料。具有接近硅材料的热膨胀计数值。该零件封口在可工艺焊接的陶瓷型腔上部有密封圈,与盖板进行工艺焊接,可获得气密、真空封口。金层通常需要1.5。μm,但工艺处理和高温烘烤、型腔和密封圈均镀2.5μ超过m的金用于保护镍的迁移。镀金采伐盖板可作为气密密封用陶瓷管壳的材料使用,工艺前通常需要真空烧成。

工艺炉还可应用于芯片电镀凸点再流化球、工艺凸点焊接、光纤封装等工艺。除了混合电路、电子封装外,LED行业也是过程炉的应用领域。

在真空工艺炉与其他工艺设备的比较中,除工艺炉外,实现工艺焊接的设备有入口和夹具的工艺器、红外材料焊接炉、箱型炉等。如果使用此类型的装置进行处理,则会出现以下问题:。

(1)在大气环境中焊接,加工时容易产生孔。

(2)采用箱式炉和红外线再流焊炉施工时,需使用焊剂,产生焊剂流动污染,增加清洗工艺,清洗不彻底,会降低电路长期可靠性指标

(3)夹具技术对操作者要求高,多数工艺参数不可控,温度曲线不能任意设定。

在进行多芯片工艺时,芯片反复受热,焊料多次熔化容易导致焊面氧化、芯片移位、焊区扩散面不规则,严重影响芯片的寿命和性能。由此可见,真空/气氛可控的工艺炉设备具有广阔的应用领域,在工艺上具有独特的优势。随着电子技术的发展,真空扩散焊技术将越来越受到业内的关注。


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