功率器件广泛应用于新能源、轨道交通、工业变频等行业,器件工作过程电流大,发热量高,封装内部焊点品质有着较高要求,真空回流焊作为特殊焊接工艺,在功率器件封装当中发挥重要作用。常规回流焊生产时,锡膏内部助焊剂挥发,锡料熔化也会产生气体,如果气体在焊料凝固之前无法排出,就会在焊点内部形成空洞。普通消费电子产品少量空洞一般不会产生明显影响,但功率器件焊点承受大电流与热负荷,空洞会造成局部电流密度上升,散热变差,长期运行有出现热失效的可能性。
真空回流焊设备在回流温区之后设置真空腔体,工件进入腔体之后抽走空气形成负压环境,负压条件下焊点内部气体更容易逸出,空洞率能够得到明显下降。经过真空处理的焊点空洞率大多可以控制在 5% 以下,常规回流焊空洞率大致处于 15%‑30% 区间。真空度以及真空保持时间属于关键调试参数,真空度越高排气效果越好,但真空度过高会引发焊料飞溅。实际生产真空度一般设置 5‑20 毫巴,保持时间 5‑15 秒,参数需要结合焊料类型、器件尺寸、焊盘面积调试。初次导入工艺,建议借助 X‑Ray 检测测试不同参数下的空洞率,找到适配产品的工艺窗口,不要直接照搬外部参数。上海鉴龙在功率器件封装工艺评估工作中,会把真空参数调试搭配 X‑Ray 检测校验,以此确认稳定的工艺区间。
真空回流焊温度曲线整体和普通回流焊相近,但工件进入真空腔体之前,焊料必须完成熔化并且实现充分润湿。焊料未完全熔融就开启真空,抽气会破坏焊点成型,真空区起始温度要略**锡膏液相线温度,预留足够熔融时间。IGBT 模块焊点面积大,散热要求高,降低空洞有利于延长模块使用寿命;SiC 功率器件工作频率高,热量集中,焊点品质影响器件整体可靠性;底部带有散热焊盘的 MOSFET 封装,焊盘空洞会削弱散热性能,以上器件都适合真空回流焊加工。真空回流焊依靠负压环境改善焊点空洞问题,设备投入相比普通回流焊更高,面向可靠性要求严格的功率器件产品,该工艺具备实际使用价值。企业引入真空回流焊设备,需要做好工艺参数调试与验证,**真空度、温度曲线、保持时间等参数合理,结合 X‑Ray 反复核验焊点状态,以此**功率器件封装产品生产稳定性。
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