真空回流焊工艺介绍

随着元器件不断向小型化发展,芯片集成度越来越高,无论是笔记本、智能手机还是医疗器械、汽车电子,军工和航天产品,产品中的阵列封装的BGA、CSP等器件应用越来越多,对产品的质量要求也越来越多。这都需要我们不断的提高smt工艺能力,增加高端设备,通过高质量焊接保证高可靠性产品。

一般smt贴片焊接之后器件中的焊点里都会残留部分空洞,对产品质量的可靠性造成一定的潜在风险。产生这些空洞的原因虽说是多方面的,如焊膏,PCB焊盘表面处理方式,回流曲线设置,回流环境,焊盘设计,微孔,盘中空等,但最主要的原因往往是由焊接中熔融焊料残留的气体造成的。当融化的焊料凝固时,这些气泡被冻结下来形成空洞现象。空洞是焊接中经常出现的现象,很难有电子组装产品中所有的焊点内都无空洞。由于受到空洞因素的影响,大多数焊点的质量可靠性都是不确定的,造成焊点机械强度的下降,而且会严重影响焊点的导热和导电性能,从而严重影响器件的电气性能。

鉴于此,对于功率电子技术PCB中的焊点,在X射线的图像中观察到的空洞含量不得超过焊点整体面积的5%。这种量级的最小面积比是不能通过优化现有工艺达到的,这就意味着需要用新的焊接工艺,如真空回流炉焊接技术。真空回流焊接工艺是在真空环境下进行焊接的一种技术。这样可以在smt贴片打样或加工生产过程中,从根本上解决由于焊料在非真空环境下的氧化,而且由于焊点内外压强差的作用,焊点内的气泡很容易从焊点中溢出,从而达到焊点中气泡率很低甚至没有气泡,达到预期目的。

真空回流焊接技术提供了防止气体陷入焊点从而形成空洞的可能性,这在大面积焊接时尤其重要,因为这些大面积焊点要传导高功率的电能和热能,所以减少焊点中的空洞,才能从根本上提高器件的导热导电性。真空焊接有时还和还原性气体和氢气混合在一起使用,可以减少氧化,去除氧化物。

真空回流炉减少焊接过程中的空洞的基本原理主要可以从四个方面来分析,下面就来简单的讲解分析一下。

1、真空回流炉可以提供很低的氧气浓度和适当的还原性气氛,这样焊料的氧化程度得到大大地降低;

2、由于焊料氧化程度的降低,这样氧化物和焊剂反应的气体大大减少,这样就减少了空洞产生的可能性;

3、真空可以使得熔融焊料的流动性更好,流动阻力更小,这样熔融焊料中的气泡的浮力远远大于焊料的流动阻力,气泡就非常容易从熔融的焊料中排出;

4、由于气泡和外面的真空环境存在着压强差,这样气泡的浮力就会很大,使得气泡非常容易摆脱熔融焊料的限制。真空回流焊接后气泡的减少率可达99%,单个焊点的空洞率可小于1%,整板的空洞率可小于5%。一方面能够使得焊点可靠性和结合强度加强,焊锡的润湿性能加强,另一方面还能在使用的过程中减少对焊锡膏的使用,并且能够提高焊点适应不同环境要求,尤其高温高湿,低温高湿环境。

真空回流焊,也可称作真空/可控气氛共晶炉,它热容量大,PCB表面温差极小,已广泛应用于欧美航空、航天、军工电子等领域。它采用红外辐射加热原理,具有温度均匀一致、超低温安全焊接、无温差、无过热、工艺参数可靠稳定、无需复杂工艺试验、环保成本运行低等特点,满足军品多品种、小批量、高可靠焊接需要。

第一 温度控制精度高,可自由调节
为了更好的保证零件的质量,专业的真空回流焊设计了独特的温控系统,它的温度控制精度高,在零件加工的各个阶段都可以进行高精度的调节,这使零件的质量大大提高,同时也满足了不同零件类型的加工需要。

第二 加热板承重重量大
对于大型零件加工而言真空的电路也完全可以实现无障碍加工。它的各个层级加热板承重质量大,所以可以进行较大体积的零件加工。

第三 释温效率高
在许多零件加工的过程当中经常需要快速降温,热销的真空共晶炉可完全实现高效率降温。它的释温效率高,能够满足加工需要。

第四 炉腔真空度极高
真空回流焊炉腔真空度极高,所以它比普通的真空炉更加具备优势,高真空环境是零件质量的保障。

第五助焊剂自动回收
在各类真空设备进行零件加工的时候,都会有一定的助焊剂遗留的情况,传统的设备手工清理效率较低,真空共晶炉拥有助焊剂自动回收系统,在工作完成之后即可自动清理。


1.严格的真空密封
金属材料或电子材料的封装、焊接等是在密封的真空环境内进行,真空回流焊通过获得和维持原定的漏气率,保证炉内工作的真空度,对确保加工的零部件在真空环境的焊接处理有重要意义。

2.隔热材料性能好
与加工材料一样,真空回流焊内的隔热材料也是在真空状态下进行的。这就要求隔热材料具备一定的耐高温、导热系数小、蒸气压低等特点。一般来说,真空回流焊采用的隔热材料为钨、钽、石墨等。

3.专业化的水冷装置
真空回流焊工作时各个部件都处于加热转态,由于其炉内是真空状态,与外界不连通,其排热系统设置必须较为专业。真空回流焊的炉壳、炉盖、电热元件传导处置、中间隔热门等部件都专门设置了水冷装置。这些水冷装置根据部件的不同加热性能和要求而设置,保证在真空高热条件下,各部件的结构不变形,不损坏。对于维持整个真空共晶炉系统的恒定温度和正常工作具有重要作用。

 

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