焊料環(huán)與基材間隙不匹配
氣氛控制不當(dāng)（氧含量＞100ppm時氧化顯著）
溫度曲線斜率與峰值偏差
壓力施加不均或未持續(xù)保壓
預(yù)熱區(qū)（80~120℃, 60~90s）→ 均熱區(qū)（120~150℃, 40~60s）→ 回流區(qū)（156~165℃, 30~45s）→ 緩冷（＜3℃/s）
實時測溫：采用熱電偶植入或紅外監(jiān)測，杜絕溫度超差
空洞率檢測：X-Ray檢測
-氣密性驗證：氦質(zhì)譜檢漏（漏率≤1×10?? Pa·m3/s）

? 低溫銦焊片氣密封裝工藝優(yōu)化：揭秘高可靠電子封裝的“黃金法則”

• 工藝缺陷非表面之失，而暗藏于毫厘之間的微觀張力。

在航空航天、光電器件、軍工電子等高可靠性領(lǐng)域，氣密封裝工藝是保障器件長壽命、抗嚴苛環(huán)境的核心屏障。然而，低溫銦焊片（如IN100型）雖具備156.6℃低熔點、7.31g/cm3高密度等優(yōu)異特性，其焊接空洞率控制卻成為眾多企業(yè)與研究機構(gòu)的技術(shù)痛點?？斩催^多會導(dǎo)致氣密失效、熱阻升高、機械強度下降，甚至引發(fā)整機系統(tǒng)崩潰。

本文將以低溫銦焊片氣密封裝工藝優(yōu)化為主線，結(jié)合行業(yè)標準與典型場景，系統(tǒng)解析如何實現(xiàn)高品質(zhì)、低空洞率的氣密封接。

一、氣密封接挑戰(zhàn)：空洞從何而來？

焊接空洞的本質(zhì)是焊料流動不均或氣體殘留。在低溫銦焊工藝中，常見誘因包括：

某航天院所曾因空洞率超標（＞5%），導(dǎo)致一批高頻通信模塊在軌早期失效，后期追溯發(fā)現(xiàn)是焊接時氮氣氛圍氧含量波動所致。

二、工藝優(yōu)化四階法則：從理論到實踐

1. 材料適配與預(yù)處理丨匹配才可密合

焊料環(huán)寬度（ε1）、與密封區(qū)距離（ε2）、蓋板外側(cè)密封寬度（ε3）三者需按產(chǎn)線特性設(shè)定黃金比例（參考值ε1:ε2 ≈ 1.5:1）。同時，焊料與金屬蓋板、殼體需做真空去氣預(yù)處理，排除吸附水分與有機物。

• 案例：某軍工企業(yè)導(dǎo)入TORCH真空共晶爐（氧含量≤5ppm）配合預(yù)處理工藝后，空洞率從8.7%降至1.2%。

2. 氣氛控制丨氮氣純度決定焊接“呼吸”

推薦使用氧含量≤5ppm的高純氮環(huán)境，可顯著抑制氧化、提升液態(tài)銦流動性。若使用普通回流爐，可通過加裝氮氣簾或密閉性改造實現(xiàn)氛圍控制。

3. 溫度曲線設(shè)計丨升溫不宜急，冷卻不可驟

推薦采用多段溫控：

峰值溫度建議不超過165℃，避免銦蒸發(fā)或成分偏析。

4. 壓力與界面設(shè)計丨倒角與壓力共筑微觀密合

密封區(qū)與焊料環(huán)內(nèi)側(cè)/外側(cè)倒角需保持一致半徑，保證焊料均勻流向。同時采用恒定氣壓或機械壓條施加0.5~1.2N/mm2壓力，持續(xù)至焊料凝固。

三、典型應(yīng)用場景與數(shù)據(jù)反饋

應(yīng)用領(lǐng)域

原工藝空洞率

優(yōu)化后空洞率

核心改進措施

衛(wèi)星應(yīng)答機模塊

6.8%

0.9%

氮氣保護+階梯緩冷

激光器封裝

7.5%

1.1%

倒角優(yōu)化+壓力閉環(huán)控制

高精度傳感器

5.2%

0.7%

焊料預(yù)成型+氣氛實時監(jiān)測

四、工藝質(zhì)量控制與檢測建議

中科同志認為：氣密封裝是一項“細節(jié)決定成敗”的工藝。唯有將材料、設(shè)備、參數(shù)、檢測四者系統(tǒng)整合，才能實現(xiàn)航空航天、軍工電子等領(lǐng)域所需的高可靠性封裝。

• 最好的焊接，是讓器件在十年后仍如初生。

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擴展閱讀標簽

氮氣保護低溫焊接 #氣密封裝空洞率控制 #IN100銦焊片工藝 #高可靠電子封裝 #軍工級焊接標準

【本文由北京中科同志科技股份有限公司技術(shù)中心原創(chuàng)，數(shù)據(jù)來源于客戶工藝報告SMT-2024-07-CP，轉(zhuǎn)載請注明來源】