在10?1 Pa真空度下:氧化層分解不徹底,空洞率≥5%
在10?3 Pa真空度下:焊料流動(dòng)性提升40%,但仍有2%-3%微孔隙
只有當(dāng)真空度達(dá)到10?5 Pa級(jí):焊料潤(rùn)濕角從75°降至18°,實(shí)現(xiàn)真正冶金結(jié)合
升溫速率必須≤3℃/s(過(guò)快會(huì)導(dǎo)致銦錫偏析)
在115-120℃區(qū)間需恒溫90±10s(使銦錫充分互擴(kuò)散)
降溫階段需強(qiáng)制風(fēng)冷(避免枝晶生長(zhǎng))
印刷厚度<30μm:易出現(xiàn)邊緣空洞
厚度50-80μm:空洞率最低(0.3%-0.8%)
厚度>100μm:溶劑揮發(fā)不徹底產(chǎn)生氣孔
熱阻降低40%
循環(huán)壽命提升3倍
平均空洞率0.35%(最高批次僅0.08%)
誰(shuí)說(shuō)焊料難焊?掌握這5個(gè)關(guān)鍵點(diǎn),IN52SN48焊片空洞率直降0.1%!
- “90%的工程師都搞錯(cuò)了——IN52SN48焊片焊接失敗,根本不是焊料問(wèn)題,而是你的真空共晶爐根本沒(méi)選對(duì)!”
某央企原子鐘產(chǎn)線的張總最近快被IN52SN48焊片逼瘋了。
花了100多萬(wàn)買(mǎi)的某進(jìn)口真空共晶爐,焊接空洞率始終卡在8%下不去。工藝團(tuán)隊(duì)折騰了兩個(gè)月:調(diào)整溫度曲線、更換助焊劑、增加氮?dú)獗Wo(hù)...結(jié)果良率不升反降。
直到上個(gè)月來(lái)我們實(shí)驗(yàn)室參訪,用我們的TORCH-HV3真空共晶爐做對(duì)比測(cè)試——同樣的焊片、同樣的基板,空洞率直接降到0.5%。張總當(dāng)場(chǎng)愣住:“這焊片原來(lái)能焊得這么好?!”
一、為什么IN52SN48焊片對(duì)真空環(huán)境如此敏感?
IN52SN48(銦52%-錫48%)作為低溫共晶焊料,熔點(diǎn)僅118℃,但其氧化速率是錫銀焊料的3倍以上。我們?cè)谥锌圃耗乘膶?shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)表明:
這就是為什么軍工GJB 548B標(biāo)準(zhǔn)強(qiáng)制要求:高可靠器件焊接必須使用≤10?? Pa的真空設(shè)備。
二、突破空洞率瓶頸的5個(gè)關(guān)鍵技術(shù)點(diǎn)
1. 真空度不是數(shù)字游戲,要看持續(xù)保壓能力
很多廠商標(biāo)稱“真空度10?? Pa”,卻隱瞞了關(guān)鍵細(xì)節(jié)——達(dá)到該真空度后僅能維持3分鐘。而IN52SN48完整共晶過(guò)程需要8-12分鐘,后期真空度衰減至10?2 Pa時(shí),氧化即刻發(fā)生。
我們的TORCH系列采用分子泵+渦旋泵組,在10?? Pa級(jí)可持續(xù)保壓≥20分鐘。某電科集團(tuán)用此設(shè)備焊接相控陣T/R組件,連續(xù)100爐次真空度波動(dòng)<5%。
2. 溫度曲線必須匹配銦錫熔點(diǎn)特性
IN52SN48的液相線118℃、固相線104℃,溫差僅14℃,這就要求:
某高校重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室曾因降溫過(guò)快出現(xiàn)焊點(diǎn)裂紋,調(diào)整我們的“銦錫專用工藝包”后徹底解決。
3. 焊膏印刷厚度決定孔隙分布
我們檢測(cè)過(guò)217個(gè)案例發(fā)現(xiàn):
建議使用激光切割模板,嚴(yán)格控制厚度公差±5μm。
4. 基板預(yù)處理比想象中更重要
氧化鋁基板需在150℃烘烤2小時(shí)去除吸附水(PCB基板縮短至40分鐘)。某研究所未做預(yù)處理直接焊接,空洞率高達(dá)15%,后經(jīng)我們指導(dǎo)增加烘烤工序,直接降至1.2%。
5. 真空環(huán)境下的氣氛補(bǔ)償技術(shù)
我們?cè)赥ORCH-HV3機(jī)型中集成甲酸蒸汽發(fā)生系統(tǒng),可在真空環(huán)境下注入適量還原性氣氛,使IN52SN48焊料的潤(rùn)濕性提升60%。某中電射頻模塊產(chǎn)線應(yīng)用后,良率從87%穩(wěn)定至99.6%。
三、從軍工到民用的技術(shù)降維實(shí)踐
2019年我們給某院某所定制的高真空共晶爐(10?? Pa級(jí)),原本用于宇航級(jí)芯片焊接。后來(lái)發(fā)現(xiàn)其技術(shù)邏輯完全適用于IN52SN48焊接,于是開(kāi)發(fā)出民用級(jí)解決方案。
現(xiàn)在好多大所都在采用這套工藝體系。特別在微波器件封裝中,我們的客戶實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)顯示:
二十六年前我研發(fā)第一臺(tái)回流焊時(shí),從未想過(guò)真空環(huán)境會(huì)成為芯片封裝的關(guān)鍵壁壘。
正是這些年看到太多企業(yè)被困在“設(shè)備-工藝-材料”的三角困局中,才更理解選擇合適設(shè)備的重要性——有時(shí)候不是工藝不夠好,而是基礎(chǔ)環(huán)境沒(méi)達(dá)標(biāo)。
好真空,同志造。 這不只是句口號(hào),更是經(jīng)過(guò)686家客戶驗(yàn)證的技術(shù)承諾。如果你正在為IN52SN48焊接問(wèn)題困擾,歡迎帶著樣件來(lái)我們實(shí)驗(yàn)室現(xiàn)場(chǎng)試焊——讓數(shù)據(jù)說(shuō)話,讓良率證明。
真空老趙持續(xù)輸出真空共晶封裝及先進(jìn)封裝設(shè)備和工藝優(yōu)化干貨,喜歡可以點(diǎn)個(gè)關(guān)注,收藏、轉(zhuǎn)發(fā)。
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