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汽相回流焊接工艺优势 常见焊接问题解决方案

汽相回流焊接工艺优势——常见焊接问题解决方案

II. 峰值温度均匀性:

由于峰值温度物理性限定于汽相液沸点温度,因此不会产生过热现象,峰值温度均匀、一致、稳定,消除不同热容器件的温差。

III. 低应力:

360°全方位加热,热交换持续快速,预热过程温差小于热风回流焊接,回流区无峰值温差,这种均匀一致性可降低应力影响。


IV. 低温安全焊接:

高热容和高传热效率使得焊接所需的峰值温度更低,对于元器件和材料更安全。

V. 惰性无氧气氛:

饱和汽相层密度远高于空气,与空气物理分层。饱和汽相层内为惰性无氧环境,降低氧化物形成的可能性,达到最佳的润湿效果。


VI. 过程控制优势:

柔性汽相技术允许精确且可重复的过程/温度曲线控制,亦可灵活控制即时升温斜率。

VII. 高产品质量与可靠性:

良好的润湿使焊点形成良好IMC层。

VIII. 低功耗:

功率消耗远小于热风回流设备。


面向未来的应用优势

a. 应对锡粉尺寸缩小:表面贴装技术组件的复杂性增加及器件小型化的趋势,要求使用颗粒尺寸更小的焊料,增加了表面氧化风险。而汽相焊完全在无氧环境中进行,不需要额外氮气填充,使氧化问题和运行成本都能够降低。


b. 应对热容量差异:除了PCB上组件密度更高之外,不同质量/热容的元器件之间差距越来越大,这对于各个组件的温度控制提出了要求。普通回流系统使用强制对流气体来加热焊锡,单个部件的最高温度取决于它们的尺寸、质量和导热系数。与尺寸较小、质量较低的器件相比,质量较高的器件升温较慢,焊接温度也会更低。这可能导致低质量器件的过热,也可能导致高质量器件的焊点受热不充分、不均匀。

应对密集焊点:各类元器件的封装小型化也是未来发展的关键,通常而言,这意味着焊球/引脚密度变高,对加热的均匀性提出了挑战。如在BGA封装中,器件外壳遮挡了BGA焊球,在热风回流焊接中,可能产生靠近中心区域单个焊球焊接不良或周边局部过热的风险。而汽相焊的传热方式使其能够更均匀有效地加热组件。同时,焊接温度的一致性消除了较小部件过热的风险。对于BGA焊点的空洞问题,另有实验表明,与热风回流焊相比,真空汽相回流焊接显著降低了LED与BGA封装无铅焊接焊点中的空洞率与空洞直径 [2]。


 应对塑料工件焊接应用:部分塑料工件可耐受的最高温度及在最高温度下的时间均有限制。由于传热原理、传热均匀性、温度稳定性等特点,汽相回流焊接所需峰值温度较热风回流更低,可用于此类低温塑料工件焊接应用。

纳米银烧结/铜烧结工艺可提升互连质量,理论上服役性能更为优秀,但截止至目前,国内银烧结/铜烧结应用仍有一些技术问题需要攻关,工艺尚未完全成熟,良品率问题依旧存在。未来研究发展或可攻克技术难题,实现广泛应用。[3]


汽相回流焊接兼容性较强,能够以更高的焊接质量与更小的焊接缺陷风险覆盖热风回流焊接工作领域。在半导体功率模块焊接方面,能够满足异型工件、双面、大热容器件等焊接需求,同时兼顾防氧化、去气泡的要求,成为一种大功率模块高可靠焊接的解决方案。当然,汽相焊亦有其限制,汽相焊最高焊接温度受限于汽相液沸点,目前不适用260℃以上的焊接应用。


以上技术各有适用与不适用情况,部分应用领域有所交叉,但互相并不能完全替代。用户应根据自身需求、技术指标、批量生产要求、经济条件等方面考察设备。


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