真空回流焊现场调试：精密封装焊点空洞率的改善实践

在精密器件封装焊接的实际作业当中，焊点空洞率超标是工艺人员经常碰到的棘手问题，很多客户初次试焊的时候，焊点空洞率能够达到 20% 左右，想要把这项指标稳定降到 1% 以内，并不是简单改动一两处参数就可以完成，需要投入大量时间反复做参数迭代，同时完成多批次样品的验证工作。上海鉴龙在日常承接各类客户打样以及工艺开发项目的过程中，经常会遇到类似的工艺难题，一份能够满足量产条件的样品，背后离不开一轮又一轮繁琐且细致的试验摸索，现场还要兼顾器件本身特性、焊料状态以及设备腔体环境等多重现实条件。

曾经有一次驻场配合客户开展精密器件封装的打样工作，空洞率是本次项目最为核心的考核指标，也是真空回流焊工艺实践当中比较难处理的环节。项目初期直接套用行业通用的标准工艺参数开展试焊，焊接完成后的样品送入 X‑ray 设备完成检测，得到的结果并不理想，焊点内部分布大量气泡，实测空洞率达到 20%，和客户量产的基础要求存在不小差距。焊点空洞率处在较高水平，会直接拉低器件整体导热能力，焊点和焊盘之间的接触状态也会受到影响，产品长期投入工况运行之后，很容易出现虚焊、脱焊以及功率衰减等各类隐患，这样的样品自然无法用在高端封装产品的批量生产当中。看到检测得出的超标数据，客户内心存在不少顾虑，现场的工艺人员也不敢有丝毫松懈，当即开启调试、试焊、检测、复盘循环往复的作业模式。

真空回流焊产生焊点空洞，属于多条件互相作用带来的结果，无法依靠调整单一参数就彻底解决问题，升温曲线的设置、真空开启的时间节点、负压保压的持续时长、助焊剂挥发的节奏，还有腔体温场均匀程度，都会对最终焊点状态带来明显影响。调试刚开始只单纯调整升温速率，就暴露出两类现实问题，升温速度过快会引发焊料飞溅，对器件本体造成损伤；升温速度偏慢又会造成助焊剂提前固化，气体被封闭在焊点内部，空洞现象得不到改善。之后工作人员逐项排查各个关键影响因素，真空开启时机过早，处于熔融状态的焊料容易喷溅，造成器件表面污染；真空开启时机太晚，焊料已经开始逐步凝固，包裹在焊点内部的气泡很难向外排出；真空保压时长不足，残余气体不能够充分析出，可保压时间设置过长，又会破坏焊点成型的整体效果。

整整一个工作日，现场工作人员持续修改各个温区参数，反复校准真空时序，调节腔体内部的氮气保护氛围，同时持续优化整套降温流程。每调整完成一组工艺条件，都要完整走完上料、设备焊接、样品冷却的全部流程，再搬运到 X‑ray 设备上做扫描检测，整套流程一遍一遍重复执行。长时间守在设备旁边，持续盯着检测画面和各项工艺数据，身体会产生明显的疲惫感。好几轮调试过后，空洞率仅仅出现小幅下降，依旧达不到项目预期标准，现场难免会生出挫败情绪，不过考虑到客户的项目诉求，工艺调试工作依旧继续推进。工艺优化本身不存在捷径，只能依靠不断试错完成参数的精细调整，结合器件本身材质以及焊料的物化特点，找准焊料完全熔融的合适节点启动真空负压，搭配适配的抽气速率和保压周期，慢慢排走焊点内部裹挟的空气以及助焊剂挥发产生的气体，以此改善焊点浸润以及铺展效果。

经过多轮反复试焊之后，全新一批加工完毕的样品出炉，X‑ray 扫描图像当中能够看到焊点饱满均匀，此前密密麻麻的气泡已经基本消失不见，经过测算，整体空洞率稳定控制在 1% 以内，可以匹配高端精密焊接对应的品质要求。看到这份检测结果，一整天积攒下来的疲惫和心理压力才逐步消散。工艺工程师日常大部分时间，都是和设备、工艺参数、检测数据打交道，很少有轰轰烈烈的工作场面，更多就是日复一日的细致打磨。外界大多只能看到最终合格的样品，很少清楚每一组低空洞焊点，都来自大量试错、复盘与细节打磨。这次驻场打样经历也充分体现，真空回流焊工艺内部容错空间很小，参数出现细微变动，焊接品质就会随之改变，工艺层面想要做到输出稳定，离不开工程师耐心打磨各项细节。依靠工艺调试化解客户遇到的焊接难题，交付符合需求的样品，也是工艺工作当中很有意义的部分，上海鉴龙也会在后续各类项目当中持续沉淀真空焊接方面的实操经验，用来应对不同器件带来的各类工艺挑战。

 

上海鉴龙是一家专注于微组装产线技术研发与应用的现代化科技企业，主要从事 TR-50S 芯片引脚整形机、自动芯片引脚成型机、XH-320 离线式选择性波峰焊、超景深数字显微镜、半钢电缆折弯成型机、焊接机器人、真空汽相回流焊等设备的销售与技术服务。公司持续加大生产能力与核心技术的研发投入，不断优化产品与方案，致力于为半导体封装与微组装行业提供稳定可靠的产品选择。
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