真空回流焊在功率器件封装当中的工艺把控要点

功率器件大量应用于新能源设备、轨道交通装备、工业变频装置等各类产品当中，这类器件运行过程中会承载大电流，持续产生较高热量，封装环节的焊接品质，会直接影响器件后续运行的稳定性。真空回流焊作为适配高可靠性封装的焊接手段，在功率器件生产环节占有十分重要的位置，上海鉴龙在半导体封装工艺配套项目当中，也接触过不少企业调试真空回流焊工艺的实际案例。

普通回流焊作业过程中，锡膏内部的助焊剂受热挥发，焊料熔化阶段也会生成部分气体，假如这些气体没有在焊料冷却凝固之前向外排出，就会在焊点内部形成空洞缺陷。对于普通消费类电子产品，少量空洞一般不会带来明显不良后果，但功率器件焊点需要承受大电流与高热负荷，空洞的存在会造成局部电流密度上升，热传导路径受阻散热变差，器件长期循环工作之后，有可能出现热失效问题，直接缩短产品使用寿命。真空回流焊设备会在回流温区后方增设独立真空腔体，当组件进入腔体内部，设备抽除腔体内空气形成负压环境，焊点内部包裹的气体更容易膨胀析出，以此压低整体空洞率，经过真空工艺处理的焊点，空洞率大多可以控制在 5% 以内，常规回流焊条件下空洞率往往处于 15%‑30% 区间。

真空度以及真空维持时长，是整套工艺里面很关键的两组参数，真空度越高，气体向外排出的效果越好，不过真空度过高，熔融焊料容易出现飞溅现象，反而引入锡珠等新缺陷。实际量产调试阶段，真空度大多设置在 5‑20 毫巴，保持时间控制在 5‑15 秒，具体数值需要结合焊料品类、器件尺寸、焊盘实际面积做针对性调整。企业初次启用真空回流焊设备的时候，建议借助 X‑Ray 检测设备，比对不同参数组合对应的空洞检测结果，筛选出适配自身产品的工艺窗口。真空回流焊的温度曲线大体和普通回流焊相近，但时序上面存在特殊要求，工件进入真空腔体之前，焊料必须完成熔化并且实现充分润湿，如果焊料还没有完全熔融就开启抽真空，负压环境会干扰焊点成型状态，所以真空腔的起始工作温度，要略高于锡膏液相线温度，预留充足的焊料熔化时间。

IGBT 模块、SiC 功率器件、带散热焊盘的 MOSFET 封装，是真空回流焊应用较多的几类功率器件，IGBT 模块焊点面积偏大，散热条件直接决定模块服役周期，降低空洞率能够有效提升产品可靠性；SiC 器件工作频率高，热量集中，焊点质量会左右器件整体性能表现；MOSFET 底部散热焊盘一旦出现空洞，器件向外散热的能力就会出现明显衰减。真空回流焊依靠焊接阶段引入负压环境，改善功率器件封装普遍遇到的空洞问题，虽然设备投入相比普通回流焊更高，但是对于可靠性要求严苛的功率器件产品，该类工艺具备实际应用价值。上海鉴龙在项目对接过程中也发现，不少企业采购设备之后容易忽略工艺验证环节，真空度、保温时长、温度曲线都需要结合产品反复调试确认，才能够稳定拿到符合标准的焊接效果。


 

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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