真空回流焊在功率器件封装环节的工艺实操要点

新能源、轨道交通以及工业变频领域当中，功率器件的落地应用规模持续扩大，这类器件运行阶段承载较大电流，工作过程会生成大量热量，封装内部焊点的加工状态，会直接左右器件后续实际运行表现。真空回流焊作为适配高可靠焊接需求的工艺手段，在功率器件封装加工环节得到较多实际应用。在普通回流焊加工过程，锡膏内部的助焊剂受热挥发，锡料熔化阶段同样会生成部分气体，假如气体无法在焊料凝固之前向外排出，就会留存于焊点内部从而形成空洞。对于普通消费电子产品，少量空洞的存在一般不会带来明显负面影响，可功率器件焊点需要持续承受大电流与热负荷，空洞会造成局部电流聚集，热量传导路径受阻，器件长期服役之后，就有可能出现热失效的状况。

真空回流焊设备会在回流温区之后增设真空腔体，当工件送入腔体内部，设备抽除腔体内空气形成负压环境，处在负压条件之下，焊点内部裹挟的气体更容易向外溢出，焊点空洞水平能够得到明显改善。经过真空工艺处理的焊点，空洞率大多可以控制在 5% 以内，普通回流焊加工出来的焊点空洞率大致处于 15%‑30% 这个区间，这也是功率器件封装项目选用真空回流焊的重要缘由。真空度以及真空维持时长，是现场调试阶段需要重点把控的两组参数，真空度越高，气体排出效果相对越好，但数值设置过高，熔融焊料会出现飞溅现象，破坏焊点成型状态。实际生产场景下，真空度大多设置在 5‑20 毫巴，维持时间控制在 5‑15 秒，具体参数要结合焊料品类、器件尺寸还有焊盘实际面积逐步调试。首次导入该工艺的时候，建议借助 X‑Ray 检测设备比对多组参数下的空洞数据，筛选适配产品的工艺区间，不宜直接照搬外部项目参数。上海鉴龙在开展功率器件封装相关工艺评估工作时，会将真空参数调试与 X‑Ray 检测校验相互结合，以此确定稳定可行的工艺条件。

真空回流焊的温度曲线整体框架和普通回流焊较为接近，但有一处细节需要留意，工件进入真空腔体之前，焊料应当已经完成熔化并且实现充分润湿。倘若焊料还未完全熔融就开启真空环境，抽气动作会干扰焊点成型效果，所以真空腔的起始温度要高于锡膏液相线温度，预留充足时间保障焊料保持熔融状态之后，再启动抽真空操作。IGBT 模块焊点面积偏大，散热条件要求较高，降低空洞能够延长模块使用周期，SiC 功率器件工作频率较高，热量集中释放，焊点加工品质会影响器件整体表现，底部附带散热焊盘的 MOSFET 封装，焊盘位置出现空洞会削弱散热能力，上述几类器件都比较适合采用真空回流焊完成焊接。综合来看，负压环境的运用可以缓解功率器件封装当中的焊点空洞问题，设备购置成本会高于常规回流焊设备，面向高可靠性要求的功率器件产品，该工艺具备对应的使用价值。企业引进真空回流焊设备之后，要重视参数调试与验证工作，把真空度、温度曲线、保压时间等指标调试到位，搭配 X‑Ray 检测反复核验焊点空洞情况，以此保障功率器件封装产品的生产稳定性。

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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