現(xiàn)在對(duì)于電子產(chǎn)品市場(chǎng)來(lái)說(shuō)，越來(lái)越多的技術(shù)革新，就需要相應(yīng)的技術(shù)支持。比如說(shuō)電腦中板卡雖然經(jīng)過(guò)技術(shù)革新，但是如果焊接技術(shù)不穩(wěn)定，那么對(duì)于電腦的整體來(lái)說(shuō)，都是不可估量的損失。真空回流焊這項(xiàng)技術(shù)應(yīng)運(yùn)而生，其焊接效果好并且十分穩(wěn)定。
共晶焊接具有熱導(dǎo)率高、電阻小、傳熱快、可靠性強(qiáng)、粘接后剪切力大的優(yōu)點(diǎn)，適用于高頻、大功率器件中芯片與基板、基板與管殼的互聯(lián)。對(duì)于有較高散熱要求的功率器件必須采用共晶焊接。共晶焊是利用了共晶合金的特性來(lái)完成焊接工藝的。
共晶合金具有以下特性：
(1) 比純組元熔點(diǎn)低，簡(jiǎn)化了熔化工藝；
(2) 共晶合金比純金屬有更好的流動(dòng)性，在凝固中可防止阻礙液體流動(dòng)的枝晶形成，從而改善了鑄造性能；
(3) 恒溫轉(zhuǎn)變無(wú)凝固溫度范圍減少了鑄造缺陷，如偏聚和縮孔
(4) 共晶凝固可獲得多種形態(tài)，尤其是規(guī)則排列的層狀或桿狀共晶組織，可成優(yōu)異性能的原位復(fù)合材料共晶是指在相對(duì)較低的溫度下共晶焊料發(fā)生共晶物熔合的現(xiàn)象，共晶合金直接從固態(tài)變到液態(tài)，而不經(jīng)過(guò)塑性階段。其熔化溫度稱共晶溫度。
本文介紹的有關(guān)共晶焊接的工藝是采用真空／可控氣氛共晶爐設(shè)備實(shí)現(xiàn)的。使用真空／可控氣氛共晶爐進(jìn)行芯片共晶焊需要注意以下幾個(gè)方面的問(wèn)題：
焊料的選用
焊料是共晶焊接非常關(guān)鍵的因素。有多種合金可以作為焊料，如AuGe、AuSn、AuSi、Snln、SnAg、SnBi等，各種焊料因其各自的特性適于不同的應(yīng)用場(chǎng)合。如：含銀的焊料SnAg，易于與鍍層含銀的端面接合，含金、含銦的合金焊料易于與鍍層含金的端面接合。
根據(jù)被焊件的熱容量大小，一般共晶爐設(shè)定的焊接溫度要高于焊料合金的共晶溫度30～50℃。芯片能耐受的溫度與焊料的共晶溫度也是進(jìn)行共晶時(shí)應(yīng)當(dāng)關(guān)注的問(wèn)題。如果焊料的共晶溫度過(guò)高，就會(huì)影響芯片材料的物理化學(xué)性質(zhì)，使芯片失效。因此焊料的選用要考慮鍍層的成份與被焊件的耐受溫度。此外，如焊料存放時(shí)間過(guò)長(zhǎng)，會(huì)使其表面的氧化層過(guò)厚，因焊接過(guò)程中沒(méi)有人工干預(yù)，氧化層是很難去除的，焊料熔化后留下的氧化膜會(huì)在焊后形成空洞。在焊接過(guò)程中向爐腔內(nèi)充入少量氫氣，可以起到還原部分氧化物的作用，但最好是使用新焊料，使氧化程度降到最低。
溫度控制工藝曲線參數(shù)的確立共晶焊接方法豐要用于高頻、大功率電路或者必須達(dá)到宇航級(jí)要求的電路。焊接時(shí)的熱損耗，熱應(yīng)力濕度，顆粒以及沖擊或振動(dòng)是影響焊接效果關(guān)鍵因素。熱損傷會(huì)影響薄膜器件的性能；濕度過(guò)高可能引起粘連，磨損，附著現(xiàn)象；無(wú)效的熱部件會(huì)影響熱的傳導(dǎo)。共晶時(shí)最常見(jiàn)的問(wèn)題是基座(Heater Block)的溫度低于共晶溫度．在這種情況下，焊料仍能熔化，但沒(méi)有足夠的溫度來(lái)擴(kuò)散芯片背面的鍍金層，而操作者容易誤認(rèn)為焊料熔化就是共晶了。另一方面，用過(guò)長(zhǎng)的時(shí)間來(lái)加熱基座會(huì)導(dǎo)致電路金屬的損壞，可見(jiàn)共晶時(shí)溫度和時(shí)間的控制是十分重要的。由于以上原因，溫度曲線的設(shè)置是共晶好壞的重要因素。
由于共晶時(shí)需要的溫度較高，特別是用AuGe焊料共晶，對(duì)基板及薄膜電路的耐高溫特性提出了要求。要求電路能承受400℃的高溫，在該溫度下，電阻及導(dǎo)電性能不能有改變。因此共晶的一個(gè)關(guān)鍵因素是溫度，它不是單純的到達(dá)某個(gè)定值溫度，而是要經(jīng)過(guò)一個(gè)溫度曲線變化的過(guò)程，在溫度變化中，還要具備處理任何隨機(jī)事件的能力，如抽真空、充氣、排氣/水冷等事件。這些都是共晶爐設(shè)備具備的功能。
降低空洞率
共晶后，空洞率是一項(xiàng)重要的檢測(cè)指標(biāo)，如何降低空洞率是共晶的關(guān)鍵技術(shù)。空洞通常是由焊料表面的氧化膜、粉塵微粒、熔化時(shí)未排出的氣泡形成。由氧化物所形成的膜會(huì)阻礙金屬化表面的結(jié)合部相互滲透，留下的縫隙，冷卻凝結(jié)后形成空洞。
共晶焊時(shí)形成的空洞會(huì)降低器件的可靠性，擴(kuò)大IC斷裂的可能，并會(huì)增加器件的工作溫度、削弱管芯的粘貼能力。共晶后焊接層留下的空洞會(huì)影響接地效果及其它電氣性能。
消除空洞的主要方法有：
(1)共晶焊前清潔器件與焊料表面，去除雜質(zhì)；
(2)共晶時(shí)在器件上放置加壓裝置，直接施加正壓；
(3)在真空環(huán)境下共晶。
基板與管殼的焊接與芯片和基板的焊接工藝相似，基板與管殼的焊接也是共晶焊很好的應(yīng)用領(lǐng)域這一工藝中要注意空洞率要符合國(guó)標(biāo)GJB548-96A的要求，軍用產(chǎn)品控制在25％以下。由于基板一般比芯片尺寸大，且材質(zhì)較厚、硬些，對(duì)位置精度要求低，所以用共晶爐能更好地焊接。
封帽工藝
器件封帽也是共晶爐的用途之一。通常器件的外殼是陶瓷或可伐等材料外鍍金鎳而制成的。"
陶瓷封裝
在實(shí)際應(yīng)用中由于它容易裝配、容易實(shí)現(xiàn)內(nèi)部連接和成本低而成為最優(yōu)封裝介質(zhì)。陶瓷能經(jīng)受住苛刻的外部環(huán)境，高溫、機(jī)械沖擊和振動(dòng)，它是一個(gè)剛硬的材料，并且有一個(gè)接近硅材料的熱膨脹系數(shù)值。這類器件的封裝可以采用共晶焊的陶瓷腔體上部有一個(gè)密封環(huán)，用來(lái)與蓋板進(jìn)行共晶焊接，以獲得一個(gè)氣密、真空封焊。金層一般需要1.5μm，但是由于工藝處理及高溫烘烤，腔體和密封環(huán)都需電鍍2.5μm多的金用來(lái)保護(hù)鎳的遷移。鍍金可伐蓋板可被用來(lái)作為氣密性封焊陶瓷管殼的材料，在共晶前一般要進(jìn)行真空烘烤。
共晶爐還可應(yīng)用于芯片電鍍凸點(diǎn)再流成球、共晶凸點(diǎn)焊接、光纖封裝等工藝。除混合電路、電子封裝外，LED行業(yè)也是共晶爐應(yīng)用領(lǐng)域。
真空共晶爐與其它共晶設(shè)備的比較除共晶爐外，實(shí)現(xiàn)共晶焊接的設(shè)備還有：帶有吸嘴和鑷子的共晶機(jī)、紅外再流焊爐、箱式爐等。使用這類設(shè)備共晶時(shí)存在以下問(wèn)題：
(1)在大氣環(huán)境下焊接，共晶時(shí)容易產(chǎn)生空洞；
(2)使用箱式爐和紅外再流焊爐進(jìn)行共晶需要使用助焊劑，會(huì)產(chǎn)生助焊劑流動(dòng)污染，增加清洗工藝，若清洗不徹底導(dǎo)致電路長(zhǎng)期可靠性指標(biāo)降低；
(3)鑷子共晶機(jī)對(duì)操作者要求高，許多工藝參數(shù)不可控，不能任意設(shè)置溫度曲線，
在進(jìn)行多芯片共晶時(shí)，芯片重復(fù)受熱，焊料多次融化易使焊接面氧化，芯片移位，焊區(qū)擴(kuò)散面不規(guī)則，嚴(yán)重影響芯片的壽命和性能。由此可見(jiàn)，真空／可控氣氛共晶爐設(shè)備具有廣闊的應(yīng)用領(lǐng)域，在共晶工藝上具有獨(dú)特優(yōu)勢(shì)。隨著電子技術(shù)的發(fā)展，它會(huì)越來(lái)越受到行業(yè)內(nèi)的注視。
