真空回流焊炉/真空焊接炉——浅谈无助焊剂焊接

助焊剂是SMT焊接过程中不可缺少的辅料。在波峰焊中，助焊剂和焊锡分开使用，而在回流焊中，助焊剂则作为焊膏的重要组成部分。助焊剂的选择可以直接影响焊接效果的好坏。性能良好的助焊剂可以去除焊接表面的氧化物，防止焊接时焊锡和焊接表面的再氧化，降低焊锡的表面张力，提高高质量焊点所需要的焊料整体润湿性。

 

然而助焊剂并非无缺点的，也会在焊接过程中造成缺陷与问题：

（1）空洞
助焊剂含有液体成分，会在高温的焊接过程中脱气和蒸发，从而在两个焊接面之间产生滞留气体，即形成空洞，可能导致芯片表面出现局部热点，从而造成应力和疲劳裂纹。

（2）助焊剂残留
使用助焊剂会留下残留物，则需要在焊接后进行清洗。如助焊剂残留清洗不彻底，残留物还会与水蒸气反应形成酸性溶液，腐蚀元件表面。
如果真空回流焊未匹配正负压工艺，空洞的排除效果不会太理想；而助焊剂与水蒸气形成的酸性溶液，则会影响设备的长期可靠性，对于元件的清洁度也无法保证。既然解决此类问题比较麻烦，那为了避免在焊接过程中出现此类问题，比较合适的替代方法是在较低温度下进行无助焊剂焊接，即充入甲酸（HCOOH）蒸气进行焊料的回流。

图1.甲酸结构图

 

甲酸蒸气可作为金属焊料上氧化物的还原剂，从而取代了对助焊剂的需求。同时，因为不需要助焊剂，即可省略工艺曲线中对助焊剂的清洗步骤，可以提高焊接效率。
 

在焊接过程中，甲酸蒸气可在150℃左右与金属氧化物发生化学反应形成甲酸盐；温度继续升高后，甲酸盐会进一步分解为氢气、二氧化碳和水。如果甲酸充入系统与真空回流焊相结合，还可以通过真空系统将这些分解物去除掉，保证焊料的纯净。

图2.甲酸简介

 

使用甲酸回流是一种经过验证可行的无助焊剂焊接方法，由于甲酸蒸汽的氧化物去除特性在较低温度下有效，省去了对回流前助焊剂和回流后助焊剂的清洗步骤，因此也是一种非常灵活的工艺。

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