浅谈smt真空回流焊的基本原理--高拓电子

随着元器件不断向小型化发展，芯片集成度越来越高，无论是笔记本、智能手机还是医疗器械、汽车电子，军工和航天产品，产品中的阵列封装的BGA、CSP等器件应用越来越多，对产品的质量要求也越来越多。这都需要我们不断的提高smt工艺能力，增加高端设备，通过高质量焊接保证高可靠性产品。

一般smt贴片焊接之后器件中的焊点里都会残留部分空洞，对产品质量的可靠性造成一定的潜在风险。产生这些空洞的原因虽说是多方面的，如焊膏，PCB焊盘表面处理方式，回流曲线设置，回流环境，焊盘设计，微孔，盘中空等，但最主要的原因往往是由焊接中熔融焊料残留的气体造成的。当融化的焊料凝固时，这些气泡被冻结下来形成空洞现象。空洞是焊接中经常出现的现象，很难有电子组装产品中所有的焊点内都无空洞。由于受到空洞因素的影响，大多数焊点的质量可靠性都是不确定的，造成焊点机械强度的下降，而且会严重影响焊点的导热和导电性能，从而严重影响器件的电气性能。

鉴于此，对于功率电子技术PCB中的焊点，在X射线的图像中观察到的空洞含量不得超过焊点整体面积的5%。这种量级的最小面积比是不能通过优化现有工艺达到的，这就意味着需要用新的焊接工艺，如真空回流炉焊接技术。真空回流焊接工艺是在真空环境下进行焊接的一种技术。这样可以在smt贴片打样或加工生产过程中，从根本上解决由于焊料在非真空环境下的氧化，而且由于焊点内外压强差的作用，焊点内的气泡很容易从焊点中溢出，从而达到焊点中气泡率很低甚至没有气泡，达到预期目的。

真空回流焊接技术提供了防止气体陷入焊点从而形成空洞的可能性，这在大面积焊接时尤其重要，因为这些大面积焊点要传导高功率的电能和热能，所以减少焊点中的空洞，才能从根本上提高器件的导热导电性。真空焊接有时还和还原性气体和氢气混合在一起使用，可以减少氧化，去除氧化物。

真空回流炉减少焊接过程中的空洞的基本原理主要可以从四个方面来分析

1、真空回流炉可以提供很低的氧气浓度和适当的还原性气氛，这样焊料的氧化程度得到大大地降低；

2、由于焊料氧化程度的降低，这样氧化物和焊剂反应的气体大大减少，这样就减少了空洞产生的可能性；

3、真空可以使得熔融焊料的流动性更好，流动阻力更小，这样熔融焊料中的气泡的浮力远远大于焊料的流动阻力，气泡就非常容易从熔融的焊料中排出；

4、由于气泡和外面的真空环境存在着压强差，这样气泡的浮力就会很大，使得气泡非常容易摆脱熔融焊料的限制。真空回流焊接后气泡的减少率可达99%，单个焊点的空洞率可小于1%，整板的空洞率可小于5%。一方面能够使得焊点可靠性和结合强度加强，焊锡的润湿性能加强，另一方面还能在使用的过程中减少对焊锡膏的使用，并且能够提高焊点适应不同环境要求，尤其高温高湿，低温高湿环境。