真空炉金锡封焊
真空炉金锡封焊
刘艳;徐骁;陈洁民;陈凯
【摘要】In this paper,with the introduction of semiconductor packaging technology of AuSn solder, emphasis on the deep research of technology problems of AuSn solder and temperature curve settings. Based on many vacuum AuSn solder packaging experiments and theoretical
analysis,research the technologies of module gas-tight packaging. Discusses the effects of packaging fixture,lid plating layer,alloy
state,interface,pressing block,solder thickness and heating process to the solder packaging. The gas-tight performance can be fairly meet after environment mechanism test. The feasibility of alloy used and packaging technique can be proved according to the application background.% 文章在介绍半导体金锡焊料封装工艺的基础上，重点对金锡焊料、炉温曲线设置等工艺技术问题进行了深入研究。基于大量的金锡焊料真空焊接封装实验及理论分析，研究了器件气密封装技术。讨论了封焊夹具、管帽镀层、合金状态、封接面表面、压块、焊料厚度以及加热程序对焊接质量的影响。密封后的产品在经过环境试验和机械试验考核后，封装气密性能很好地满足要求。并且结合应用背景证明了所采用的合金及封装工艺的可行性。
【期刊名称】《电子与封装》
【年(卷),期】2012(000)010
【总页数】3页(P1-2,13)
【关键词】金锡焊料;真空;炉温曲线
【作者】刘艳;徐骁;陈洁民;陈凯
【作者单位】中国电子科技集团公司第55研究所,南京 210016;中国电子科技集团公司第55研究所,南京 210016;中国电子科技集团公司第55研究所,南京 210016;中国电子科技集团公司第55研究所,南京 210016
【正文语种】中文
【中图分类】TN305.94
1 引言
在军事和民用高可靠电子领域，封装气密性是最重要的可靠性指标之一，AuSn合金气密封装，不但其密封性和耐高温性能好[1]，同时其工艺还具有很多优势：（1）盖板厚度无要求，封焊后机械强度大，盖板耐压大；（2）对封装材料无要求，柯伐合金、铜、铝均可以实现气密封装；（3）封装应力小，只要选取与壳体一致的材料作为盖板材料，就可以使器件承受最严酷的使用条件；（4）无须经过任何特殊处理就可经受住盐雾试验，使器件可以在腐蚀性气体下长期可靠地运行。因此该工艺在很多需要高可靠性陶瓷金属结构气密封装的微波半导体器件和集成电路中应用广泛。
真空炉金锡封焊工艺具有多品种的生产特性，采用该工艺可以通过程序设计控制产品质量，实现整批次同时封焊，能够很大程度地提高生产效率。
2 技术研究
2.1 试验采用的封焊夹具
为实现批次同时进行封焊并保证其精确定位，采用了倒置型批次封焊夹具，在托盘
的槽孔里面依次放入盖板、合金预制片、壳体、压块，然后将托盘放入真空加热箱，加热到熔点温度后形成共熔/共晶，将壳体和盖板密封焊接在一起，如图1。
图1 封焊示意图
2.2 影响因素
2.2.1 管帽镀层质量对焊接质量的影响
镀镍层如果不够致密，或者过薄的情况下，基材中的某些微量元素（如Fe）能显
著促进合金的氧化，析出Fe能形成FeSn初晶[2]，影响AuSn合金的流动，进而影响气密性。
2.2.2 合金状态对焊接质量的影响
在AuSn合金封装前，预制成的附有合金圈的管帽应保存在氮气柜中，使用前用
特制的清洗液加以清洗，以去除合金圈表面少量SnO或SnO2及其他污染物。
根据AuSn合金封装中锡的氧化机理，空气中的氧易与AuSn合金中的锡反应生
成金属氧化物，在表面形成氧化膜，随着温度的升高，合金分子热运动加剧，其碰撞机率大大提高，从而加快合金中锡的氧化[3]。
在一定温度下，氧化物按分配定律可部分溶解于AuSn合金熔液中，同时由于浓
差关系使氧化物向金属熔液内部扩散，进而阻碍液态焊料与固体母材的润湿，还会导致氧化膜进入焊缝，产生各种连接缺陷，从而影响封焊效果。据报道，合金中氧含量必须低于0.5%，否则很难取得密封效果。
2.2.3 封接面表面状况对焊接质量的影响
必须确保外壳封接面的洁净。当封接面存有玷污，浸润性就会很差，在金锡熔融的状态下，沾污处会形成气泡，在加热、加压的时候，气泡延展、爆破，造成漏气或金锡焊料飞溅。
2.2.4 压块大小对焊接质量的影响
由于加热方式以热板式为主，它的传热方向依次为盖板→焊料环→壳体，在壳体上加夹具，这样不仅能够控制导热，同时也起到了高温加压作用。管壳表面平面度存在差异，针对管壳的大小差异调节压块的大小以此弥补管壳差异。加载在封装盖板上的压力要适中，压力过大会使焊料在焊接时流出，压力过小，焊接的密封性较差。
2.2.5 焊料厚度的选择
为了避免合金向外堆积以及有利于焊料铺展，必须设计适合焊料环的大小及厚度，这决定了产品的成品率。常用的合金情况见表1。
表1 壳体封装面积与焊料厚度壳体封接面积/mm2 ≤30 30～220 220～310 310～400金锡合金厚度/mm 0.03 0.05 0.10 0.15
2.2.6 加热程序是成品率的重要保证
真空炉金锡封焊整个工艺过程分为三步：真空烘烤→充氮熔封→快速冷却。
通过程序设计，精确控制加热时间、加热速度、降温速度、氮气压力、真空度，摸索出最优的温度曲线，保证封帽的成品率，如图2。
图2 工艺温控及压控曲线图
金锡合金的熔点在共晶温度附近对成分是非常敏感的，当金的重量比大于80%时，随着金的增加，熔点急剧提高。而被焊件往往都有镀金层，在焊接过程中镀金层的金会浸入焊料。在过厚的镀金层、过薄的预成型焊片、过长的焊接时间下，都会使浸析入焊料的金增加，从而使熔点上升[4]。所以上述各类焊接参数都需优化，AuSn（80:20）合金焊料在焊接时所施加的温度应使焊料能够有足够的流动性和
润湿性，通常炉子峰值温度应选在约为350℃，焊接时间为2min～4min，焊接
成品率可在98%以上，具体时间主要取决于电路及焊料环大小。
3 结论
真空炉金锡封焊工艺的关键是焊接的气密性。焊接设备、夹具的设计、工艺参数程序设计以及表面状态等都对焊接的气密性有着较大的影响。由于AuSn合金气密
封装工艺自身的特性，在高质量军用电路封装中得到了广泛应用。在进行了大量真空炉金锡封焊工艺技术研究的基础上，通过工装模具的改进及工艺参数的优化，解决了焊接过程中出现的影响气密性的若干问题，经封装后的微波器件或集成电路气密性高，漏率≤5.0×10-9Pa·m3/s，产品的一次合格率达到99.5%以上，该技术已大量用于产品的批量化生产，其可靠性指标均已通过GJB128A-96或
GJB548B-2005质量标准考核。
参考文献：
[1] 刘泽光，陈登权，罗锡明，等. 微电子封装用金锡合金钎料[J].贵金属，2005，26(1)：62-65.
[2] 李丙旺. AuSn焊料低温真空封装工艺研究[J].集成电路通讯，2010，28（1）.
[3] 杜长华，陈方. 电子微连接技术与材料[M].机械工业出版社，2008.
[4] 姜永娜，曹曦明. 共晶烧结技术的实验研究[J].半导体技术，2005，30(9)：53-57.
半导体激光器金锡工艺
半导体激光器金锡工艺 《半导体激光器金锡工艺》 在现代科技的快速发展下，半导体激光器已成为众多领域中不可或缺的重要元器件之一。而半导体激光器的金锡工艺则是制造过程中至关重要的一环。 金锡工艺是指在半导体激光器制造过程中，使用金锡合金对激光器芯片进行封装，以保护芯片，稳定性能，并提供良好的热传导效果。金锡合金由金（Au）和锡（Sn）两种元素构成，具有 低熔点、良好的焊接性能和电导性能，被广泛应用于半导体激光器封装工艺中。 金锡工艺主要包括准备金锡合金、焊接和冷却三个主要步骤。在准备金锡合金阶段，需要按照一定比例混合金和锡两种材料，并加热至适宜温度使其熔化混合。接下来，将准备好的金锡合金通过电化学蒸发等方式涂覆在半导体激光器芯片的表面，形成一层保护膜。最后，在具备焊接条件的环境下，将芯片与金锡合金进行焊接，使其牢固地封装在封装盒中。 半导体激光器的金锡工艺对激光器的性能和可靠性有着重要影响。首先，金锡合金能够提供良好的热传导性能，确保激光器在工作时能够有效散热，避免过热引起元器件损坏。其次，金锡合金能够提供良好的电导性能，确保激光器在工作时能够正常通电，提供稳定的电流。同时，金锡合金密封能够防止氧化和腐蚀等不良因素对芯片的影响，延长激光器的使用寿命。 随着科技的不断进步，半导体激光器金锡工艺也在不断改进和发展。传统的金锡工艺已经发展出多种新型的封装工艺，如球栅阵列封装（BGA）和球型焊料封装（CSP）等，以适应更高的 性能要求和更小的封装尺寸。此外，还有一些新型材料和工艺被引入，如金锡铜合金、金锡- 铟合金等，以进一步提高激光器的性能和可靠性。 综上所述，《半导体激光器金锡工艺》是半导体激光器制造过程中不可或缺的重要环节。金锡工艺通过对激光器芯片的封装，保护了芯片并提供了良好的热传导和电导效果，确保了激光器的性能和可靠性。随着科技的进步，金锡工艺也在不断改进和发展，以满足新的要求和挑战。
真空炉金锡封焊
真空炉金锡封焊 刘艳;徐骁;陈洁民;陈凯 【摘要】In this paper,with the introduction of semiconductor packaging technology of AuSn solder, emphasis on the deep research of technology problems of AuSn solder and temperature curve settings. Based on many vacuum AuSn solder packaging experiments and theoretical analysis,research the technologies of module gas-tight packaging. Discusses the effects of packaging fixture,lid plating layer,alloy state,interface,pressing block,solder thickness and heating process to the solder packaging. The gas-tight performance can be fairly meet after environment mechanism test. The feasibility of alloy used and packaging technique can be proved according to the application background.% 文章在介绍半导体金锡焊料封装工艺的基础上，重点对金锡焊料、炉温曲线设置等工艺技术问题进行了深入研究。基于大量的金锡焊料真空焊接封装实验及理论分析，研究了器件气密封装技术。讨论了封焊夹具、管帽镀层、合金状态、封接面表面、压块、焊料厚度以及加热程序对焊接质量的影响。密封后的产品在经过环境试验和机械试验考核后，封装气密性能很好地满足要求。并且结合应用背景证明了所采用的合金及封装工艺的可行性。 【期刊名称】《电子与封装》 【年(卷),期】2012(000)010 【总页数】3页(P1-2,13)
真空钎焊炉
2008年03月14日 技术条件书 客户名：珠海格力空调 品名：真空铝钎焊炉 型号：VAB—350 数量： 1 套 =
VAB—350真空铝钎焊炉 1、设备名称：真空铝钎焊炉 2、数量：一台（套） 3、设备用途：该设备主要用于铝及合金等材料的真空钎焊工艺等。 4、供货范围： 4.1 设备供货范围：真空铝钎焊炉一台（套）。 4.2 伴随服务要求：卖方在按上述供货范围提供设备的同时，提供与之相应的伴随服务，包括：技术资料、安装、调试、现场试运行、技术支持、技术培训等。 5、基本要求： 5.1 设备结构设计先进合理，能够满足用户为完成上述用途的使用要求。设备具备国际先进水平的可靠的全自动化控制、监控、跟踪及自诊断等功能。其配套产品和功能元器件具有国际先进水平，能够适应长期、稳定、安全、可靠的生产需求。设备的节能效果好。使用、操作、维修方便简捷，造型美观，安全可靠，售后服务优良。 5.2 设备的设计、制造应符合相应的国家标准GB1096 6.3-89和GB9452-88及行业标准和规范。 5.3 设备所有零部件和各种仪表的计量单位应全部采用国际单位（SI）标准。 6、VAB—350真空铝钎焊炉的主要构成 真空炉主机为卧式、单室结构,它由真空炉体、前后炉盖、加热室、真空系统、充气系统、气动系统、水冷系统、电气控制系统等组成。 ●炉体为双层圆筒结构，夹层内通入冷却水； ●加热系统包括不锈钢外壳、全金属隔热屏、加热器和料台； ●真空系统依据极限真空度的要求采用进口真空泵设计配制； ●闭式冷却水循环系统； ●气动系统为本设备的各个气动阀门提供工作动力； ●控制系统通过可编程序控制器对各部件实施准确可靠的控制； ●炉外装出料采用电动液压叉车。 设备的构成及特点 6.1真空炉体、炉盖及运行机构： 真空炉体、炉盖是按真空容器标准设计的，采用双层圆筒结构，夹层内通入冷却水，进、排水设计避免了温度死区。 炉体内壁采用不锈钢材料1Cr18Ni9Ti，厚度12mm，炉体外壁采用优质碳素钢Q235A制造，厚度10mm。 炉盖为手动开启旋转的开启形式。 炉体上分别有真空系统、温度测量系统、加热电源电流汇流排等接口。 6.2加热系统： 加热室为全不锈钢组成的矩形框架结构，底部有六个轮子可以延炉体内轨道水平移动，便于加热室维护。 隔热屏由4层不锈钢（1Cr18Ni9Ti）制成。 第一层：0.6mm不锈钢（1Cr18Ni9Ti）为最里层； 第二、三层：0.6mm不锈钢（1Cr18Ni9Ti）； 第四层：1.0mm不锈钢（1Cr18Ni9Ti）为最外层。 加热元件采用宽带状镍铬带（Cr20Ni80），加热均匀，热损失小。 加热区分为14区（前后炉盖各1区）。
真空钎焊炉操作指导书
ZH-270型真空钎焊炉注意事项 1、工件需经清洗干燥后方可进行钎焊，以防止水分、油污物进入炉内。 2、各传动件发现卡位、限位不准、控制失灵等现象时应立即停炉排除，不要 强行操作，以免损坏机件。 3、严格按照操作规程进行操作，不得随意按动按钮和开关。 4、未经培训、不熟悉设备及工艺，无处理紧急情况能力的人，严禁操作。 5、冷却出水温度应不超过50℃。 一、开炉前的基本准备工作 1、检查炉子内部各部分是否清洁，是否符合真空要求。 2、检查热电偶放置位置是否准确。 3、检查各控温仪表、记录仪、真空计等仪表是否完好、准确。 4、检查各真空泵是否按规定加油。 5、检查压缩空气的压力，冷却水的水压、水温是否符合要求。一般冷却水的 水压不得低于0.05MPa，进水温度不得高于25℃。 二、开炉过程中的基本注意事项 1、根据被处理工件材料的不同，应严格按工艺规程规定的升温速度、加热温 度、保温时间以及所要求的真空度等进行操作。 2、当真空度达到规定值时才能通电升温。 3、在加热过程中，由于工件的放气会使炉子的真空度降低，为保证工艺规程 所要求的真空度，应放慢升温速度。 4、炉子工作过程中应经常观察控温仪表、真空计所指示的温度和真空度，并
及时按规定进行调节。 5、工作过程中，当炉子出现故障时，应先切断炉子的加热电源，并继续对炉 子抽真空。待炉温降至不会使工件氧化时（一般为300℃以下）才能停止抽真空，然后对炉子进行检修。 三、真空系统操作时应注意的事项 1、各机械泵必须按使用说明书规定加油，并经常注意油位的变化。当油位过 低时，要及时换油。 2、扩散泵应按照使用说明书规定，更新#100真空扩散泵油。 3、机械真空泵（前级滑阀泵、罗茨泵）停车前，须将角阀关闭，以便与真空 系统隔断，再开启进气阀输入空气，然后再停泵。 4、各类机械真空泵运转过程中泵体最高温度不得超过80℃。 5、扩散泵必须在允许的压强下才能工作，停泵时要把泵的出、入口阀门关死， 以防止扩散泵返油和扩散泵油的氧化。 6、各类真空泵工作时应保证冷却水路的正常供水，确保出水温度一般不应超 过50℃。启动真空泵前应先打开冷却水阀门，停泵后炉温低于150℃时，才能关闭冷却水泵阀门。 7、真空泵如长期停止使用，为防止冬季将水道冻裂，必须将泵体冷却水套内 的剩水吹尽。 8、由多台泵组成的真空系统，应按照设置规定的顺序启动和停止各类泵。 四、真空炉在使用过程中应急措施 1、加热过程中突然停电
共晶金锡焊焊接的处理和可靠性问题
共晶金锡焊料焊接的处理和可靠性问题 摘要： 因为传统铅锡焊料和无铅焊料强度不足、砍蠕变能力差以及其他的本身缺陷，共晶金锡焊料已经替代它们广泛用于高可靠和高功率电路中，包括使用在混合电路、MEM、光电开关、LEDs、激光二极管和无线电装置。金锡焊料焊接中可以避免使用组焊剂，尤其可以减少污染和焊盘的腐蚀。虽然使用金锡焊料有很多优点，但材料的性能和焊接工艺工程仍需研究。 前言：由于共晶金锡焊料具有优良的机械和热传导性能（特别是强度和抗蠕变性）以及不需组焊剂可以很好的再流的特性，共晶AuSn被广泛应用于高温和高可靠性的电路中。与之对比其他无铅和传统的铅锡共晶焊料却有着大量的问题： 焊接时需要的组焊剂造成了焊接焊盘的腐蚀，同时残杂也会危害EMES、光电电路和密封封装（组焊剂一般在密封电路中被禁止使用）。 在光学电路中焊料的过度蠕变或应力松弛的积累会导致阵列的退化。 低强度 低热传导率（尽管这个问题被夸大了，事实上热传导率还需要考虑大焊接焊料的厚度） 共晶金锡焊料已经得到了广泛应用：如MEMS光开关等微电子和光电子学中使用的倒装芯片；光纤附件; GaAs和InP激光二极管;密封包装;和射频器件等。 AuSn的焊接已证明可靠性可以达到30多年，是因为其焊接中再流过程可以产生重复、无空洞以及无缺陷的焊接。本文回答了很多公司关于焊接设计、焊接材料组合以及再流焊技术发展等问题。 相图 我们可以从金锡焊料的二元相图去认识很多共晶金锡焊料焊接的关键问题，如图1所示，焊料中富金时，液相线下降非常迅速，在常温下有大量的“线性”化合物。 当使用金锡焊料焊接镀金层时，焊接温度必须超过280摄氏度，因为只有达到这个焊接问题，镀层里的金元素才可以扩散或融入到焊料中。这样可以产生两个优点：在这个温度下第二次再流不会损坏到焊料；更高的温度也可以产生更大的抗蠕变性。然而，焊接后中间的焊料很难再次起到焊接作用，因为即使两个焊接界面可以分开，残留下焊接时形成的金属间化合物都会阻止再流。而且，焊接中的“凝固”现象也会使浸湿不充分导致焊接不完全而使强度下降。 这些缺点可以通过增加焊料中锡成分成为富锡焊料，这样，共晶成分中金完全平均分散的。但在使用金锡焊膏时候，这种方法也是有一定缺陷的，因为焊膏的成分是可变的，这也是为什么使用蒸发、溅射或电镀方法来沉积焊膏。 对于共晶焊接，我们应该关注冷却时如下的过程：L → ξ+ δ→ ξ’ + δ，一般来说，焊接后ξ和ξ’构成了焊接的主要组成，其中ξ’是焊接后形成的金属间化合物。 焊接后，我们期盼构成η, ε,δ和ξ’的连续的界面。一般来说，瞬间液相（TLP）连接使用的更多而不是共晶连接。瞬间液相（TLP）连接的优点的是连接温度处于Sn液相点和共晶液相间之间。但是，此种焊接时加热时间和冷却时间都需要更长，而且如果在这个过程里反应没
真空炉简介及应用范围介绍
真空炉 真空炉，即在炉腔这一特定空间内利用真空系统（由真空泵、真空测量装置、真空阀门等元件经过精心组装而成）将炉腔内部分物质排出，使炉腔内压强小于一个标准大气压，炉腔内空间从而实现真空状态，这就是真空炉。在金属罩壳或石英玻璃罩密封的炉膛中用管道与高真空泵系统联接。炉膛真空度可达6.67×10-3Pa。 使用范围 主要用于陶瓷烧成、真空冶炼、真空零件除气、退火、金属件的钎焊，以及陶瓷-金属封接等。 结构设计 真空炉一般由主机、炉膛、电热装置、密封炉壳、真空系统、供电系统、控温系统等组成。密封炉壳用碳钢或不锈钢焊成，可拆卸部件的接合面用真空密封材料密封。为防止炉壳受热后变形和密封材料受热变质，炉壳一般用水冷或气冷降温。炉膛位于密封炉壳内。根据炉子用途,炉膛内部装有不同类型的加热元件，如硅碳棒、硅钼棒、金属钼、石墨板等。熔炼金属的真空炉炉膛内装有坩埚，有的还装有自动浇注装置和装卸料的机械手等。真空系统主要由真空泵、真空阀门和真空计等组成。 功能 真空淬火（回火、退火）就是通过把材料或零件在真空状态下按工艺规程加热、冷却来达到预期性能的一种处理方法。 真空钎焊即在真空状态下，把一组焊接件加热到填充金属熔点温度以上，但低于基体金属熔点温度，借助于填充金属对基体金属的湿润和流动形成焊缝的一种焊接工艺（钎焊温度因材料不同而异）。 真空烧结即在真空状态下，把金属粉末制品加热，使相邻金属粉末晶粒
通过粘着和扩散作用而烧结成零件的一种方法。 真空加磁主要适用于金属材料加磁处理。 优点 1）完全消除了加热过程中工件表面的氧化、脱碳，可获得无变质层的清洁表面。这对于那些在刃磨时仅磨一面的刀具（如麻花钻磨削后使沟槽表面的脱碳层直接暴露于刃口）切削性能的改善关系极大。 2）对环境无污染，不需进行三废处理。 3）炉温测定、监控精度明显提高。热电偶的指示值与炉温温度达到±1.5°c。但炉内大批工件不同部位的温差较大，若采用稀薄气体强制循环，仍可控制在±5°c温差范围内。
真空炉培训资料
真空炉培训资料 一、概述 真空炉是一种用于在无氧或者低气压环境下进行材料处理的设备。它通过排除 气体份子，减少氧气和水蒸气的存在，从而实现对材料的热处理、烧结、退火等工艺的控制。本文将介绍真空炉的工作原理、操作流程、安全注意事项等内容。 二、工作原理 真空炉的工作原理主要涉及以下几个方面： 1.真空泵：真空炉通过真空泵将炉腔内的气体抽出，使炉腔内部形成真空状态。常用的真空泵有机械泵、扩散泵、份子泵等。 2.密封系统：真空炉的密封系统是确保炉腔内真空度的关键。常用的密封方式 有金属密封、O型密封等。密封系统需要定期检查和维护，确保其正常工作。 3.加热系统：真空炉通常采用电阻加热方式，通过加热元件将炉腔内的材料加 热到所需温度。加热系统需要根据工艺要求进行温度控制和调节。 4.温度控制系统：真空炉的温度控制系统主要包括温度传感器、温度控制器和 加热元件等。温度控制系统需要根据工艺要求精确控制炉腔内的温度。 三、操作流程 1.准备工作：检查真空炉的密封系统、加热系统和温度控制系统是否正常工作。清理炉腔内的杂物和污物，确保炉腔干净。 2.开机操作：打开真空泵和加热系统的电源，启动真空泵，将炉腔内的气体抽出，形成真空状态。根据工艺要求设置温度控制器的温度。 3.样品装载：将待处理的样品放入炉腔内，并根据工艺要求进行固定和定位。
4.加热处理：根据工艺要求，调节加热系统和温度控制系统，将炉腔内的温度 逐渐升高，进行材料的热处理。在加热过程中，需要根据工艺要求进行温度和时间的控制。 5.冷却和卸载：待加热处理完成后，关闭加热系统和真空泵，将炉腔内的温度 逐渐降低。待炉腔内温度降至安全范围后，可以将处理完成的样品从炉腔内取出。 四、安全注意事项 1.操作人员需要戴好防护眼镜、防护手套等个人防护装备，避免热伤和化学伤害。 2.在操作真空炉时，应注意避免炉腔内的气体泄漏，以免对人身安全造成危害。 3.加热过程中，应注意温度的控制和调节，避免温度过高导致炉腔内的样品损 坏或者爆炸。 4.操作人员需要定期检查和维护真空炉的密封系统、加热系统和温度控制系统，确保其正常工作。 5.在进行样品装载和卸载时，应注意避免炉腔内的温度对人身安全造成危害， 可以使用专用工具进行操作。 五、应用领域 真空炉广泛应用于材料科学、电子工业、化学工业等领域。具体应用包括： 1.材料处理：真空炉可以进行材料的热处理、烧结、退火等工艺，改变材料的 物理和化学性质。 2.电子元器件创造：真空炉可用于电子元器件的封装、焊接、烧结等工艺，提 高元器件的可靠性和性能。
真空炉中锡膏焊接工艺
真空炉中锡膏焊接工艺 一、引言 真空炉中锡膏焊接工艺是一种常用的电子元器件焊接方法，它采用真空环境下进行焊接，具有高温、无氧、无污染等优势。本文将介绍真空炉中锡膏焊接工艺的原理、步骤以及注意事项。 二、工艺原理 真空炉中锡膏焊接工艺利用真空环境下的高温条件，使锡膏在焊接区域完全熔化，并与焊接基材发生化学反应，形成牢固的焊点。真空环境可以有效防止氧化反应的发生，提高焊接质量。 三、工艺步骤 1. 准备工作：将待焊接的电子元器件和基材清洗干净，确保表面无油污和杂质。 2. 涂覆锡膏：使用专用工具将锡膏均匀涂覆在焊接区域上。 3. 入炉：将涂覆了锡膏的电子元器件和基材放入真空炉中，并封闭好炉门。 4. 抽真空：打开真空炉的抽真空系统，将炉内空气抽除，直至达到所需真空度。 5. 加热：启动加热系统，将炉内温度逐渐升高至焊接温度。 6. 等温保温：保持炉内温度稳定，使锡膏完全熔化并与基材发生反应。
7. 冷却：待焊接完成后，关闭加热系统，让炉内温度逐渐降低至室温。 8. 取出焊接件：打开炉门，取出焊接完成的电子元器件。 四、注意事项 1. 温度控制：控制好焊接温度，避免温度过高或过低，影响焊接质量。 2. 时间控制：控制好焊接时间，确保锡膏完全熔化并与基材充分反应。 3. 真空度控制：确保真空度达到要求，避免氧化反应的发生。 4. 锡膏质量：选择质量可靠的锡膏，确保焊接质量。 5. 炉内清洁：保持真空炉内部清洁，避免污染和杂质对焊接质量的影响。 6. 安全操作：操作时要注意安全，避免烫伤或其他事故的发生。 五、工艺优势 1. 高温环境：高温有利于锡膏的熔化和焊接质量的提高。 2. 无氧环境：无氧环境可以防止氧化反应的发生，确保焊接质量。 3. 无污染：真空环境下不会产生气体和灰尘等污染物，避免对焊接质量的影响。 4. 焊接质量好：真空炉中锡膏焊接可以实现高精度、高质量的焊接，确保焊点牢固可靠。
陶瓷金属真空钎焊
陶瓷金属真空钎焊 陶瓷金属真空钎焊是一种重要的金属连接技术，它可以广泛应用 于航空航天、能源、电子、医疗等领域。本文将从材料选择、工艺流程、设备要求和注意事项等方面介绍陶瓷金属真空钎焊的基本原理和 关键技术。 首先，选择合适的材料至关重要。在陶瓷金属真空钎焊中，陶瓷 和金属是主要的材料。陶瓷一般选用高温稳定、热膨胀系数匹配良好 的陶瓷材料，如氧化铝、氮化硅等。金属材料则需选择与陶瓷具有良 好的相容性和蠕变性，如钼、铜、钛等。 其次，根据实际需要确定工艺流程。陶瓷金属真空钎焊主要包括 四个步骤：清洗、贴片、高温加热和冷却。首先，需要对待连接的陶 瓷和金属进行表面清洗，以去除杂质和氧化层。然后，将金属贴片置 于陶瓷表面，注意要保证贴片的平整和紧密贴合。接下来，将工件放 入真空炉中，在高温下进行钎焊，使陶瓷和金属之间发生扩散反应， 形成稳定的连接。最后，在真空环境中冷却工件，并进行进一步的加 工和检测。 第三，在设备选型时需考虑以下几个方面。首先是真空炉的选择，要求具备良好的密封性能和温度控制能力。其次是加热方式，常用的 有电阻加热、电子束加热和激光加热等，需根据具体情况选择。此外，还需要考虑支撑装置、固定装置和真空度测试仪等辅助设备的选配。
最后，钎焊过程中需要注意以下几点。首先是表面处理，要保证连接面的平整度和清洁度，以提高连接质量。其次是温度控制，要根据材料的熔点和热膨胀系数进行合理控制，避免产生应力和变形。此外，还要注意钎料的选择和涂布方式，以确保钎焊接头有足够的强度和密封性。 综上所述，陶瓷金属真空钎焊是一项复杂而重要的技术，其成功与否关系到连接件的质量和性能。在实际应用中，我们需要根据具体情况选择合适的材料，合理设计工艺流程，选配适当的设备，并严格控制每个环节，才能保证钎焊连接的可靠性和稳定性。希望本文对读者在陶瓷金属真空钎焊领域有所启发和指导。
真空炉操作流程
真空炉操作流程 介绍 真空炉是一种用于在无氧、无尘、无杂质的环境中进行高温处理的设备。它被广泛应用于金属加工、电子元器件制造、陶瓷烧结等领域。本文将详细介绍真空炉的操作流程，包括准备工作、操作步骤、注意事项等内容。 准备工作 在进行真空炉操作之前，需要进行一些准备工作，以确保操作的顺利进行。 1. 检查设备 •检查真空炉的外观是否完好，如有损坏应及时维修或更换。 •检查真空炉的各项仪表是否正常，如真空度计、温度计等。 •检查真空炉的密封性能，确保能够达到所需的真空度。 2. 准备样品 •清洁样品表面，确保无灰尘、油污等杂质。 •根据所需的处理温度，选择合适的材料作为样品托盘。 •将样品放置在样品托盘上，并确保样品与托盘接触紧密。 3. 检查辅助设备 •检查真空泵的工作状态，确保正常运转。 •检查气体供应系统的连接情况，确保气体供应畅通。 操作步骤 完成准备工作后，可以按照以下步骤进行真空炉的操作。 1. 打开真空炉 •按下真空炉的电源开关，启动真空炉的主控系统。
•检查仪表面板上的指示灯，确保系统正常启动。 2. 抽真空 •打开真空炉上的真空阀门，使真空泵开始工作。 •观察真空度计的读数，当真空度达到所需数值时，关闭真空阀门。 3. 加热 •设置所需的处理温度，并将温度控制器调至该温度。 •打开加热系统，开始加热过程。 •观察温度控制器的读数，确保温度稳定在所需数值。 4. 保温 •当温度达到所需数值后，关闭加热系统，使真空炉进入保温状态。 •根据所需的保温时间，设置保温时间控制器。 5. 冷却 •在保温结束后，打开冷却系统，开始冷却过程。 •观察温度控制器的读数，确保温度逐渐降低。 6. 停止真空 •打开真空阀门，使真空炉内的气体重新进入系统。 •关闭真空炉的电源开关，停止真空炉的运行。 注意事项 在进行真空炉操作时，需要注意以下事项，以确保安全和操作效果。 1. 安全操作 •操作人员应穿戴好防护服和防护手套，以防止烫伤和化学品污染。 •在加热和冷却过程中，不要将手部或其他物体靠近加热室和冷却系统，以免发生意外。
真空回流焊接搪锡去金工艺探究
真空回流焊接搪锡去金工艺探究 摘要：在航天产品微组装工艺中，锡铅焊料因其具有优异的焊接性能和高可靠性的特点而被广泛使用。但在微波组件真空回流焊接中，锡铅合金与镀金焊盘生成脆性的金属间化合物，引起“金脆”现象，造成产品失效，故需在焊接前对焊盘进行搪锡去金处理，提升焊点及产品的可靠性。介绍了某微波组件真空回流焊接中对微带板表贴焊盘进行搪锡去金处理的工艺方法，经试验验证该工艺有效提升了焊点的长期可靠性。 关键词：金脆；搪锡去金；丝网印刷；真空回流焊接 1引言 在微组装工艺中，一般通过软钎焊工艺（焊料液相线温度低于450℃）实现表贴元器件与电路板、电路板与壳体的互连以及连接器与壳体的装配，根据航空航天等军工行业标准，软钎焊料通常采用锡铅、锡铅银、锡铅铋、锡铅铟等含铅高可靠性共晶焊料，以减少熔融焊料的冷却时间，提升焊点的微观形貌，降低缺陷的产生[1]。其中锡铅焊料由于其润湿性好、焊接性能优、回流温度低、焊点表面光泽、孔隙率少和成本低廉、工艺成熟等特性，常作为高可靠航天电子产品焊接用软钎料。金元素由于具有化学性质不活泼、抗氧化能力强、表面平整、润湿性能好、耐磨以及导电性能优异等一系列优点而常常被作为电子元器件的电极引线及电路板焊盘的表面镀层。电子行业中的镀金层主要有3种用途[2-3]：一是金属丝键合用镀金，因金属丝是通过热压或超声键合在电路板的焊盘镀金层上，故要求采用较厚的镀金层；二是元器件焊接用镀金层，电路板的焊盘一般是铜/镍/金结构，钎焊的实质是焊料中的锡与焊盘中的镍层发生界面反应，镀金层的
主要功能是防止镍层表面被氧化，采用较薄的镀金层既可以确保镍表面不会被氧化，又可以降低生产成本；三是镀硬金,一般要求金层采用较高的镀层厚度和具有较好的耐磨性能，以适用于多次插拔的工作环境。而在软钎焊过程中，镀金层会与锡反应生成脆性的金锡化合物。当脆性的金锡金属间化合物集中在焊接界面时，会显著降低焊接的界面强度，进而影响焊点的机械性能和长期可靠性[4]。因此，在航空航天产品的微组装工艺中，为提升产品可靠性，需要对电路板镀金焊盘（厚金）进行去金处理，以避免发生“金脆”现象。 2搪锡去金 2.1“金脆”机理。在软钎焊时，由于温度升高，焊料受热熔融，在被焊接金属表面润湿并向固体金属扩散。由于锡和金的相容性非常好，并且金在锡中溶解速率很快，当镀金层直接与锡铅焊料相接触时，金原子最先熔解到焊料中并与焊料中的锡相结合，形成金锡合金。而金锡合金AuSn4与锡元素二者晶格相似，比较容易发生从锡向金锡合金相的相变转化，AuSn4相可以快速形成和生长[1,5]。金锡金属间化合物AuSn4会使焊点机械性能变脆，力学强度减弱，是产生金脆的主要原因，进而影响电气连接的可靠性。近年来也有学者研究认为含金锡铅焊接会在焊点生成连续脆性层AuSn4、NiSn4和Ni3Sn4，引起“金脆”。而焊盘铜箔基体的Cu原子可以与Sn形成Cu6Sn5，当Au原子扩散进入Cu6Sn5层时形成Cu6Sn5、Au6Sn5、Ni6Sn5，阻碍脆性AuSn4、NiSn4层的形成，抑制“金脆”的发生[6]。一般认为，当锡铅焊点内金的含量达到3%wt时[7]，焊点微观组织粗化、生成孔洞，宏观上产生虚焊、失去光泽、呈多颗粒状、延展性能下降、脆化甚至造成早期开裂。2.2去金工艺标准。为了避免发生“金脆”，在钎焊前应对镀金焊盘及引线经
机械设计论文 金锡真空共晶焊仿真分析
桂林理工大学GUILIN UNIVERSITY OF TECHNOLOGY 本科毕业设计(论文) 题目：金锡真空共晶焊仿真分析 学院：机械与控制工程学院 专业(方向)：机械设计制造及其自动化 （机械装备设计与制造）
摘要 共晶焊是微电子组装技术中的一种重要焊接工艺，在混合集成电路中彰显出了较重要的地位。芯片、焊片、基板共晶焊接后，由于芯片、焊片以及基板的热膨胀系数不相同而导致焊片内部产生热应力，甚至导致焊接失效，因此焊片焊接冷却后的应力分析是焊片可靠性预测的基础。 本文首先对芯片、焊片、基板共晶焊接后，冷却的热应力进行了仿真分析，运用ANSYS有限元软件，分别分析焊片厚度、基板厚度、芯片厚度、对流系数和冷却温度对应力的影响；其次针对影响共晶焊接冷却应力的五个因素，建立了三水平五因子的正交试验表，共18个组合，并对各因素因子组合进行了仿真分析，得到了各因素对共晶焊接冷却应力影响的程度和顺序。所得结果对焊片、基板、芯片厚度对共晶焊冷却应力的影响提供理论依据，对各工艺参数及尺寸参数的选择具有一定指导意义，具有一定的工程应用价值。 关键词：共晶焊；仿真分析；正交试验；应力
Simulated analysis of vacuum AuSn eutectic solder welding Abstract:Eutectic solder is an important welding process in microelectronics assembly technology, highlighted in the hybrid integrated circuit more important position. After soldering,because of chip, welding，substrate，thermal expansion coefficient’s different ，welding thermal stress is generated, and even lead to welding failure, so the stress of the weld after welding cooling analysis is the basis of the welding piece of reliability prediction. This paper research the chip, welding pieces, substrate eutectic after welding, the thermal stress of cooling simulation analysis, the finite element software ANSYS, respectively analyzing welding slice thickness, substrate thickness, chip thickness, convection coefficient and the cooling temperature effect on the stress; Secondly according to the five factors influencing the eutectic welding stress of cooling, the establishment of a three level five factor orthogonal test table, a total of 18 combinations, and factor combination of various factors on the simulation analysis, obtained the impact of various factors on the eutectic welding cooling stress degree and order. Results on welding , substrate, chip thickness of eutectic welding cooling stress provide theoretical basis for the influence of the various process parameters and the selection of size parameters have certain guiding significance, has certain engineering application value. Key words:eutectic;simulated analysis;orthogonal test table;stress