真空共晶焊空洞研究的发展现状与发展趋势

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1、-11-真空共晶焊空洞研究的发展现状与发展趋势摘要：近年来，真空共晶焊焊接技术在国内快速发展，并广泛运用于电子封装行业，如芯片与基板的粘接、基板与管壳的粘接、管壳封帽等。与传统的环氧导电胶粘接相比具有热阻小和可靠性高的优点。但具有低空洞率的真空共晶焊的焊接工艺设置仍需要探讨。本文参考了真空共晶焊的国内外发展现状，阐述了真空共晶焊原理和工艺过程，并着重分析了真空共晶焊空洞缺陷的产生机理、空洞分类、空洞率计算、空洞检测、空洞评价标准和空洞率控制措施，最后预测了未来对空洞率的要求和控制方案。关键词：真空共晶焊；空

2、洞；空洞率；控制措施TheVoidofVacuumEutecticWelding’sDevelopmentPresentSituationandDevelopmentTrendAbstract:Inrecentyears,thevacuumeutecticsolderweldingtechnologyisrapidlydevelopinginthedomesticandwidelyusedinelectronicpackagingindustry,suchaschipandthesubstratebondi

3、ng,baseplateandshelloftheadhesive,shellsealingcap,etc.Comparedwithtraditionalepoxyconductiveadhesivejoint,ithastheadvantagesofsmallthermalresistanceandhighreliability.Butwithlowvoidrateofvacuumeutecticsolderweldingprocess’ssettingsstillisneededtodiscuss.In

4、thispaper,thereferenceofvacuumeutecticsolderdevelopmentsituationisathomeandabroad,thispaperexpoundsthevacuumeutecticweldingprincipleandprocess.Analyzingthevoidgeneratingmechanismofvacuumeutecticweldinghollowdefectclassification,voidratecalculation,theasses

5、smentstandardofvoidandtherateofvoidcontrollingmeasures.Keywords:VacuumEutecticWelding;Void;Therateofvoid;Controlmeasures1国内外研究现状在上个世纪七十年代初期，国外已有了真空共晶焊的研究，现在可以说真空共晶焊是比较成熟的焊接工艺，对于真空共晶焊空洞缺陷问题，也有很多学者研究过，如Byung-GilJeong等人对RF-MEMS器件做了加压可靠性测试、高湿度存储可靠性测试、高温存储可靠性测试

6、、温度循环可靠性测试等4种测试，测试后放置室温条件1h后发现Au80Sn20预成型焊框出现了空洞。MichaelDavidHenry等人对Au-Si共晶焊进行了研究，研究表明如果用于防焊料扩散的扩散隔膜层（主要成分是铂）温度接近375℃，此温度高于Au-Si的共晶温度，基板表面会产生化学反应，从而生成微空洞，影响焊点键合强度和气密性。Ngai-SzeLAM等人在多个LED工作在6W情况下，比较了夹头加热和流体回流加热两种共晶（焊料为AuSn）方式下的空洞率，结果表明夹头加热方式焊片的平均空洞率为8.8%，优

7、于流体回流加热方式下的焊片平均空洞率40%。国内在上个世纪八十年代初已有学者研究真空共晶焊。目前，国内已有不少对真空共晶焊的研究，如上海大学的殷录桥通过理论计算、实验测试的手段研究了真空共晶焊空洞对LED热阻、共晶压力对LED器件光电性能的影响。西南电子技术研究所的贾耀平选用了Au80Sn20焊料对毫米波GaAs功率芯片的焊接工艺进行了较为系统深入的研究，对焊接时气体保护、焊片大小、焊接压力、真空工艺过程的施加和夹具设计等因素进行了试验分析，用X射线检测，结果表明，GaAs功率芯片焊接具有较低的空洞率，焊透

8、率高达90%以上。中电集团58所的陈波-11-等人探讨了真空烧结、保护气氛下静压烧结、共晶摩擦焊等共晶焊方式在相同封装结构、不同共晶焊接工艺下焊接层孔隙率，以及相同工艺设备、工艺条件下随芯片尺寸增大孔隙率的变化趋势，结果表明Au-Si共晶摩擦焊孔隙率低于另两种方式；同一焊接工艺，随着芯片尺寸变大，其孔隙率变化不显著，但单个空洞的尺寸有明显增大趋势。南京电子技术研究所的胡永芳等人介绍了X射线设备的检测原理和超声扫描