真空回流焊技术的优势、挑战和应用前景进行分析和探讨

随着电子产品的功能不断增强，印制电路板的集成度越来越高，器件的单位功率也越来越大，特别是在通信、汽车、轨道交通、光伏、军事、航空航天等领域，大功率晶体管、射频电源、LED、IGBT、MOSFET等器件的应用越来越多，这些元器件的封装形式通常为BGA、QFN、LGA、CSP、TO封装等，其共同的特点是器件功耗大，对散热性能要求高，而散热焊盘的空洞率会直接影响产品的可靠性。

在IPC-A-610、IPC7095、IPC7093等规范中，对于BGA、BTC类封装器件的焊点空洞进行了详细描述，对于可塌落焊球的BGA类器件，规定空洞率标准为30%，而其它情况均没有明确标准，需要制造厂家与客户协商确定；对于大功率器件的接地焊盘，一些高可靠性产品的用户对空洞率的要求往往会高于行业标准，进一步降低到10%，乃至更低。

因此，对于如何减少此类SMT器件焊点中的空洞，是提升产品质量与可靠性的关键问题之一。行业内目前有多种解决方案，如采用低空洞率焊膏、优化PCB焊盘设计、采用点阵式网板开孔、在氮气环境下焊接、使用预成型焊片，等等，但最终的效果并不不是很理想，针对大面积接地焊盘，但很难将空洞率稳定控制在10%以下。

真空焊接工艺可以稳定实现5%以下的空洞率，是解决空洞率问题非常有效的手段；其中的真空气相焊技术，由于工艺原理与设备结构的原因，并不太适合大批量生产；因此我们下面要讨论的是近年来出现的真空回流焊工艺。

一、真空回流焊特点

真空回流焊相较于传统回流焊具有以下特点：

气泡和虚焊的减少

真空回流焊技术在真空环境下进行，能够有效降低气泡和虚焊的产生。真空条件下，气体不容易溶入熔融的锡膏，从而减少了气泡和气体残留在焊接区域的可能性。这有助于提高焊接质量，增强产品的可靠性和稳定性。

氧化的降低

在真空环境下进行回流焊，氧气含量较低，能显著降低焊点表面氧化的程度。这有助于提高焊点的可靠性和稳定性，从而提高产品的性能。

温度均匀性

在真空回流焊过程中，由于热传导的方式主要是热辐射，而热辐射在真空环境中传播得更加均匀，因此焊接区域的温度分布更加一致。这有助于提高焊接质量和减少焊接缺陷。

能耗降低

由于真空回流焊的良好温度均匀性，锡膏在较低的温度下就能完成熔化和焊接。这有助于降低能耗和减少对电子元件的热应力，延长产品的使用寿命。

适用范围广

真空回流焊适用于各种复杂的电子产品和高密度的组装，包括高性能集成电路、高频器件、微波器件、光电器件等。此外，它还适用于一些对氧化敏感或要求高可靠性的领域，如航空、航天、医疗、汽车等。

二、真空回流焊的应用

随着电子产品对性能和可靠性要求的不断提高，真空回流焊技术在电子行业中得到了广泛应用。以下几个领域对真空回流焊技术有着较高的需求：

半导体封装：对于封装密度高、电气性能要求严格的半导体器件，真空回流焊可以提供高质量的焊接连接，提高产品性能。

高密度互连板（HDI）：高密度互连板的设计要求对焊接质量有很高的要求，真空回流焊可以有效地减少焊接缺陷，提高互连板的性能和可靠性。

汽车电子：汽车电子产品对可靠性和耐久性有很高的要求，真空回流焊技术可以提供稳定可靠的焊接质量，满足汽车电子产品的严苛要求。

航空航天电子：航空航天领域对电子产品的性能和可靠性要求极高，真空回流焊技术可以确保焊接质量，满足高端电子产品的需求。

真空回流焊是在真空的环境下对产品进行焊接主要用以保护产品和焊锡不被氧化，真空回流焊的系统是相对密闭且需要真空辅助条件下进行焊接真空回流焊的，空洞率一般可控制在10%以下，远小于氮气和无铅回流焊的空洞率；真空回流焊的成本普遍也比较昂贵，真空回流焊应用于对产品的稳定性和可靠性要求高的行业，比如军工、航空、汽车电子、医疗电子等高精密度的行业。