共晶焊接是目前微電子封裝中可靠性較高的焊接工藝。共晶焊接的工作原理以及如何選擇共晶焊料以及常用共晶焊料的性能特點，對比了幾種共晶焊接設備的優缺點，得出結論，在真空環境下使用真空可控氣氛共晶爐完成共晶焊接，可以有效防止共晶焊接過程中氧化物的產生，大大降低空洞率，從而提高焊接質量。也適用于多芯片組件的共晶。討論了真空環境中影響共晶焊接質量的真空度、保護氛圍、焊接過程中的溫度曲線、焊接過程中的壓力等條件。

一，共晶焊接原理

共晶焊接又稱低熔點合金焊接，是指共晶焊料在相對較低的溫度下熔合的現象，在不經過塑性階段的情況下，直接從固體變成液體。共晶焊料是由兩種或兩種以上金屬組成的合金，其熔點遠低于合金中任何一種金屬的熔點。共晶焊料的熔化溫度稱為共晶溫度。共晶焊料中合金成分的比例不同，共晶溫度也不同。例如，Sn-Pb是過去廣泛應用于電子設備和電子元器件的組裝和連接中的共晶焊料。

二，共晶焊料的選擇

焊料選片j是共晶焊接的關鍵因素。不同材料的芯片、涂層厚度不同，焊接材料的選擇標準也不同。例如si芯片背面的Au只是蒸一層薄層，但是0。．1“m～0．2 p m，如果使用AuSn焊料，芯片卜鍍的金就會被“吃掉”。因此，如何選擇焊料至關重要。焊接材料中的合金比例不同，其共晶溫度也不同。因為不良保護要求I：T越來越嚴格，含鉛焊料的應用越來越受到限制，近年來人們積極開發各種無鉛焊料。選用無鉛焊料的原則是：熔點盡可能低，結合強度高，化學穩定性強。以下是一些常用無鉛焊料的特性簡要介紹：Sn13．5Ag：它是許多無鉛焊料的基礎，溶點221℃(Sn—Pb焊料熔點為183℃)，液態下表面張力大，潤濕性差，強度高，抗蠕變能力強。Sn一3．8Ag一0．7Cu：熔點217。C，Cu的引入不僅降低了熔點，而且顯著提高了潤濕性能。245℃即具有良好的潤濕性能。sn一3．4Ag．4．8Bi：熔點200。C-216。C，潤濕性能[敏感詞]，表面最亮，耐熱疲勞和抗蠕變性能．Ag．Cu焊料相當，強度優異。—Pb。但是這種合金對鉛極其敏感，極少量的鉛也會使j乓熔點降至96。C，如果電路板暴露在100℃以上的溫度，焊點就會脫落。Au．20Sn：熔點280 6C，金錫合金與鍍金層成分接近，因此通過擴散對非常薄的鍍層的浸潤程度非常低。液態金錫合金粘度低，可填充大縫隙。此外，這種比例的焊料還具有高耐腐蝕性、高抗蠕變性和良好的導熱性和導電性。缺點是價格昂貴，性能脆，延伸率低，不易加工。在某些特殊場合，需要良好的機械和導熱性能才能獲得高可靠性。Sn一52In：熔點1 18 6C，因為In的引入降低了錫合金的液相線和閻相線，也就是降低了熔點。該產品具有良好的焊接性能，特別是在真空環境或甲酸氣體保護環境下，屬于低溫焊料。但其耐熱性、延展性、合金變脆性、加工性等方面仍存在缺陷，因此僅適用于特殊工藝焊接。Sn一9Zn：熔點198℃。Sn—在Snn中，Zn是一種焊接材料。．Pb共晶焊料最接近熔點，其機械性能良好，價格低廉。但是Zn是一種反應性很強的金屬，容易氧化導致浸潤性變差。Sn—在焊料釬焊系統中，Zn的保存能力較差，長時間放置會導致結合強度降低等諸多問題。尤其對l來說高溫放置50℃極為敏感。

三，共晶焊接設備的選擇

有許多設備可以實現共晶焊接，例如真空HJ．氣氛控制共晶爐、鑷子共晶機、紅外冉流焊爐、箱式爐等。鑷子共晶機在共晶焊接過程中，在加熱臺周圍充氮作為保護氣氛，在共晶焊料熔化過程中，焊料表面形成的氧化膜通過鑷子摩擦或超聲波損壞，從而減少共晶過程中產生的空洞。雖然在共晶過程中用氮氣作為保護氣氛，但畢竟暴露在大氣環境中。如果共享時間沒有很好的掌握，氧化膜會很快形成，共享后會產生空洞。同時，當鑷子被困時，很容易使用比現在的爐子或使用更多的芯片。對于多芯片。共晶機

四，是影響真空環境下共晶焊接的因素

真空度及共晶焊接的保護氣氛

影響共產品焊接質量的一個重要因素是真空度和保護氣氛。在共晶焊接過程中，如果真空度過低，焊接完成后，焊接區域周圍的氣體和焊料以及焊接器件時釋放的氣體很容易形成空洞，從而增加器件的熱阻，降低器件的可靠性，擴大IC斷裂的可能性。但若真空度過高，在加熱過程中傳導介質減少，容易產生共晶焊料達到熔點但尚未熔化的現象。普通共晶焊接的真空度為5Pa～1 OPa，但是對某些內部需要真空度的設備而言，對真空度的要求往往較高，一般為5。×10也Pa～5×十刁Pa，甚至更高。保護性氣氛分為氮氣保護焊和甲酸氣氛保護焊。對體積較大、對焊接空洞要求較低的設備，可采用氮氣保護焊接。與紅外線再流焊爐或箱式爐相比，真空爐可先抽真空再充氮，循環幾次后，能使真空室保持較高的氮濃度。甲酸一般用于保護氣氛，通過流量控制，控制進氣量，同時控制抽氣速度，使真空度保持在2000Pa，在高溫下能有效還原氧化物。設置共晶焊時溫度曲線。

溫度曲線的設置也是影響共晶焊接的重要因素。在共晶焊接過程中，溫度曲線一般包括加熱曲線和保溫曲線。加熱曲線和保溫曲線可以根據產品特點設置為一段或多段。溫度曲線的設置包括加熱曲線的加熱溫度和加熱時間；保溫曲線的保溫溫度和保溫時間。