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汽相回流焊接工藝優勢  常見焊接問題解決方案
 

高效熱傳遞：

冷凝相變傳熱效率高于熱風回流十數倍

峰值溫度均勻性：

由於峰值溫度物理性限定于汽相液沸點溫度，因此不會產生過熱現象，峰值溫度均勻、一致、穩定，消除不同熱容器件的溫差。

低應力：

360°全方位加熱，熱交換持續快速，預熱過程溫差小於熱風回流焊接，回流區無峰值溫差，這種均勻一致性可降低應力影響。

低溫安全焊接：

高熱容和高傳熱效率使得焊接所需的峰值溫度更低，對於元器件和材料更安全。

惰性無氧氣氛：

飽和汽相層密度遠高于空氣，與空氣物理分層。飽和汽相層內為惰性無氧環境，降低氧化物形成的可能性，達到最佳的潤濕效果。

過程控制優勢：

柔性汽相技術允許精確且可重複的過程/溫度曲線控制，亦可靈活控制即時升溫斜率。

高產品質量與可靠性：

良好的潤濕使焊點形成良好IMC層。

低功耗：

功率消耗遠小於熱風回流設備。

在回流焊接階段，橋連可能由飛濺或熱坍塌而產生，如升溫速率過快導致焊點內氣體快速釋放、受潮材料水汽高溫蒸發等。

 

而對於需抽真空來降低焊點空洞率的應用來說，真空回流會增加細間距焊點之間的橋連風險。

 

IBL真空回流焊接系統抽真空參數靈活可調，包括抽真空速率、最低真空度、真空延時時間、梯度抽真空、真空釋放速率等。

通過工藝參數設置，例如設置在真空度100-200mbar階段減小抽真空速度，可有效避免或使抽真空橋連風險最小化。

 

面向未來的應用優勢

a. 應對錫粉尺寸縮小：表面貼裝技術組件的複雜性增加及器件小型化的趨勢，要求使用顆粒尺寸更小的焊料，增加了表面氧化風險。而汽相焊完全在無氧環境中進行，不需要額外氮氣填充，使氧化問題和運行成本都能夠降低。

 

b. 應對熱容量差異：除了PCB上組件密度更高之外，不同質量/熱容的元器件之間差距越來越大，這對於各個組件的溫度控制提出了要求。普通回流系統使用強制對流氣體來加熱焊錫，單個部件的最高溫度取決于它們的尺寸、質量和導熱係數。與尺寸較小、質量較低的器件相比，質量較高的器件升溫較慢，焊接溫度也會更低。這可能導致低質量器件的過熱，也可能導致高質量器件的焊點受熱不充分、不均勻。

應對密集焊點：各類元器件的封裝小型化也是未來發展的關鍵，通常而言，這意味着焊球/引腳密度變高，對加熱的均勻性提出了挑戰。如在BGA封裝中，器件外殼遮擋了BGA焊球，在熱風回流焊接中，可能產生靠近中心區域單個焊球焊接不良或週邊局部過熱的風險。而汽相焊的傳熱方式使其能夠更均勻有效地加熱組件。同時，焊接溫度的一致性消除了較小部件過熱的風險。對於BGA焊點的空洞問題，另有實驗表明，與熱風回流焊相比，真空汽相回流焊接顯著降低了LED與BGA封裝無鉛焊接焊點中的空洞率與空洞直徑

應對塑料工件焊接應用：部分塑料工件可耐受的最高溫度及在最高溫度下的時間均有限制。由於傳熱原理、傳熱均勻性、溫度穩定性等特點，汽相回流焊接所需峰值溫度較熱風回流更低，可用於此類低溫塑料工件焊接應用。

新興行業交叉領域應用（半導體/新能源汽車/光伏/發電）：隨着新能源行業的興起，大功率模塊的應用規模得到了快速擴展。技術的更新與發展使得大功率模塊的焊接要求日益複雜。例如，芯片與散熱板、水冷板、雙面水冷板等的大熱容焊接，需要考慮到CTE差異、熱容量差異、大焊點真空去氣泡、裸銅板防氧化等問題。

熱風回流焊接具有可大批量生產、經濟實用等優點，但對於此類應用，真空熱風回流工藝較難滿足其對於熱容量、傳熱均勻性的要求。甲酸爐工藝雖可滿足其中部分平面基板單面焊接應用，但基於熱板的設計使其難以滿足雙面焊接及非平面型基板焊接等類型的需求。

納米銀燒結/銅燒結工藝可提升互連質量，理論上服役性能更為優秀，但截止至目前，國內銀燒結/銅燒結應用仍有一些技術問題需要攻關，工藝尚未完全成熟，良品率問題依舊存在。未來研究發展或可攻克技術難題，實現廣氾應用。[3]

 

汽相回流焊接兼容性較強，能夠以更高的焊接質量與更小的焊接缺陷風險覆蓋熱風回流焊接工作領域。在半導體功率模塊焊接方面，能夠滿足異型工件、雙面、大熱容器件等焊接需求，同時兼顧防氧化、去氣泡的要求，成為一種大功率模塊高可靠焊接的解決方案。當然，汽相焊亦有其限制，汽相焊最高焊接溫度受限於汽相液沸點，目前不適用260℃以上的焊接應用。

 

以上技術各有適用與不適用情況，部分應用領域有所交叉，但互相並不能完全替代。用戶應根據自身需求、技術指標、批量生產要求、經濟條件等方面考察設備。

返修成本：回流焊接后檢測到焊接缺陷再進行返修將增加生產成本。此時，回流焊接已完成，不能簡單地通過重新印刷或清洗進行重新生產。因此，高焊接質量、低風險的溫和回流工藝可以減少廢品率與返修率，從而降低生產成本。

IBL汽相回流焊接系統常用於軍工、航空、航天、船舶、汽車電子、半導體功率模塊等高可靠需求的應用，無氧環境與傳熱均勻性等特性與優勢帶來高焊接質量。

 

c. 維護成本：IBL設備結構設計考慮到各部件維護保養的可及性與簡便性。部分部件為獨立單元，易於移動、拆卸、清潔與替換。

• 易於觸及所需處理的位置/部件

• 可徒手開啟腔體蓋，便於快速維護保養

• 易於清潔汽相腔體，降低維護人工和成本

• 低磨損運動部件，低溫運行環境

• 高強度結構

• 內置多重汽相液循環過濾回收系統，可快速更換濾芯

• 超長使用壽命設計

• 保養週期長 (更少的停機維護時間)

• 為24/7生產設計

• IBL專有的雙軸傳送系統(TPS)具有優異的耐磨性、耐久性、免維護性，位於工作腔外部低溫運行環境的設計將故障風險與磨損風險降到最低。

   

  此外，該系統迴避了易於產生振動的軌道/齒輪運動模式，而採用雙軸旋轉運動模式，其運輸穩定性可讓一枚立着的硬幣在整個傳送過程中不顛簸翻倒。德國IBL公司致力于汽相技術及汽相焊接設備研發、設計、製造、推廣。自1985年開始研發新一代汽相回流焊接系統，1991年起實現批量生產銷售。經過多年研究發展，IBL擁有在汽相加熱方式下熱傳遞溫控核心技術和一系列汽相回流焊接應用相關工藝技術。公司以其高質量、高性能的產品和獨特的高可靠焊接技術，佔有國際上主要的汽相焊接應用市場，目前已在超過30多個國家及地區廣氾應用。 

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