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真空环境下的共晶焊接霍灼琴;杨凯骏【摘要】共晶焊接是微电子组装中一种重要的焊接工艺.文章简要介绍了共晶焊接的工作原理以及共晶焊料如何选用和常用共晶焊料的性能特性.然后比较了几种共晶焊接设备的优缺点,得出用真空可控气氛共晶炉在真空环境下完成共晶焊接能有效防止共晶焊接过程中氧化物的产生,大大降低空洞率,从而提高焊接质量.它同样适用于多芯片组件的一次共晶.对真空环境下影响共晶焊接质量的真空度、保护性气氛、焊接过程中的温度曲线、焊接时的压力等条件做了探讨,得出了几种最优的工艺方案,能适用于大部分的共晶焊接工艺.【期刊名称】《电子与封装》【年(卷),期】2010(010)011【总页数】4页(P11-14)【关键词】共晶焊接;真空;焊料;工艺曲线;空洞【作者】霍灼琴;杨凯骏【作者单位】中国电子科技集团公司第2研究所,太原,030024;中国电子科技集团公司第2研究所,太原,030024【正文语种】中文【中图分类】TN305.941 引言随着微波混合集成电路向着高性能、高可靠性、小型化、高均匀性及低成本方向的发展，对芯片焊接工艺提出了越来越高的要求。
将芯片、元器件等与载体（如基板、管壳等）进行互联时，实现的方法主要有导电胶粘接和共晶焊接。
对于微波频率高端或微波大功率时，共晶焊接所具有的电阻率小、导热系数小、热阻小、造成微波损耗小、可靠性高等优点表现得尤为突出。
2 共晶焊接的原理共晶焊接又称为低熔点合金焊接，它是指在相对较低的温度下共晶焊料发生共晶物熔合的现象，共晶合金直接从固态变成液态，而不经过塑性阶段。
共晶焊料是由两种或两种以上金属组成的合金，其熔点远远低于合金中任一种金属的熔点。
共晶焊料的熔化温度称为共晶温度，共晶焊料中合金成分比例不同，其共晶温度也不同。
图1是以前在电子设备、电子元器件的组装、连接中最广泛应用的Sn-Pb系共晶焊料的相图。
图1中点a表示Pb的熔点（327℃），点c表示Sn的熔点（232℃）。
2023年真空应用设备行业市场分析现状真空应用设备是指在封闭环境中创建真空或控制真空水平的设备，广泛应用于许多行业，如电子、能源、化工、医疗、食品等。
本文将对真空应用设备行业的市场分析进行全面分析。
一、市场规模和增长趋势真空应用设备市场的规模越来越大，并呈现出稳步增长的趋势。
根据市场研究机构的数据，2019年全球真空设备市场规模达到了1000亿美元。
预计到2025年，市场规模将增长至1500亿美元。
这一增长主要受到电子、半导体、化工和制药等行业的需求推动。
二、行业应用领域分析1. 电子和半导体行业：在电子和半导体行业中，真空设备被广泛应用于制造芯片、集成电路和光电子元件等。
随着电子产品需求的增加，电子和半导体行业对真空设备的需求也在不断增长。
2. 能源行业：真空设备在能源行业中主要应用于石油、天然气和核能等领域。
通过使用真空设备，可以有效地提高石油开采和化工加工的效率，降低能源生产过程中的成本。
3. 化工行业：在化工行业中，真空设备主要用于反应器、蒸馏塔和干燥器等设备中。
通过控制环境中的压力，可以有效地控制化学反应的速度和产物质量。
4. 医疗行业：真空设备在医疗行业中主要用于医用设备和医药生产中。
例如，在医院中，真空设备用于吸引体内的血液和其他液体。
此外，许多医药生产过程中也需要真空设备来提供洁净的生产环境。
5. 食品行业：真空设备在食品行业中主要用于真空包装食品，以延长食品的保质期。
真空包装可以有效地防止食品腐败和变质，保持食品的新鲜度和口感。
三、市场竞争分析真空应用设备市场存在着激烈的竞争。
当前市场上的主要竞争者包括Edwards、Pfeiffer、ALCATEL、Leybold等。
这些公司拥有先进的技术和专业的研发团队，能够提供高质量的产品和定制化的解决方案。
此外，一些新兴企业也在市场中崭露头角，不断推出创新的产品。
为了在市场中保持竞争力，企业需要加强产品创新和技术研发，提高产品质量和性能。
真空共晶炉（真空回流焊）产品原理真空焊接系统相对于传统的回流焊系统，主要使⽤真空在锡膏/焊⽚在液相线以上帮助空洞排出，从⽽降低空洞率。
因为真空系统的存在，可以将空⽓⽓氛变成氮⽓⽓氛，减少氧化。
同时真空的存在也使得增加还原性⽓氛可能性。
真空去除空洞在⼤⽓环境下，液态状态下的锡膏/焊⽚中的空⽓⽓泡/助焊剂形成的⽓泡也处于⼤⽓⽓压下。
当外界变为真空环境，两者之间的⽓压差可以让在液态锡膏/焊⽚中的⽓泡体积增⼤，与相邻的⽓泡合并，从⽽最后到达表⾯排出。
随后⽓压恢复，残留其中的剩余⽓泡会变⼩继续残留在体系中。
从⼯业⽣产的⾓度⽽⾔，有以下⼏点需要指出：绝对的⾼真空（某些⼚家宣称的10 -n mbar）理论上来说确实可以更⼤程度的减少空洞率，因为压⼒差是⽓泡排出的驱动⼒。
然后抽⾼真空需要极长的时间，在实际⽣产中需要考虑。
另外⾼于液相线的时间也需要考虑。
⽽且事实由于⽣产腔体的材料表⾯不是完全平整，会吸附⼀些⽓体和液相物质，达到绝对的⾼真空从某种程度上来说是理论可能。
在实际应⽤中真空度⼀般在100Pa-500Pa就可以有效的排出焊料中的⽓泡，降低空洞率。
绝对的0%空洞率不可能达到，在⽣产中⽆法保证完全去除每⼀个⽓泡。
⼀般来说所谓低空洞率的要求是总空洞率<3%，最⼤空洞<1%。
氮⽓⽓氛真空系统的加⼊可以让腔体在抽真空之后加⼊氮⽓⽓氛，在传统的回流焊之中也有涉及。
但是需要指出以下⼏点：氮⽓的加⼊是排出空⽓中的氧⽓，防⽌氧化，在回流炉的开放环境中，并不能完全排出O2的可能⾏。
⾏业认为需要将氧含量降⾄100ppm以下可以保证⽆氧化的可能。
密闭的氮⽓环境更合适器件焊接烧结。
⾦属的氧化，除了有空⽓中氧⽓的存在，温度也极为重要。
所以在应⽤氮⽓保护之时，应当保证器件温度降⾄⼀定温度下，才能接触空⽓与氧⽓接触。
⽐如，IGBT模块的DBC焊接，应当保证Cu表⾯温度升⾄50C以上以及焊接后表⾯温度下降⾄50C之前保证在N2环境下才能完全避免氧化。
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 weldingAbstract: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目录摘要 (I)1绪论 (1)1.1研究的目的和意义 (1)1.2相关技术概述 (1)1.2.1金锡真空共晶焊简述 (1)1.2.2真空共晶设备 (2)1.3金锡真空共晶焊的研究现状 (3)1.4研究内容 (4)2 相关理论基础 (5)2.1 热传递的基本方式 (5)2.2 热应力理论 (6)2.3 正交试验法原理 (6)2.4 ANSYS14.5热分析的方法 (7)2.4.1 ANSYS的简介 (7)2.4.2 ANSYS14.5技术新特点 (8)2.4.3 ANSYS热分析原理 (8)2.4.4 瞬态热分析步骤 (8)3 金锡共晶焊应力仿真分析 (10)3.1 金锡共晶焊三维实体有限元模型的建立 (10)3.1.1 选择单元类型 (10)3.1.2 定义材料性能参数 (10)3.1.3 三维模型的建立与网格划分 (11)3.2 施加载荷 (12)3.3 求解与后处理 (12)3.4 共晶焊焊片的热应力耦合分析 (13)3.4.1 施加载荷与约束 (13)3.4.2 热应力耦合仿真结果 (13)4 基于正交试验的共晶焊应力分析 (15)4.1 共晶焊应力仿真的试验设计 (15)4.1.1 试验目的 (15)4.1.2 试验内容 (15)4.2 共晶焊片应力仿真的试验结果分析 (22)4.2.1 焊片厚度对焊片最大应力值影响 (22)4.2.2 基板厚度对焊片最大应力值影响 (22)4.2.3 芯片厚度对焊片最大应力值影响 (22)4.2.4 对流系数对焊片最大应力值影响 (22)4.2.5冷却温度对焊片最大应力值影响 (22)4.2.6各因素的影响顺序 (23)5 结论 (24)致谢 (25)参考文献 (26)1绪论1.1研究的目的和意义随着集成电路向着低成本方向发展，对芯片焊接要求具有高性能、高密度、高可靠性特点并且要小型化，基板或壳体与芯片互连，主要有共晶焊接和导电胶粘接两种方法。
真空共晶焊接工艺参数对焊点空洞率的影响庞天生;陈小勇【摘要】为了降低大功率芯片的焊点空洞率,改善大功率芯片的散热效果,运用ANSYS软件建立了砷化镓芯片与热沉的焊接三维有限元仿真模型.通过单因素试验设置镀金层厚度、降温速率和升温速率进行仿真,分析工艺参数对焊点空洞率的影响规律,得到最小的焊点空洞率工艺参数组合.仿真结果表明,对真空共品焊焊点空洞影响最显著的是降温速率,其次是镀金层厚度,升温速率无影响,真空共品焊焊点空洞率最小的工艺参数组合为镀金层厚度8 μm、降温速率1.5℃/s、升温速率0.7～1.1℃s.【期刊名称】《桂林电子科技大学学报》【年(卷),期】2016(036)003【总页数】4页(P190-193)【关键词】真空共品焊;空洞;空洞率;工艺参数【作者】庞天生;陈小勇【作者单位】桂林电子科技大学机电工程学院,广西桂林 541004;桂林电子科技大学机电工程学院,广西桂林 541004【正文语种】中文【中图分类】TN605随着各种电子产品的普及，功率器件得到了广泛应用，电子系统的集成度也越来越高。
电子系统的高度集成化必然带来高热量。
虽然可采用新型的焊接方式及散热方式进行散热，但对于高度集成化的大功率器件或系统仍然不够，焊接空洞仍然是影响芯片散热的主要因素之一[1]，如在大功率芯片真空共晶焊时，降温速率过大会增大焊点空洞率，芯片焊接面空洞会导致接触热阻(导热系数的倒数)变大，芯片产生的热量不能及时散发出去，从而可能引起器件烧毁失效[2]。
因此，需寻求控制焊接空洞率的新方法。
GJB 548B―2005规定：焊接接触区空洞超过整个长度或宽度范围，并且超过整个预定接触面积的10%为芯片的不可接收标准[3]。
因此，应用于大功率芯片的真空共晶焊的焊点空洞率应低于10%，这就需要对真空共晶焊工艺参数进行优化，以满足大功率芯片的散热需求。
鉴于此，通过有限元软件ANSYS建立真空共晶焊芯片的三维模型，研究真空共晶焊工艺参数对该模型焊料层焊点空洞率的影响规律，优选后得到真空共晶焊焊点空洞率最小的工艺参数组合。
收稿日期：2012-05-22薄膜基板芯片共晶焊技术研究巫建华（中国电子科技集团公司第43研究所，合肥230088）摘要：共晶焊是微电子组装技术中的一种重要焊接工艺，在混合集成电路中得到了越来越多的应用。
文中简要介绍了共晶焊接的原理，分析了影响薄膜基板与芯片共晶焊的各种因素，并且选用Ti/Ni/Au 膜系和AuSn 焊料，利用工装夹具在真空环境下通入氮、氢保护气体的方法进行薄膜基板芯片共晶焊技术的研究。
关键词：共晶焊；空洞；剪切强度；接触电阻Research on chip eutectic technology of thin film substrateWU Jian-hua(The 43th Research Institute of China Electronic Technology Group Corporation ，Hefei 230088，China)Abstract:Eutectic is an important technology of micro-electronics assembly.It is more and more used in hybrid circuit.This paper describes briefly Principle of eutectic ，and analyzes factors influencing on chip eutectictechnology of thin filmsubstrate .It uses Ti/Ni/Au film and AuSn solders ，also designs fixture and studies chipeutectic technology of thin film substrate by importing nitrogen and hydrogen shielding gas in vacuum atmosphere.Keywords:eutectic ；void ；shear strength ；contact resistance随着集成电路向着高性能、高密度、高可靠性以及小型化、低成本的方向发展，对芯片的安装焊接工艺提出了更高的要求，将芯片与基板或管壳互连时，主要有导电胶粘接和共晶焊接两种方法，在高频电路大功率芯片的安装中，由于导电胶的电阻率大、导热系数小，会造成器件损耗大，管芯热阻大，结温高，影响功率输出和可靠性。
2024年高真空度真空腔体市场发展现状导言高真空度真空腔体是一种用于高精度科学研究、工业制造和实验室测试的设备。
它通过减少气体分子的数量和压力，创造一种接近完全无气体的环境。
高真空度真空腔体在许多领域中发挥着重要的作用，如材料科学、物理学、化学和生物学等。
本文将介绍高真空度真空腔体市场的发展现状，并探讨其未来的前景。
市场概况目前，高真空度真空腔体市场经历着快速的增长。
这主要是由于科学技术的进步和高精度实验和制造的需求不断增加。
高真空度真空腔体在许多应用中都起着关键的作用，如半导体制造、光学器件、航空航天和医疗设备等。
市场驱动因素高真空度真空腔体市场的增长受到多个驱动因素的推动。
首先，科学技术的进步推动了高真空度实验的需求。
随着科学研究的深入和技术的发展，对高精度实验的需求越来越大。
高真空度真空腔体能够提供干净、无气体的环境，保证实验的准确性和可重复性，因此在科研领域受到广泛应用。
其次，工业制造需求的增加也驱动了高真空度真空腔体市场的增长。
在制造领域，许多产品需要在高真空度环境下进行生产和处理，以确保产品质量和性能。
高真空度真空腔体能够提供无尘、无气体的环境，有助于防止污染和杂质对产品的影响。
最后，市场竞争的加剧也促进了高真空度真空腔体市场的发展。
随着技术的不断进步和市场需求的不断增加，越来越多的厂商加入到高真空度真空腔体市场中。
这不仅推动了市场的创新和发展，也带来了更多的选择和竞争优势，促使市场保持健康的竞争状态。
市场细分高真空度真空腔体市场可以根据不同的应用领域进行细分。
首先，半导体制造是高真空度真空腔体市场的一个重要细分领域。
在半导体制造过程中，高真空度真空腔体用于清洁和处理半导体材料，确保半导体器件的质量和性能。
其次，光学器件应用也是高真空度真空腔体市场的一个重要领域。
在光学器件制造过程中，高真空度真空腔体用于消除气体对光学器件的干扰，提高器件的精度和稳定性。
此外，航空航天和医疗设备也是高真空度真空腔体市场的重要细分领域。
真空共晶技术的研究应用谢飞,刘美钥(成都西科微波通讯有限公司,四川 成都 610091)摘 要:共晶焊是微电子组装中的一种重要的焊接工艺,在混合集成工艺技术中有着重要的地位。
对共晶的概念以及原理进行了介绍,通过比较传统的镊子共晶与真空共晶,对真空共晶工艺的优越性进行了介绍,并分析了真空共晶焊接的工艺原理和工艺过程,对真空共晶的质量影响因素进行了讨论,提出并且论证了提高共晶质量的措施。
还针对共晶过程中缺陷的出现原因进行了讨论。
通过实验证明了真空共晶的可行性,并且得到了良好的共晶效果。
关键词:真空;共晶;氧化;缺陷中图分类号:TN 6 文献标识码:A 文章编号:1001-3474(2006)06-0344-04Research and Applicati on ofVacuu m Eutectic Technol ogyX I E Fe i ,LI U M ei -yue(Chengdu SeekonM icro w ave Co mm un icati o ns Co ,LTD ,Chengdu 610091,Chi n a )Abst ract :Eu t e c tic is an i m portant techno l o gy ofm icr o -electr onics asse m bly .It has a vital effect i n hybrid integ r a ted fi e ld .Intr oduce t h e definition and pri n ciple of eu t e c tic .By co m pa ring the t w eezes eutec -tic and vacuu m eutectic ,describe t h e advantages o f vacuum eutectic techno logy .Ana l y ze the t e chnica l pr ocess and princi p le of vacuu m eu tectic ,discuss influential fac t o rs and m e t h ods of i m prov i n g bonding qua lity .By m eans of ou r expe ri m ents ,prove the feasibilit y o f vacuum eu t e c tic techno l o gy and discuss the causes of de fects during the bond i n g pr ocess .K ey w ords :Vacuum ;Eu tectic ;Ox i d ation ;Defec tDocu m ent Code :A A rticle ID :1001-3474(2006)06-0344-04 在混合集成技术中,将半导体芯片、厚薄膜电路安装到金属载板、腔体、混合电路基板,管座、组合件等器件上去,当前主要采用两种方法:一种是共晶粘片;另一种是环氧树脂粘片(包括导电胶粘片)。
真空焊接炉空洞率-概述说明以及解释1.引言1.1 概述真空焊接炉是一种广泛应用于工业生产中的高温炉。
它利用真空环境下的高温进行金属焊接，被广泛应用于航空航天、汽车制造、电子设备等行业。
在真空焊接炉中，空洞率是一个重要的指标，它反映了焊接过程中金属焊缝中的气体孔隙占据的比例。
空洞率是衡量焊接质量的重要指标之一。
过高的空洞率会导致焊缝强度降低、气密性差，从而影响焊接件的整体性能。
因此，减小空洞率是提高焊接质量的关键。
减小空洞率的方法有很多，其中最常见的是优化焊接参数和改善焊接环境。
优化焊接参数包括选择合适的焊接温度、焊接速度和焊接压力等。
通过合理搭配这些参数，可以使金属在焊接过程中更好地流动，减少气体的存在，从而降低空洞率。
改善焊接环境是指在焊接过程中提供一个更好的气氛或真空环境。
合适的气氛可以有效地防止氧化反应的发生，从而减少气泡的生成。
真空环境下可以排除大部分气体，进一步降低空洞率。
总之，空洞率是金属焊接过程中一个重要的指标，影响着焊接质量和焊接件的性能。
通过优化焊接参数和改善焊接环境，可以有效地减小空洞率，提高焊接质量。
未来，随着科技的进步和工艺技术的不断改进，我们可以预期空洞率将会进一步降低，为焊接工艺的发展带来更多的可能性。
1.2文章结构文章结构部分内容:本文主要围绕真空焊接炉空洞率展开讨论，文章结构如下：第一部分为引言部分，包括概述、文章结构和目的。
在概述中，介绍了真空焊接炉的概念和重要性，以及空洞率在焊接过程中的作用；在文章结构中，明确了本文的组织结构，展示了每个部分的主题内容；在目的部分，说明了本文的目的是分析真空焊接炉空洞率的影响因素及其解决方法。
第二部分为正文部分，包括了两个要点。
第一个要点将详细介绍真空焊接炉中影响空洞率的因素，包括焊接参数、材料性质、焊接环境等，通过分析这些因素的影响，可以更好地理解空洞率的形成机制。
第二个要点将探讨提高真空焊接炉空洞率的解决方法，包括优化焊接参数、改善材料表面质量、加强焊接过程控制等，以期降低空洞率，提高焊接质量。
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；空洞；空洞率；控制措施The Void of Vacuum Eutectic Welding’s Development Present Situationand Development TrendAbstract: In recent years, the vacuum eutectic solder welding technology is rapidly developing in the domestic and widely used in electronic packaging industry, such as chip and the substrate bonding, base plate and shell of the adhesive, shell sealing cap, etc. Compared with traditional epoxy conductive adhesive joint, it has the advantages of small thermal resistance and high reliability. But with low void r ate of vacuum eutectic solder welding process’s settings still is needed to discuss. In this paper, the reference of vacuum eutectic solder development situation is at home and abroad, this paper expounds the vacuum eutectic welding principle and process. Analyzing the void generating mechanism of vacuum eutectic welding hollow defect classification, void rate calculation, the assessment standard of void and the rate of void controlling measures.Key words:Vacuum Eutectic Welding; V oid; The rate of void; Control measures1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]1[，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-Gil Jeong]2[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、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。
Michael David Henry]3[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-Sze LAM]4[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]5[。
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]6[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]7[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，焊透率高达90%以上。
中电集团58所的陈波]8[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]9[等人介绍了X射线设备的检测原理和超声扫描设备检测原理，通过多次不定期的进行样件X射线检测，发现其测量系统分析不太稳定，对测量真值、测量的重复性和再现性不能控制，后经制订标样，采用超声扫描设备进行标样的空洞率检测，此方法测量值是真实可靠的，对产品的工艺检验评价起到了至关重要的作用。
中电集团2所的张建宏]10[等人分析了真空环境对共晶焊接的影响，在原有设备增加了分子泵的情况下实现无空洞焊接。
对甲酸气体保护下的In焊料焊接进行了分析，并结合实际经验给出合理的工艺曲线，证实了在真空室加入甲酸气体的保护下，可以把In焊料表面的氧化层去除，使焊料在浸润性方面具有明显的优势。
2真空共晶焊2.1真空共晶焊原理共晶是指在相对较低的温度下共晶焊料发生共晶物熔合的现象，共晶合金直接从固态变到液态，而不经过塑形阶段。
其熔化温度成为共晶温度。
真空共晶焊就是在真空的环境下充保护气体，加热使共晶焊料共晶达到芯片与基板或管壳互连的目的。
“真空/可控气氛共晶焊炉”是国际上近十年推出的新设备]11[，如图1所示，可实现器件的各种共晶工艺；共晶时无需使用助焊剂，并具有抽真空或充惰性气体的功能，在真空下共晶可以有效减少共晶空洞；如辅以专用的夹具，则能实现多芯片一次共晶，夹具如图2所示。
图1 真空共晶炉图2 炉内夹具2.2 真空共晶焊工艺流程以Au80Sn20（共晶温度280℃）焊料为例，具体的工艺流程是：芯片与基板或芯片与管壳间放置焊料片，在芯片与焊料形成紧密接触]12[，充氮气将焊接气氛，即炉内抽真空并充高纯氮、氢气或者氮氢混合气体，再从室温升至240℃进行预热，使整个焊接芯片模型受热均匀，并在240℃~270℃之间进行缓慢升温，以去除基板表面吸附的水，然后升温至310℃~330℃的峰值温度，使焊料熔融并充分浸润焊接面，再降温至100℃以下完成焊接，为防止芯片开裂和降低空洞率，焊接工艺流程图、温度曲线如图3、图4所示。
图3 真空共晶焊工艺流程 图4 真空共晶焊温度曲线]7[2.3 真空共晶焊焊料及其应用焊料是共晶焊接非常关键的因素。
有多种合金可以作为焊料，如AuGe 、AuSn 、AuSi 、SnIn 、SnAg 、SnBi 等，各种焊料因其各自的特性适于不同的应用场合。
真空共晶焊常用的焊料有Au80Sn20、Au97Si3、Au88Ge12三种成分，表1为三种常用焊料的参数对比。
1 不同焊料参数对比]13[ 焊料共晶温度/℃ 热导率/W(mK)1- 电阻率/10Ω-6Au80Sn20280 251 35.9 Au88Ge12356 232 28.7 Au97Si3 370 293 77.5 三种焊料的熔点各不相同，选取时要综合考虑焊接膜层及厚度、基板和芯片所能承受的最高温度等因素，通过表1对比，其中Au80Sn20焊料的熔点最低，导热性、电阻率都良好，并且焊料中Au 占了很大的比重，材料表面的氧化程度较低，所以焊接中无需助焊剂，避免了因使用助焊剂对半导体芯片形成的污染和腐蚀。
因为被焊接件几何尺寸小、气密性和平整度要求高，所以一般采用预成型焊片进行焊接。
真开始抽真空充氮气加热到240℃加热到270℃加热到305℃305℃保持5~30s ，并抽真空冷却至100℃以下停止空共晶焊预成型焊料的应用如下图5、图6、图7所示。
图5 金属管壳气密封装（预成型焊料环）]14[图6 芯片高散热粘接（预成型焊料片）图7 预覆焊片的金属盖板（预成型焊料框）3真空共晶焊空洞3.1真空共晶焊空洞产生机理空洞形成的根本原因，是因为气泡的残留或引入，当芯片背面金属层、焊料、基板金属薄膜层这些层之间的界面中残留或引入气泡，而气泡受内部气体压力、收缩压力、静力学压力、真空炉内大气压力以及表面张力的联合作用（其中前两个力由内向外的力，称之为内P ，其余为由外而内的力，称之为外P ），当外内P P >，气泡就会生长和移动，易于溢出；当外内P P <，空洞体积缩小，这种溢出也会被抑制。
从体积方面来说高温情况下气体体积膨胀，小气泡变成大气泡溢出表面，而低温则阻止小气泡的生长。
所以，当气泡存在而粘接工艺又未能把气泡完全赶出时，气泡就在芯片背面金属层和焊料层间、焊料层内或者焊料与基板上金属薄膜层被存储，空洞就形成了]15[。
3.2空洞分类 真空共晶焊空洞分类与BGA 焊球的空洞类别和形成原理类似。
下面是BGA 焊球中的空洞分类。
BGA 焊球空洞按位置分可分成五类：A 类、B 类、C 类、D 类、E 类共五类]16[。
（1）芯片侧界面空洞（A类）这类空洞是指在系统组装再流焊接过程中，在芯片界面上所存在和发生的空洞。
将其取名为芯片侧面空洞。
这种空洞可能是由原有的封装界面空洞，在板级组装过程中发展和扩大而成，如图8（a）所示。
也可能是在系统组装中新形成的，如图8（a）、图8（b）所示。
图8 A类空洞（2）PCB侧界面空洞（B类）这类空洞是指再流焊接过程中发生在于钎料球和PCB界面直接连通的空洞，我们称之为组装界面空洞，如图9所示。
图9 B类空洞（3）焊球内部空洞（C类）在板级系统组装再流焊接过程中，将在钎料球内部所形成的且不与界面直接连通的空洞，定义为钎料球内部空洞。
如图10所示。
图10 C类空洞在完成了板级组装后，钎料球内的空洞。
这类空洞通常在再流焊接过程中，由于熔融钎料在固化过程中截留了助焊剂的挥发物而形成的。
通常这类空洞若未受到外部因素的影响，其尺寸都比较小。
由于空洞内的气体受垂直方向的压迫力较大，因此，其形状大多都呈横向椭球形。
