現在對于電子產品市場來說，越來越多的技術革新，就需要相應的技術支持。比如說電腦中板卡雖然經過技術革新，但是如果焊接技術不穩定，那么對于電腦的整體來說，都是不可估量的損失。真空回流焊這項技術應運而生，其焊接效果好并且十分穩定。

共晶焊接具有熱導率高、電阻小、傳熱快、可靠性強、粘接后剪切力大的優點，適用于高頻、大功率器件中芯片與基板、基板與管殼的互聯。對于有較高散熱要求的功率器件必須采用共晶焊接。共晶焊是利用了共晶合金的特性來完成焊接工藝的。

共晶合金具有以下特性：

(1) 比純組元熔點低，簡化了熔化工藝；

(2) 共晶合金比純金屬有更好的流動性，在凝固中可防止阻礙液體流動的枝晶形成，從而改善了鑄造性能；

(3) 恒溫轉變無凝固溫度范圍減少了鑄造缺陷，如偏聚和縮孔

(4) 共晶凝固可獲得多種形態，尤其是規則排列的層狀或桿狀共晶組織，可成優異性能的原位復合材料共晶是指在相對較低的溫度下共晶焊料發生共晶物熔合的現象，共晶合金直接從固態變到液態，而不經過塑性階段。其熔化溫度稱共晶溫度。

本文介紹的有關共晶焊接的工藝是采用真空／可控氣氛共晶爐設備實現的。使用真空／可控氣氛共晶爐進行芯片共晶焊需要注意以下幾個方面的問題：

焊料的選用

焊料是共晶焊接非常關鍵的因素。有多種合金可以作為焊料，如AuGe、AuSn、AuSi、Snln、SnAg、SnBi等，各種焊料因其各自的特性適于不同的應用場合。如：含銀的焊料SnAg，易于與鍍層含銀的端面接合，含金、含銦的合金焊料易于與鍍層含金的端面接合。

根據被焊件的熱容量大小，一般共晶爐設定的焊接溫度要高于焊料合金的共晶溫度30～50℃。芯片能耐受的溫度與焊料的共晶溫度也是進行共晶時應當關注的問題。如果焊料的共晶溫度過高，就會影響芯片材料的物理化學性質，使芯片失效。因此焊料的選用要考慮鍍層的成份與被焊件的耐受溫度。此外，如焊料存放時間過長，會使其表面的氧化層過厚，因焊接過程中沒有人工干預，氧化層是很難去除的，焊料熔化后留下的氧化膜會在焊后形成空洞。在焊接過程中向爐腔內充入少量氫氣，可以起到還原部分氧化物的作用，但最好是使用新焊料，使氧化程度降到最低。

溫度控制工藝曲線參數的確立共晶焊接方法豐要用于高頻、大功率電路或者必須達到宇航級要求的電路。焊接時的熱損耗，熱應力濕度，顆粒以及沖擊或振動是影響焊接效果關鍵因素。熱損傷會影響薄膜器件的性能；濕度過高可能引起粘連，磨損，附著現象；無效的熱部件會影響熱的傳導。共晶時最常見的問題是基座(Heater Block)的溫度低于共晶溫度．在這種情況下，焊料仍能熔化，但沒有足夠的溫度來擴散芯片背面的鍍金層，而操作者容易誤認為焊料熔化就是共晶了。另一方面，用過長的時間來加熱基座會導致電路金屬的損壞，可見共晶時溫度和時間的控制是十分重要的。由于以上原因，溫度曲線的設置是共晶好壞的重要因素。

由于共晶時需要的溫度較高，特別是用AuGe焊料共晶，對基板及薄膜電路的耐高溫特性提出了要求。要求電路能承受400℃的高溫，在該溫度下，電阻及導電性能不能有改變。因此共晶的一個關鍵因素是溫度，它不是單純的到達某個定值溫度，而是要經過一個溫度曲線變化的過程，在溫度變化中，還要具備處理任何隨機事件的能力，如抽真空、充氣、排氣/水冷等事件。這些都是共晶爐設備具備的功能。

降低空洞率

共晶后，空洞率是一項重要的檢測指標，如何降低空洞率是共晶的關鍵技術。空洞通常是由焊料表面的氧化膜、粉塵微粒、熔化時未排出的氣泡形成。由氧化物所形成的膜會阻礙金屬化表面的結合部相互滲透，留下的縫隙，冷卻凝結后形成空洞。

共晶焊時形成的空洞會降低器件的可靠性，擴大IC斷裂的可能，并會增加器件的工作溫度、削弱管芯的粘貼能力。共晶后焊接層留下的空洞會影響接地效果及其它電氣性能。

消除空洞的主要方法有：

(1)共晶焊前清潔器件與焊料表面，去除雜質；

(2)共晶時在器件上放置加壓裝置，直接施加正壓；

(3)在真空環境下共晶。

基板與管殼的焊接與芯片和基板的焊接工藝相似，基板與管殼的焊接也是共晶焊很好的應用領域這一工藝中要注意空洞率要符合國標GJB548-96A的要求，軍用產品控制在25％以下。由于基板一般比芯片尺寸大，且材質較厚、硬些，對位置精度要求低，所以用共晶爐能更好地焊接。

封帽工藝

器件封帽也是共晶爐的用途之一。通常器件的外殼是陶瓷或可伐等材料外鍍金鎳而制成的。"

陶瓷封裝

在實際應用中由于它容易裝配、容易實現內部連接和成本低而成為最優封裝介質。陶瓷能經受住苛刻的外部環境，高溫、機械沖擊和振動，它是一個剛硬的材料，并且有一個接近硅材料的熱膨脹系數值。這類器件的封裝可以采用共晶焊的陶瓷腔體上部有一個密封環，用來與蓋板進行共晶焊接，以獲得一個氣密、真空封焊。金層一般需要1.5μm，但是由于工藝處理及高溫烘烤，腔體和密封環都需電鍍2.5μm多的金用來保護鎳的遷移。鍍金可伐蓋板可被用來作為氣密性封焊陶瓷管殼的材料，在共晶前一般要進行真空烘烤。

共晶爐還可應用于芯片電鍍凸點再流成球、共晶凸點焊接、光纖封裝等工藝。除混合電路、電子封裝外，LED行業也是共晶爐應用領域。

真空共晶爐與其它共晶設備的比較除共晶爐外，實現共晶焊接的設備還有：帶有吸嘴和鑷子的共晶機、紅外再流焊爐、箱式爐等。使用這類設備共晶時存在以下問題：

(1)在大氣環境下焊接，共晶時容易產生空洞；

(2)使用箱式爐和紅外再流焊爐進行共晶需要使用助焊劑，會產生助焊劑流動污染，增加清洗工藝，若清洗不徹底導致電路長期可靠性指標降低；

(3)鑷子共晶機對操作者要求高，許多工藝參數不可控，不能任意設置溫度曲線，

在進行多芯片共晶時，芯片重復受熱，焊料多次融化易使焊接面氧化，芯片移位，焊區擴散面不規則，嚴重影響芯片的壽命和性能。由此可見，真空／可控氣氛共晶爐設備具有廣闊的應用領域，在共晶工藝上具有獨特優勢。隨著電子技術的發展，它會越來越受到行業內的注視。