При изготовлении радиоэлектронной продукции одним из самых сложных технологических процессов является пайка. Важно не только построить оптимальный температурный профиль, но и свести к минимуму риски возникновения дефектов.

Для минимизации дефектов проводят предварительную очистку поверхности с применением флюсов – неметаллических веществ, которые разрушают и удаляют окисные пленки и предохраняют очищенную поверхность, пока припой не растечется по ней.

В полупроводниковом производстве часто применение флюсов недопустимо, так как иногда они являются причиной выхода из строя приборов. Тогда используют различные технологические газовые среды и вакуум. По характеру воздействия на металл газовые среды делятся на нейтральные и восстановительные. Основной восстановительной средой для пайки в полупроводниковом приборостроении является водород, сухой, очищенный от примесей. Во время пайки он интенсивно поглощается металлом, вытесняя другие газы, и легко удаляется сам.

Стандартный процесс вакуумной пайки состоит из следующих этапов:
1. Вакуумирование объема камеры.
2. Напуск инертной атмосферы или смеси инертного газа с водородом или парами муравьиной кислоты.
3. Нагрев сборки до температуры активации поверхности.
4. Активация поверхности — разрушение связей между атомами поверхности.
5. Нагрев до температуры пайки (пиковой температуры, выше температуры ликвидуса припоя примерно на 10-20 °С).
6. Вакуумирование до давления порядка 10 Па.
7. Выдержка при температуре пайки (от десятка секунд до нескольких минут).
8. Фаза охлаждения.
9. Напуск азота.

Рис. 1. Технологический процесс вакуумной пайки.

Оборудование для вакуумной пайки:
Наиболее универсальны печи с кондуктивным нагревом и охлаждением, поскольку температура изделий на них может поддерживаться наиболее точно, а скорость нагрева и охлаждения паяемых сборок мало зависит от их массы. Достигаемые скорости нагрева изделий – 3 °С/ сек, а максимальные скорости охлаждения — 4 °С/ сек.
В то же время прямой нагрев оптимально применять для пайки электронный сборок с маленькой поверхностью контакта между поверхностью стола и паяемого изделия. А также для маленьких плат с небольшой теплоемкостью. Нужно принимать во внимание, что скорости нагрева, достигаемые в установках с радиационным нагревом таже достигают 2,5-3 °С/ сек, но намного сильнее зависят от массы и теплоемкости изделий.

Применение печей вакуумной пайки для ответственных компонентов

Брошюра Установки вакуумной пайки SAVTECH