共晶爐是一種用于實現共晶焊接工藝的專用設備,廣泛應用于半導體封裝、光電子器件制造、傳感器生產等精密電子領域。其核心功能是通過正確控制溫度和環境,使兩種或多種不同材料在共晶點溫度下形成均勻的共晶合金,從而實現材料間的高質量焊接。
一、共晶焊接的原理
共晶焊接基于共晶反應:當兩種金屬(或合金)按特定比例混合時,會在一個低于各自熔點的溫度(共晶點)下同時熔化,形成均勻的液態合金;冷卻后,凝固成成分均勻、結合強度高的共晶合金層,將兩種基材緊密連接。
例如,常用的金錫(Au-Sn)共晶焊中,金與錫按 80%:20% 比例混合時,共晶點溫度為 280℃,遠低于純金(1064℃)和純錫(232℃)的熔點,能在較低溫度下實現高強度焊接。
二、共晶爐的核心特點
1.高精度溫控
需將溫度控制在共晶點 ±1℃以內,確保材料達到共晶反應溫度,避免溫度過高導致基材損壞或溫度不足影響焊接質量。
2.可控環境
通常在惰性氣體(如氮氣)或真空環境中工作,防止焊接過程中材料氧化,保證焊點的導電性和可靠性。
3.壓力輔助
部分共晶爐具備加壓功能,通過施加均勻壓力使待焊材料緊密接觸,促進共晶合金的均勻擴散,減少空洞和缺陷。
三、主要應用領域
1.半導體封裝:用于芯片與基板、引線框架的焊接,如功率器件、射頻芯片的封裝,確保良好的導熱性和導電性。
2.光電子器件:在激光器、探測器、LED 的封裝中,實現芯片與熱沉的高效連接,保障器件的散熱性能和穩定性。
3.傳感器制造:用于高精度傳感器的內部結構焊接,避免高溫對敏感元件的損傷。