ギ酸真空リフローはんだ付け

従来、リフローはんだ付けは、高酸化物層を持つ金属へのはんだの濡れ性をさらに高めるために、液体フラックス添加剤とともに使用されてきました。しかし、はんだ付け中にフラックスを使用すると、欠陥や問題が発生する可能性があります。

ボイド

すべてのフラックスには液体成分が含まれているため、はんだ付けプロセスの高温で簡単にガスが抜けて蒸発します。このガス放出が、2 つのはんだ付け表面の間にボイド (閉じ込められたガス) が発生する原因です。高出力半導体のはんだ付け時にわかる事実は、チップマウントプロセス中の熱伝達がチップと製品のパフォーマンスに非常に重要であるということです。ボイドはチップ表面に局所的なホットスポットを引き起こし、応力と疲労亀裂につながる可能性があります。真空下でのはんだ付けを追加するとボイドの発生はさらに減りますが、それでも理想的ではありません。

フラックス残留物

フラックスを使用したはんだ付けでは、当然残留物が残りますが、これを部品から除去して洗浄することができます。ワイヤ ボンディングなどの後続のプロセスでは、汚染のないきれいな部品が求められるため、清潔さが重要です。フラックス残留物は水蒸気と反応して部品の表面に酸性溶液を形成することが知られており、これは機器の長期的な信頼性に影響を与える可能性があります。

フラックスレス リフロー

理想的な解決策は、はんだ付けプロセスをフラックスフリーの環境で行うことです。 100% 水素環境でのはんだ付けは、表面酸化物を除去するために使用されるフラックスレスのはんだ付け方法ですが、爆発のリスクが高まり、危険です。必要な機器は ATEX 認定を受けている必要があります。成形ガス (窒素と水素の混合物、それぞれ 90% と 10%) はより安全ですが、有効温度が 350C 以上であり、低融点はんだとは互換性がありません。

ギ酸リフロー

低温でのフラックスレスのはんだ付けの適切な代替手段は、ギ酸 (HCOOH) 蒸気下でのはんだリフローです。蒸気は、低温 (150～160C) で金属酸化物と化学反応を起こしてフォーマットを形成します。温度をさらに上げると、フォーマットは水素、水、二酸化炭素に分解されます。真空リフローはんだ付けシステムと併用すると、これらのガスや蒸気を真空システムで除去できます。

一般的なギ酸真空はんだリフローでは、窒素を補充した 2 段階の真空段階の後、チャンバー内の空気と酸素がなくなります。温度はギ酸蒸気の導入とともに上昇し (窒素はギ酸蒸気のキャリアとして機能します)、160℃ で停止します。温度はさらに 220℃ まで上昇し、はんだリフローと酸化物の除去の時間を確保するために維持されます。その後、チャンバーは窒素でパージされ、すべてのボイドを除去するために真空にされます。

ギ酸リフローは、フラックスレスはんだ付けの実績のある方法であり、ギ酸蒸気の酸化物除去特性が低温で効果的であるため、非常に柔軟なプロセスでもあります。リフロー前のフラックスとリフロー後のフラックス除去が不要になります。また、ギ酸は腐食性があるため、露出した金属表面はワイヤボンディングなどのさらなる拡散プロセスに適しています。