車規(guī)級芯片與真空回流焊：高可靠性焊接的關(guān)鍵紐帶?

在汽車產(chǎn)業(yè)向電動化、智能化加速轉(zhuǎn)型的當(dāng)下，車規(guī)級芯片作為 “大腦”，其性能與可靠性直接關(guān)乎整車的安全性、穩(wěn)定性與智能體驗(yàn)。從自動駕駛域控制器到車載信息娛樂系統(tǒng)，從電池管理系統(tǒng)到車身控制模塊，車規(guī)級芯片無處不在，支撐著汽車電子系統(tǒng)的高效運(yùn)行。而在芯片制造與封裝環(huán)節(jié)，真空回流焊技術(shù)正憑借其工藝特性，成為確保車規(guī)級芯片高可靠性焊接的關(guān)鍵紐帶。

車規(guī)級芯片的嚴(yán)苛焊接需求

車規(guī)級芯片工作環(huán)境極端復(fù)雜，需承受- 40℃至150℃的大幅溫度波動、劇烈振動沖擊以及高濕度、電磁干擾等惡劣條件。這要求芯片與電路板之間的焊點(diǎn)具備極高的機(jī)械強(qiáng)度、良好的熱循環(huán)穩(wěn)定性與抗疲勞性能，以保障在長達(dá)10-15年的車輛使用壽命內(nèi)穩(wěn)定工作。

例如，在自動駕駛系統(tǒng)中，激光雷達(dá)、攝像頭等傳感器數(shù)據(jù)需經(jīng)車規(guī)級芯片快速處理，焊點(diǎn)一旦出現(xiàn)開裂、虛焊等問題，將導(dǎo)致數(shù)據(jù)傳輸中斷，引發(fā)嚴(yán)重安全事故。據(jù)統(tǒng)計，約 30% 的汽車電子故障源于焊接缺陷，因此，提升焊接質(zhì)量對車規(guī)級芯片至關(guān)重要。

此外，隨著汽車智能化發(fā)展，芯片集成度不斷提高，引腳間距日益縮?。ㄈ?.4mm甚至更?。?，對焊接精度提出了近乎苛刻的要求，傳統(tǒng)焊接工藝已難以滿足。

真空回流焊：車規(guī)級芯片焊接難題的利刃

真空回流焊作為一種先進(jìn)的焊接工藝，通過在真空或低氧環(huán)境下完成焊料的熔化、潤濕與凝固過程，有效解決了傳統(tǒng)焊接中的諸多痛點(diǎn)。

抑制氧化，提升焊點(diǎn)強(qiáng)度

在常規(guī)大氣環(huán)境下，高溫焊接過程中焊料與金屬引腳極易氧化，形成的氧化層阻礙焊料潤濕，導(dǎo)致焊點(diǎn)強(qiáng)度降低、導(dǎo)電性變差。真空回流焊設(shè)備可將焊接腔體壓力降至 0.1 - 10kPa，大幅減少氧氣含量，抑制氧化反應(yīng)。如華芯半導(dǎo)體HX-HPK 系列設(shè)備，真空度可達(dá) 0.1kPa，在這種環(huán)境下，焊料潤濕性明顯改善，能充分覆蓋芯片引腳與 PCB 焊盤，形成連續(xù)、致密的金屬間化合物層，焊點(diǎn)剪切強(qiáng)度可比傳統(tǒng)工藝提升30%-50%。

減少焊點(diǎn)空洞，增強(qiáng)可靠性

焊點(diǎn)內(nèi)部空洞是影響焊接可靠性的另一關(guān)鍵因素?？斩吹拇嬖诓粌H降低焊點(diǎn)有效承載面積，還會在熱循環(huán)與振動作用下引發(fā)應(yīng)力集中，加速焊點(diǎn)失效。真空環(huán)境下，焊點(diǎn)熔融時內(nèi)外形成壓力差，促使氣泡溢出。以華芯甲酸真空回流焊技術(shù)為例，通過分步抽真空設(shè)計（多5步），可將單個焊點(diǎn)空洞率控制在1%以下，總空洞率≤2%，遠(yuǎn)優(yōu)于行業(yè)平均水平，極大增強(qiáng)了焊點(diǎn)在復(fù)雜工況下的可靠性與穩(wěn)定性。

精細(xì)控溫，適配精細(xì)芯片封裝

車規(guī)級芯片對焊接溫度極為敏感，溫度過高易損傷芯片，過低則焊料無法充分熔融。真空回流焊設(shè)備通常采用PID控溫算法，配合多點(diǎn)溫度傳感器，實(shí)現(xiàn) ±1℃的高精度控溫，爐內(nèi)溫度均勻性偏差≤±2℃。如華芯氣相真空回流焊設(shè)備，采用 “氣相加熱 + 真空環(huán)境” 復(fù)合工藝，利用 Galden® 等高溫惰性液體沸騰產(chǎn)生的飽和蒸汽均勻釋放汽化潛熱，確保芯片各部位受熱均勻，精細(xì)滿足不同芯片封裝的溫度曲線需求，即使面對 0.4mm 以下的細(xì)間距引腳，也能實(shí)現(xiàn)高質(zhì)量焊接。

真空回流焊在車規(guī)級芯片制造中的應(yīng)用實(shí)例

車規(guī)級 IGBT 模塊封裝

IGBT 作為電動汽車功率變換系統(tǒng)的中樞，其封裝焊接質(zhì)量直接影響整車性能與安全。華芯半導(dǎo)體的氣相真空回流焊設(shè)備已成功應(yīng)用于南瑞集團(tuán)車規(guī)級IGBT模塊封裝項目。該設(shè)備支持壓接式封裝工藝，通過真空回流焊消除焊接應(yīng)力，將焊接良率提升至99.5%以上，焊點(diǎn)疲勞壽命延長30%，有效保障了IGBT模塊在高電壓、大電流工況下的長期可靠運(yùn)行。

車載雷達(dá)芯片焊接

車載雷達(dá)芯片工作于高頻、高速環(huán)境，對焊點(diǎn)的電氣性能與機(jī)械穩(wěn)定性要求極高。華芯甲酸真空回流焊技術(shù)，憑借其低氧化、低空洞率優(yōu)勢，為車載雷達(dá)芯片提供了可靠焊接方案。在與比亞迪等企業(yè)合作中，實(shí)現(xiàn)了芯片引腳與基板的高質(zhì)量連接，確保雷達(dá)信號傳輸?shù)臏?zhǔn)確性與穩(wěn)定性，助力自動駕駛系統(tǒng)精細(xì)感知周邊環(huán)境。

廣東華芯半導(dǎo)體：車規(guī)級芯片真空回流焊領(lǐng)域的領(lǐng)航者

廣東華芯半導(dǎo)體技術(shù)有限公司深耕真空熱能焊接設(shè)備領(lǐng)域，憑借深厚的技術(shù)積累與持續(xù)創(chuàng)新，成為車規(guī)級芯片真空回流焊領(lǐng)域的前列企業(yè)。

華芯半導(dǎo)體擁有甲酸真空回流焊、氣相真空回流焊等一系列技術(shù)。其甲酸真空回流焊技術(shù)，通過10Pa級真空環(huán)境與甲酸還原的雙重保障，實(shí)現(xiàn) “雙效抗氧化”，無需傳統(tǒng)助焊劑，避免了腐蝕風(fēng)險與清洗工序。分步抽真空技術(shù)和智能氣體補(bǔ)償技術(shù)，進(jìn)一步將單個焊點(diǎn)空洞率控制在1%以下，總空洞率≤2%，焊接強(qiáng)度平均提高30%以上。

在設(shè)備研發(fā)方面，華芯推出的氣相真空回流焊設(shè)備，采用 “氣相加熱 + 真空環(huán)境” 復(fù)合工藝，在0.1kPa真空度下實(shí)現(xiàn)溫度均勻性偏差＜±1℃，支持車規(guī)級 IGBT 封裝、Chiplet 異構(gòu)集成等前沿工藝。該設(shè)備已通過華為、比亞迪、華潤微等行業(yè)的批量驗(yàn)證，焊點(diǎn)強(qiáng)度一致性達(dá)到國際水平。

憑借優(yōu)良的技術(shù)與產(chǎn)品性能，華芯半導(dǎo)體的設(shè)備已廣泛應(yīng)用于新能源汽車、5G 通信、半導(dǎo)體封裝等領(lǐng)域。對于致力于提升車規(guī)級芯片焊接質(zhì)量與可靠性的企業(yè)而言，華芯半導(dǎo)體無疑是值得信賴的合作伙伴。選擇華芯半導(dǎo)體的真空回流焊設(shè)備與解決方案，意味著在汽車電子制造的賽道上搶占先機(jī)，為打造更安全、智能的未來出行奠定堅實(shí)基礎(chǔ)。