华芯半导体真空回流焊方案：破解 IGBT 高温焊接难题，气泡率 < 2%・产能提升 50%
发布日期:2025-05-19
点击次数:160
一、行业挑战：功率器件焊接的 “三高” 困境
随着新能源汽车、光伏逆变器、工业自动化等领域的快速发展，半导体功率器件（如 IGBT 模块、MOSFET、SiC 器件）对焊接工艺提出严苛要求：
1.高温可靠性：IGBT 模块需采用银锡合金焊料，焊接温度高达 320-400°C，传统大气环境焊接易导致焊料氧化、器件热应力损伤；
2.气泡率控制：功率器件对焊接界面的散热性能要求极高，气泡率 > 5% 即可能引发热失效，而行业常规工艺气泡率普遍在 8-10%；
3.产能与能耗平衡：传统隧道炉或氮气回流焊虽能部分解决氧化问题，但存在能耗高（单台设备功率超 30kW）、占地面积大（需 20 米以上产线）、兼容性不足（仅支持单一制程）等痛点。
华芯解决方案核心目标：通过真空热能技术，实现 ** 无氧化焊接、气泡率 < 2%、能耗降低 30%、产能提升 50%** 的工艺突破。
二、华芯真空回流焊方案：技术驱动的全流程优化
1. 核心设备组合
|
设备型号 |
工艺温度 |
核心技术亮点 |
典型应用场景 |
|
HTC 系列 |
320+°C |
进口平台 + 专利密封圈水冷结构 |
IGBT 模块、SiC 功率器件 |
|
HX-HPK 系列 |
400+°C |
甲酸 / 锡膏双制程兼容 |
高功率密度半导体器件 |
2. 技术优势解析
真空环境无氧化焊接：
通过腔体真空度≤10Pa 的密封环境，彻底隔绝氧气，焊料熔融时无氧化层生成，焊点光泽度提升 90%，界面结合强度较传统工艺提高 40%。
通过腔体真空度≤10Pa 的密封环境，彻底隔绝氧气，焊料熔融时无氧化层生成，焊点光泽度提升 90%，界面结合强度较传统工艺提高 40%。
气泡率精准控制：
专利 “梯度升温 + 脉冲压力” 工艺，配合自主研发的真空单元，可将气泡率稳定控制在 **<2%**（行业标准≤5%），经 X-Ray 检测验证，焊点空洞率降低至行业平均水平的 1/3。
专利 “梯度升温 + 脉冲压力” 工艺，配合自主研发的真空单元，可将气泡率稳定控制在 **<2%**（行业标准≤5%），经 X-Ray 检测验证，焊点空洞率降低至行业平均水平的 1/3。
高温工艺兼容性：
HTC 系列支持 320°C 超高温焊接，适配银锡、金锡等高熔点焊料；HX-HPK 系列更突破至 400°C，兼容甲酸助焊剂工艺，满足第三代半导体材料（如碳化硅）的焊接需求。
HTC 系列支持 320°C 超高温焊接，适配银锡、金锡等高熔点焊料；HX-HPK 系列更突破至 400°C，兼容甲酸助焊剂工艺，满足第三代半导体材料（如碳化硅）的焊接需求。
节能与空间优化：
垂直炉设计（如 HX-M/F 系列）将平面加热变为立体空间，同等效率下占地面积仅为传统隧道炉的 1/5，能耗降低 35%；
伺服马达驱动链条 + 热胀冷缩补偿程序，避免卡板故障，设备综合效率（OEE）提升至 95% 以上。
3.全流程工艺设计
关键控制点：
预热斜率控制在 3-5°C/s，避免器件热冲击；
真空焊接时间可根据焊料类型动态调整（5-15 分钟）；
冷却区采用强制风冷，确保焊点快速固化定型。
三、实战案例：从工艺瓶颈到效能跃升
案例 1：江苏某 IGBT 厂商
痛点：原有氮气回流焊气泡率达 7%，高温下焊点易开裂，年返工成本超 200 万元；
方案：导入 2 台 HTC 系列真空回流焊，搭配甲酸制程；
成果：
气泡率降至 1.8%，良率从 88% 提升至 97%；
单台设备日产能从 2000 模块提升至 3200 模块，能耗降低 28%；
3 个月内收回设备投资成本，年综合效益提升超 500 万元。
案例 2：某新能源汽车电驱模块厂商
痛点：传统 SMT 焊接无法满足车规级可靠性要求，且产线占地超 30 米，扩容困难；
方案：采用 HX-F 系列双轨真空回流焊（单轨 + 双轨组合腔体）；
成果：
实现汽车电子芯片与功率器件同步焊接，效率提升 100%；
占地面积减少 60%，能耗较传统设备降低 45%；
通过 IATF 16949 认证，成为某主流车企核心供应商。
四、华芯服务体系：从设备交付到工艺共创
1.定制化预研支持：
免费提供样品试焊，出具包含 X-Ray 检测、拉力测试的《焊接质量分析报告》；
基于客户材料特性，联合开发专属工艺参数（如焊料类型、升温曲线优化）。
2.全周期服务保障：
交付：7 天内完成设备安装调试，提供 3D 产线布局设计图；
培训：2 天现场操作培训 + 工艺工程师驻厂指导（首月）；
售后：2 年质保 + 终身维护，全国 8 大服务中心提供 48 小时紧急响应。
