【导读】在AI算力、第三代半导体与“双碳”目标三股力量交汇的当下,焊点正变得越来越小、越来越密、越来越热,同时又必须更清洁、更长寿。传统“助焊剂+清洗”的工艺路线,正面临可靠性与环保合规的双重硬约束。晨日科技在南京新品联合发布会上推出的甲酸真空炉与甲酸锡膏一体化解决方案,以“外源性甲酸化学还原+极限真空回流焊接”双机理协同,从机理层面同时攻克“空洞”与“残留”两大行业难题。本文从技术原理、性能参数到客户价值与环保价值,做一次完整拆解。

一、行业困局:两个长期困扰行业的难题

长期以来,电子与半导体焊接封装行业被两个根本问题困扰。

第一是空洞。传统工艺中,助焊剂受热分解,挥发气体被熔融焊料包裹、在凝固前来不及逸出,便形成空洞。其危害是一条完整的失效链:

空洞率升高 → 热阻升高 → 出现局部热点 → 应力集中 → 产生裂纹 → 焊点机械强度下降 → 最终器件失效。

对于功率器件而言,空洞直接削弱散热能力;在碳化硅等高结温、高功率密度器件上,这一问题被进一步放大。

第二是残留与清洗。传统松香基锡膏焊后存在助焊剂残留,高可靠产品不得不增加清洗工序。清洗意味着清洗剂、清洗设备、能耗与人工,意味着废水废液的处理排放,更意味着残留可能带来的腐蚀与电迁移隐患。

传统松香基锡膏焊接图:明显的助焊剂残留

甲酸锡膏焊接图:无助焊剂残留.

二、为什么传统工艺走不出去:

三代演进的“天花板”

行业并非没有改进。焊接材料与设备经历了清晰的三代演进:

材料:第一代松香基锡膏,焊后必须清洗;第二代可分解树脂型免洗锡膏,仍有少量残留;

设备:从普通隧道回流焊,演进到三舱真空回流焊。

但晨日科技指出一个关键判断:只要助焊剂体系和传统回流工艺不变,“残留”与“空洞”就无法从根本上被同时消除。这不是参数调校问题,而是机理层面的结构性矛盾——行业需要一次从机理层面的重新定义。

三、核心技术:

双机理协同,化学还原+物理真空

晨日科技的答案,是“外源性甲酸气体化学还原+极限真空回流焊接”双机理协同。一个从化学层面去除氧化、改善润湿,一个从物理层面消除气泡、降低分压。

机理一:以甲酸化学还原取代传统助焊剂

在加热条件下,甲酸将金属表面的氧化层还原为金属,从而改善焊料润湿性。与传统助焊剂的本质区别在于:

 

反应副产物为二氧化碳和水,可在工艺中自然逸出;

 

没有松香、没有树脂、没有固体残留,从根本上实现“免清洗”。

 

这意味着,甲酸在完成“去除氧化”这一核心任务后,不会像传统助焊剂那样在焊点上留下需要清洗的固体物质。

机理二:五阶梯可编程真空系统物理排气

设备配备五阶梯可编程真空系统,极限真空度达到0.1千帕,从物理层面消除空洞、降低气体分压。阶梯式真空曲线可针对不同器件、焊料与工艺窗口进行编程,兼顾排气效果与工艺稳定性。 

晨日科技 ES-FA-VAC-L 甲酸真空炉

 

四、三项硬核性能:

用可验证的数据说话

两种机理协同,带来三项可验证的结果。

1. 超低空洞:整体空洞率低于0.4%

 

在芯片级焊接场景实测,整体空洞率低于0.4%——把焊接空洞从传统工艺“百分之几”的量级,降到了“千分之几”的量级。空洞率的数量级下降,直接带来更低热阻、更优散热与更长服役寿命,并提升一次良率。

2. 零残留、真正免清洗 

焊后无残留,从源头消除残留带来的腐蚀与电迁移隐患;同时可完全取消清洗工序,为客户省去清洗剂、清洗设备、能耗、废液处理与返工的全部投入。

3. 车规级可靠:六项试验全部通过、零失效 

依据车规标准,方案完成了六项可靠性试验,全部通过、零失效。这为产品进入高门槛、高可靠性要求的车规与功率封装市场提供了坚实背书。

 

五、一体化交付:

材料+设备+工艺,一个厂家的整体责任

需要特别强调的是,晨日科技提供的不是一台孤立设备,也不是一罐孤立锡膏,而是“材料+设备+工艺”一体化的整体解决方案:

协同设计:甲酸锡膏与甲酸真空炉协同开发,工艺曲线预先调试;

整体责任:客户得到的是一个厂家的整体责任体系,而非设备商与材料商之间的责任边界;

可复制、可量产:交付的是一套可直接导入产线的工艺包,无需在设备商与材料商之间反复验证、磨合,节省宝贵的产线时间与验证成本。

晨日科技  甲酸锡膏系列产品

六、环保价值:

从源头取消清洗,算清一笔“绿色账”

在“双碳”目标与日趋严格的环保监管下,这套方案的环保价值不是附加概念,而是由工艺机理内生的实打实收益。

从源头取消清洗工序,意味着:

  • 无清洗剂使用,相应消除清洗剂采购、储存与使用环节;

  • 无清洗废水、废液排放,减少危废处置负担;

  • 降低VOCs治理压力,减少清洗环节的能耗与排放;

  • 缩短工艺链、减少设备与场地占用,并降低清洗相关返工;

  • 为新建产线扫清环评中的清洗工序障碍——在新建产线环评审批趋严的背景下,这一点尤为现实。

  • 焊后副产物仅为二氧化碳和水,无固体残留,真正做到环境友好、绿色制造。这是对客户良率、成本与可靠性的系统性优化,更是对绿色制造与“双碳”目标的实在贡献。

七、适配场景:

面向先进封装与高可靠制造

凭借高洁净、低空洞、零残留与高可靠特性,该方案适用于芯片级焊接、基板与金属引线框架封装等多种场景,尤其契合:

  • 第三代半导体(SiC/GaN)功率器件的高温、高功率密度封装;

  • 车规级电子等高可靠性要求领域;

  • 高速光模块、先进封装等对洁净度与细间距要求严苛的制造场景;

  • 对环保合规、免清洗工艺有明确需求的新建及升级产线;

  • 对高可靠,低空洞,无残留,免清洗有需求的工艺场景。

结语

甲酸真空炉与甲酸锡膏一体化方案,带来的不是一台设备、一罐锡膏的简单替换,而是一条从工艺路线层面重新定义焊接的全新路径和技术的代际升级。它以“化学还原+物理真空”双机理,让“超低空洞”与“零残留免清洗”在同一套工艺中同时成立,并以一体化整体责任体系帮助客户实现可靠、高效、绿色的量产。

以材料之基,筑可靠之芯。晨日科技将持续以焊接与封装新材料、新设备、新工艺的创新,与产业客户一道,走向更可靠、更环保、更可持续的未来。

关于晨日科技

深圳市晨日科技股份有限公司成立于2004年,是国家高新技术企业、国家专精特新“小巨人”企业、新三板挂牌公司,专注于半导体封装与电子组装领域焊接与封装新材料、新设备、新工艺的研发与生产,为客户提供材料与装备一体化的整体解决方案。

官网:www.earlysun.com

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先进封装设备类似前道晶圆制造设备,供应商受益先进封测产业增长。随着先进封装的发展,Bumping(凸块)、Flip(倒装) 、TSV 和 RDL(重布线)等新的连接形式所需要用到的设备也越先进。以长球凸点为例,主要的工艺流程为预清洗、UBM、淀积、光刻、焊料 电镀、去胶、刻蚀、清洗、检测等,因此所需要的设备包括清洗机、PVD 设备、光刻机、 刻蚀机、电镀设备、清洗机等,材料需要包括光刻胶、显影剂、刻蚀液、清洗液等。为促进行业发展,互通有无,欢迎芯片设计、晶圆制造、装备、材料等产业链上下游加入艾邦半导体先进封装产业链交流群。

作者 llp