半密闭氮气保护的电路模块烧结系统设计

郭全民，李振华，杜金灿，范文明

(1.西安工业大学电子信息工程学院，陕西西安 710021；2.北京振兴计量测试研究所，北京 100074)

0 引言

电路模块金属底座与印制板大面积焊接，是实现模块机械和电气连接的重要工序，也是电子元器件接地散热的关键[1]。在电路模块的烧结应用中，由于印制板与金属底座加工要求及加工材料的自身限制，使微波加热、热吹风加热和磁感应加热等加热方式无法完全满足工艺需求[2-3]，而是以软钎焊作为主要烧结方法，在金属底座上放焊锡片，焊锡片上放印制板，经过预热、升温、焊接和冷却4个阶段，使钎料融化润湿，与被焊母材形成合金，完成焊接。

烧结质量与烧结温度、烧结环境中的氧气浓度紧密相关，温度和氧气浓度控制不良，均会增加焊接层的空洞率，形成各种阻抗，影响电路模块的电导率和热导率，同时也会导致电路模块接地不佳，造成电路串扰、插入损耗等问题，影响电子设备性能[4]。为提高烧结质量，通常会将待烧结物置于真空环境或气氛保护环境中，对烧结温度进行精确控制，常用的保护气体有氮气和氢气，可以防止被烧结物在烧结过程中发生氧化或其他潜在的化学反应，相比于氢气，氮气能够避免因泄漏对生产安全、生态环境造成的隐患，安全性较高[5]。

目前国内外可用于电路模块金属底座与印制板大面积焊接的烧结台，均采用密闭烧结设计，热传导加热方式，具有烧结气氛理想、升温速度快、加热均匀、导热性能好的优点，但密闭烧结设计复杂，对加热台结构要求高、体积大，且造价昂贵，无法满足中小企业对设备低成本的需求，极大限制了设备应用范围。……