瞬态液相 (TLP) 键合工艺要求在真空中启动，以便在关键加热发生之前明确清除接头界面上的残留空气。通过建立这种环境（通常在升温至 250 °C 的过程中），您可以防止焊料成分和基板表面的氧化，这是 Sn-Ag-Co 等复合焊料中焊点失效的主要原因。
核心要点 真空环境是 TLP 键合中接头质量的基础控制机制。它消除了氧化引起的物理屏障，确保了原子扩散，这是实现牢固润湿性和高质量金属间化合物生长的必要条件。
防止氧化的关键作用
清除残留空气
真空的主要功能是清除夹在接头界面中的残留空气。
如果在初始加热阶段残留这些空气，氧分子会立即与金属表面发生反应。
保护基板和焊料
焊料成分（Sn-Ag-Co）和基板表面在高温下都具有高度反应性。
真空确保这些材料在温度升至 250 °C 时保持其纯金属状态。
没有这种保护，会形成一层氧化物，这层陶瓷状的保护层会隔离焊料与基板。
实现高质量的焊点形成
提高焊料润湿性
清洁、无氧化物的表面是润湿性的先决条件。
当焊料在真空中熔化时，它可以均匀地铺展在基板上，而不会遇到表面污染物引起的阻力。
优异的润湿性确保了连接材料之间最大的接触面积。
无阻碍的金属原子扩散
TLP 键合完全依赖于金属原子在界面上的扩散。
氧化物充当扩散屏障，物理上阻止了焊料和基板之间原子的移动。
消除氧化威胁后，焊料进入液相的那一刻，这些原子就可以自由地相互混合。
促进金属间化合物 (IMC) 成核
TLP 键合的最终目标是形成稳定的金属间化合物 (IMC)。
真空环境促进了这些化合物的成功成核和生长。
这会产生高质量、均匀的焊点结构，而不是一个充满氧化物夹杂物的薄弱、不连续的界面。
应避免的常见陷阱
抽空不完全的风险
如果真空度不足或在加热过程的后期才开始抽真空，就会发生部分氧化。
即使是微观的氧化斑点也会破坏 IMC 层的均匀性，造成应力集中点。
润湿性差的后果
未能建立真空会导致润湿不良或不润湿行为。
在这种情况下，熔化的焊料会聚集成珠而不是铺展，导致出现空隙和机械强度差的焊点，无法承受热循环或机械循环。
确保工艺可靠性
为最大化 Sn-Ag-Co 复合焊点的性能，请根据您的具体可靠性目标调整工艺参数。
- 如果您的主要关注点是机械强度：确保在熔点之前建立真空，以保证连续、无氧化物的 IMC 层。
- 如果您的主要关注点是工艺一致性：标准化真空度和加热至 250 °C 的升温速率，以消除润湿性方面的变量。
真空环境不仅仅是一个清洁步骤；它是成功 TLP 键合所需的原子力学过程的实现者。
总结表：
| 因素 | 真空环境的作用 | 对焊点质量的影响 |
|---|---|---|
| 氧化控制 | 清除残留空气和氧分子 | 防止在活性金属上形成陶瓷状氧化层 |
| 润湿性 | 保持纯金属表面 | 确保焊料均匀铺展和最大接触面积 |
| 原子扩散 | 消除物理屏障 | 实现界面处金属原子的无阻碍运动 |
| IMC 形成 | 促进稳定成核 | 形成均匀、高强度的金属间化合物结构 |
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参考文献
- Byungwoo Kim, Yoonchul Sohn. Transient Liquid Phase Bonding with Sn-Ag-Co Composite Solder for High-Temperature Applications. DOI: 10.3390/electronics13112173
本文还参考了以下技术资料 Kintek Press 知识库 .
