Tại Indium Corporation, chúng tôi thấu hiểu những thách thức liên quan đến việc lắp ráp thiết bị điện tử công suất; các thiết bị ngày càng phức tạp, trong khi yêu cầu về hiệu suất và độ tin cậy ngày càng cao. Bên cạnh đó, các doanh nghiệp đang tìm kiếm các giải pháp để nâng cao hiệu quả và năng suất. Một công nghệ giúp giải quyết những thách thức này là hàn nóng chảy bằng axit formic: một quy trình không cần chất trợ hàn đang chứng tỏ là một bước đột phá trong lĩnh vực lắp ráp thiết bị điện tử công suất.
Nhờ loại bỏ sự cần thiết phải sử dụng chất trợ hàn truyền thống, phương pháp hàn lại bằng axit formic cho phép thực hiện quá trình hàn không tạo oxit với lượng cặn rất ít hoặc không có cặn, tỷ lệ lỗ rỗng thấp và quy trình xử lý sau hàn được đơn giản hóa.
Trong bài viết này, tôi sẽ cùng các bạn tìm hiểu những kiến thức cơ bản về hàn bằng axit formic, bất kể bạn đang cân nhắc áp dụng công nghệ này hay đã đang triển khai. Bài viết này sẽ đề cập đến các chủ đề như những lĩnh vực đang áp dụng công nghệ này (đặc biệt là trong đóng gói bán dẫn, mô-đun nguồn và sản xuất đèn LED), những ưu điểm mà nó mang lại, cũng như những thách thức mà các nhà sản xuất cần lưu ý. Chúng ta cũng sẽ đề cập đến cách Indium Corporation đang hỗ trợ ngày càng nhiều nhà sản xuất đạt được thành công với công nghệ này, thông qua các vật liệu được thiết kế riêng cho quy trình hàn lại bằng axit formic.
Hàn tái chảy bằng axit formic là gì?
Hàn truyền thống phụ thuộc vào chất trợ hàn để loại bỏ các oxit và tạo điều kiện cho sự bám ướt tốt trên bề mặt hàn, nhằm đảm bảo tạo ra mối hàn chắc chắn. Mặc dù phương pháp này đã rất hiệu quả trong những thập kỷ qua, việc sử dụng chất trợ hàn lại gây ra sự phức tạp. Chất trợ hàn để lại cặn bã, thường phải được làm sạch bằng dung môi hóa học — một quy trình tốn thời gian và gây tác động tiêu cực đến môi trường. Những lo ngại tiềm ẩn về độ tin cậy do cặn bã chưa được làm sạch trong các thiết bị công suất cao tạo ra một thách thức còn nghiêm trọng hơn nữa trong các ứng dụng này.
Axit formic mang lại một giải pháp thay thế không cần chất trợ hàn hiệu quả hơn. Khi được đưa vào môi trường hàn nóng chảy — thường được vận chuyển bằng nitơ và kích hoạt ở nhiệt độ khoảng 180°C — nó hoạt động như một chất khử mạnh. Chất này phản ứng với các oxit, cuối cùng phân hủy chúng thành các sản phẩm phụ vô hại như CO₂ và hơi nước, có thể được loại bỏ khỏi buồng hàn nóng chảy thông qua hệ thống chân không.
Kết quả là gì? Một quy trình hàn không cần chất trợ hàn, không yêu cầu làm sạch sau khi nung lại. Quy trình này giúp các cụm linh kiện sạch hơn, loại bỏ những lo ngại về độ tin cậy liên quan đến cặn chất trợ hàn, đồng thời nâng cao năng suất và giảm bớt các bước trong quy trình.
Các ứng dụng chính của hàn bằng axit formic
Hàn nóng chảy bằng axit formic không phải là phương pháp “một kích cỡ phù hợp với tất cả”, nhưng phương pháp này đã được áp dụng rộng rãi trong một số lĩnh vực cụ thể và hiện đang nhanh chóng được áp dụng trong các lĩnh vực khác như lắp ráp thiết bị điện tử công suất, nơi mà độ sạch, tỷ lệ rỗng thấp, hiệu suất nhiệt/điện và năng suất cao là những yếu tố thiết yếu để đạt được thành công.
Đóng gói chất bán dẫn
Hàn nóng chảy bằng axit formic ban đầu được ứng dụng rộng rãi trong quá trình tạo điểm nối trên tấm wafer và đóng gói tiên tiến. Các quy trình này đòi hỏi các mối hàn phải cực kỳ sạch và có ít lỗ rỗng để đảm bảo độ tin cậy của thiết bị. Trong các ứng dụng có khoảng cách chân hàn nhỏ, việc làm sạch cặn bã trở nên khó khăn hơn, và cặn bã này có thể gây ra các vấn đề về độ tin cậy. Bằng cách loại bỏ các bước làm sạch, các nhà sản xuất tiết kiệm được thời gian và giảm thiểu rủi ro liên quan đến cặn chất trợ hàn, vốn có thể dẫn đến ô nhiễm trong các thiết bị điện tử nhạy cảm.
Lắp ráp thiết bị điện tử công suất
Các mô-đun nguồn hiện đại được thiết kế cho các ứng dụng đòi hỏi khắt khe, chẳng hạn như bộ biến tần trong xe điện (EV), hoạt động ở mật độ công suất cao và nhiệt độ cao, do đó các mối hàn phải có hiệu quả tản nhiệt tối đa. Quy trình hàn nóng chảy bằng axit fomic, được thực hiện với các phôi hàn chuyên dụng và bột hàn, mang lại các mối hàn ít lỗ rỗng, sạch sẽ và bền vững, vượt trội về độ dẫn điện và quản lý nhiệt. Việc hàn này loại bỏ nhu cầu làm sạch, giúp tối ưu hóa quy trình sản xuất một cách thân thiện với môi trường.
Sản xuất đèn LED
Các gói LED công suất cao đòi hỏi khả năng tản nhiệt cao hơn, điều này phụ thuộc vào quá trình hàn chính xác và ít lỗ rỗng. Phương pháp hàn không dùng chất trợ hàn không chỉ tạo ra các mối hàn kim loại sạch mà LED yêu cầu, mà còn đơn giản hóa quy trình lắp ráp bằng cách loại bỏ nhu cầu làm sạch sau khi hàn. Phương pháp này giúp tạo ra các đèn LED có hiệu suất cao hơn đồng thời giảm bớt độ phức tạp trong sản xuất.
Vượt qua những thách thức
Giống như bất kỳ công nghệ mới nào vừa được áp dụng, hàn bằng axit formic cũng đòi hỏi một quá trình làm quen. Một số thách thức phải đối mặt bao gồm:
Kiểm soát quá trình khử oxit: Hiệu quả của việc loại bỏ oxit phụ thuộc vào việc điều chỉnh chính xác các thông số như nồng độ axit formic, tốc độ dòng chảy và nhiệt độ ngâm trong quy trình nhiệt. Sự cân bằng giữa thời gian kích hoạt nhiệt và sự phân bố khí phải được hiệu chỉnh cẩn thận. Ví dụ, nồng độ axit formic quá cao hoặc thời gian tiếp xúc quá lâu với axit formic có thể dẫn đến các khuyết tật “mới” trong quá trình hàn như hiện tượng bay hơi thiếc.
Khả năng tương thích của thiết bị: Không phải tất cả các lò nung lại đều có khả năng thực hiện quá trình nung lại bằng axit fomic. Trong một số trường hợp, có thể tiến hành cải tiến thiết bị, nhưng đối với phần lớn các trường hợp, việc đầu tư vào các hệ thống nung lại được thiết kế chuyên dụng là điều cần thiết.
Lựa chọn vật liệu: Một số vật liệu sẽ không phản ứng tối ưu trong môi trường axit formic, do đó, việc lựa chọn các vật liệu hàn được thiết kế riêng cho quy trình này là rất quan trọng, chẳng hạn như bộ sản phẩm Công nghệ hàn bằng axit formic (FAST) của Indium Corporation.
Phát triển quy trình: Việc chuyển đổi từ hàn sử dụng chất trợ hàn sang hàn không cần chất trợ hàn với axit formic không phải là việc đơn giản chỉ cần “cắm là chạy”. Để áp dụng thành công công nghệ này, cần phải có sự hiểu biết sâu sắc về quy trình hàn nóng chảy bằng axit formic và một hệ thống được thiết kế cẩn thận. Hãy tận dụng chuyên môn của Indium Corporation trong quy trình này để đẩy nhanh quá trình áp dụng và đưa các sản phẩm mới ra thị trường.
Indium Corporation: Tạo điều kiện cho quá trình chuyển đổi
Tại Indium Corporation, chúng tôi đã khai thác tiềm năng của công nghệ hàn bằng axit formic với các sản phẩm không cần chất trợ hàn – bao gồm cả những sản phẩm đã được chứng minh hiệu quả lẫn những sản phẩm mới được phát triển – đặc biệt dành cho lĩnh vực lắp ráp điện tử công suất. Chúng tôi đang tích cực hỗ trợ việc áp dụng công nghệ này thông qua nền tảng Công nghệ Hàn bằng Axit Formic (FAST) của mình. Từ các sản phẩm dạng đúc sẵn và bột hàn được thiết kế dành riêng cho quy trình hàn lại bằng axit formic cho đến các chất kết dính tạm thời sáng tạo giúp đơn giản hóa quy trình lắp ráp, danh mục sản phẩm của chúng tôi được thiết kế để đáp ứng các yêu cầu của phương pháp thế hệ mới, thân thiện với môi trường này. Trong bài viết tiếp theo, chúng tôi sẽ đi sâu vào các lựa chọn vật liệu cụ thể mà Indium Corporation đã phát triển dành cho quá trình hàn tái chảy bằng axit formic, giúp các nhà sản xuất tiến xa hơn với công nghệ tiên tiến này – vì vậy hãy theo dõi tiếp.
Để tìm hiểu thêm về kỹ thuật hàn bằng axit formic, hãy đọc tài liệu chuyên sâu của chúng tôi về chủ đề này!
