共晶焊技术在电子封装行业得到广泛应用，如芯片与基板的粘接、基板与管壳的粘接、管壳封帽等等。与传统的环氧导电胶粘接相比，共晶焊接具有热导率高、电阻小、传热快、可靠性强、粘接后剪切力大的优点，适用于高频、大功率器件中芯片与基板、基板与管壳的互联。对于有较高散热要求的功率器件必须采用共晶焊接。共晶焊是利用了共晶合金的特性来完成焊接工艺的。

 共晶炉与其它共晶设备的比较 

      除共晶炉外，实现共晶焊接的设备还有：带有吸嘴和镊子的共晶机、红外再流焊炉、箱式炉等。使用这类设备共晶时存在以下问题：

 (1)在大气环境下焊接，共晶时容易产生空洞；

 (2)使用箱式炉和红外再流焊炉进行共晶需要使用助焊剂，会产生助焊剂流动污染，增加清洗工艺，若清洗不彻底导致电路长期可靠性指标降低； 

 (3)镊子共晶机对操作者要求高，许多工艺参数不可控，不能任意设置温度曲线，在进行多芯片共晶时，芯片重复受热，焊料多次融化易使焊接面氧化，芯片移位，焊区扩散面不规则，严重影响芯片的寿命和性能。

 共晶合金有以下特性： 

(1)比纯组元熔点低，简化了熔化工艺； 

(2)共晶合金比纯金属有更好的流动性，在凝固中可防止阻碍液体流动的枝晶形成，从而改

善了铸造性能； 

(3)恒温转变(无凝固温度范围)减少了铸造缺陷，如偏聚和缩孔； 

(4)共晶凝固可获得多种形态的显微组织，尤其是规则排列的层状或杆状共晶组织，可成为优异性能的原位复合材料(in-situ composite)。 共晶是指在相对较低的温度下共晶焊料发生共晶物熔合的现象，共晶合金直接从固态变到液态，而不经过塑性阶段。其熔化温度称共晶温度。 

 温度控制工艺曲线参数的确立 

     共晶焊接方法用于高频、大功率电路或者必须达到宇航级要求的电路。焊接时的热损耗，热应力，湿度，颗粒以及冲击或振动是影响焊接效果关键因素。热损伤会影响薄膜器件的性能；湿度过高可能引起粘连，磨损，附着现象；无效的热部件会影响热的传导。共晶时最常见的问题是基座(Heater Block)的温度低于共晶温度．在这种情况下，焊料仍能熔化，但没有足够的温度来扩散芯片背面的镀金层，而操作者容易误认为焊料熔化就是共晶了。另一方面，用过长的时间来加热基座会导致电路金属的损坏，可见共晶时温度和时间的控制是十分重要的。由于以上原因，温度曲线的设置是共晶好坏的重要因素。 

      由于共晶时需要的温度较高，特别是用AuGe焊料共晶，对基板及薄膜电路的耐高温特性提出了要求。要求电路能承受400℃的高温，在该温度下，电阻及导电性能不能有改变。此共晶的一个关键因素是温度，它不是单纯的到达某个定值温度，而是要经过一个温度曲线变化的过程，在温度变化中，还要具备处理任何随机事件的能力，如抽真空、充气、排气等事件。这些都是共晶炉设备具备的功能。 多芯片共晶的温度控制与单芯片共晶不同。多芯片共晶时会出现芯片材料不同，共晶焊料不同，因此共晶温度不同的情况。这时需要采用阶梯共晶的方法。一般先对温度高的共晶焊料共晶，再共晶温度低的。共晶炉控制系统可以设定多条温度曲线，每条温度曲线可以设定9段，通过链接的方式可扩展到81段，在温度曲线运行过程中可增加充气、抽真空、排气等工艺步骤。 

降低空洞率 

      共晶后，空洞率是一项重要的检测指标，如何降低空洞率是共晶的关键技术。空洞通常是由焊料表面的氧化膜、粉尘微粒、熔化时未排出的气泡形成。由氧化物所形成的膜会阻碍金属化表面的结合部相互渗透，留下的缝隙，冷却凝结后形成空洞。 共晶焊时形成的空洞会降低器件的可靠性，扩大IC断裂的可能，并会增加器件的工作温度、削弱管芯的粘贴能力。共晶后焊接层留下的空洞会影响接地效果及其它电气性能。 

 消除空洞的主要方法有： 

(1)共晶焊前清洁器件与焊料表面，去除杂质； 

(2)共晶时在器件上放置加压装置，直接施加正压； 

(3)在真空环境下共晶。 

实现多个芯片一次共晶 

     存进行多芯片组件共晶时，由于芯片的尺寸越来越小，数量越来越多，就必须采用特制的夹具来完成。这类夹具不但具有固定芯片和焊料位置的功能，本身还要具有易操作、耐高温不变形的特性。由于有些芯片的尺寸只有0.5 mm2甚至更小，不易定位，人工放置不便，所以共晶炉一般焊接1mm2以上的芯片；在共晶时由于有气流变化，为防止芯片移动，用夹具定位是必需的。 

     夹具除对加工精度的要求外，还须耐受高温且不变形，物理化学性质不会改变、或说其变化不会给共晶带来不利影响、甚至有助于共晶：制造夹具的材料还必须易于加工，如果加工很困难，不利于功能实现。石墨基本附合以上要求，共晶炉的夹具一般选用的就是高纯石墨，它具有以下特点： 

(1)高温变形小，对器件影响较小； 

(2)导热性好，有利于热量传播，使温度均匀性好； 

(3)化学稳定好，长期使用不变质； 

(4)可塑性好，容易加工。 

      在一个氧化环境中，石墨中的碳形成CO和CO2，背"擦干"氧气的优点。石墨是各向同性材料，晶粒在所有方向上均匀、密集分布，受热均匀。焊接元件被固定在石墨上，热量直接传导，加热均匀，焊接面平整。 

  基板与管壳的焊接 

      与芯片和基板的焊接工艺相似，基板与管壳的焊接也是共晶焊很好的应用领域。在这一工艺中要注意空洞率要符合国军标GJB548-96A的要求，军用产品控制在25％以下。由于基板一般比芯片尺寸大，且材质较厚、硬些，对位置精度要求低，所以用共晶炉能更好地焊接。  

 封帽工艺 

      器件封帽也是共晶炉的用途之一。通常器件的外壳是陶瓷或可伐等材料外镀金镍而制成的。陶瓷封装"在实际应用中由于它容易装配、容易实现内部连接和成本低而成为最优封装介质。陶瓷能经受住苛刻的外部环境，高温、机械冲击和振动，它是一个刚硬的材料，并且有一个接近硅材料的热膨胀系数值。这类器件的封装可以采用共晶焊的方法，陶瓷腔体上部有一个密封环，用来与盖板进行共晶焊接，以获得一个气密、真空封焊。金层一般需要1.5m，但是由于工艺处理及高温烘烤，腔体和密封环都需电镀2.5μm的金，过多的金用来保护镍的迁移。镀金可伐盖板可被用来作为气密性封焊陶瓷管壳的材料，在共晶前一般要进行真空烘烤。 共晶炉还可应用于芯片电镀凸点再流成球、共晶凸点焊接、光纤封装等工艺。除混合电路、电子封装外，发光二极管行业也是共晶炉应用领域。