CN101396751A - 一种回流焊焊接方法 - Google Patents

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Abstract

本发明适用于回流焊领域，提供了一种回流焊焊接方法，该方法先将待焊工件装入回流焊炉，再依次在回流焊炉的预热区、活性区、回流区和冷却区对待焊工件进行处理。在回流区对待焊工件进行处理的同时，加入超声波到回流区的待焊工件上使待焊工件振荡。本发明在焊锡容易产生气泡并形成空洞的回流区加入超声波使待焊工件振荡，消除焊锡内的大部分气泡，有效地减小焊接处形成焊接空洞的几率，并可对焊锡表面进行清洗，使焊接空洞率得到有效控制并且焊接性能也得到改善。

Description

一种回流焊焊接方法
技术领域
本发明属于焊接领域，尤其涉及一种回流焊焊接方法。
背景技术
回流焊是一种应用广泛的PCB板焊接工艺，主要用于贴片元件在PCB板上的焊接。焊锡在熔化成液态时，有一些气泡没有足够的能量从焊锡中逃出，待焊锡凝固便形成空洞；随着焊盘的增大，液态焊锡中的气泡需要更长的距离才能从焊锡中逃出，也就需要更大的能量。在能量一定的情况下，随着焊盘的增大不能从焊锡中逃出气泡更多，焊接空洞率会更高，影响导电和导热性能。虽然助焊剂在一定的温度下能改善焊锡的可焊性，并在合适的温度条件下能挥发成气体，但焊接完成后仍未挥发出去的助焊剂便成为残留物，而残留物增多更易产生焊接空洞。
发明内容
本发明要解决的技术问题是：提供一种回流焊焊接方法，旨在解决现有的回流焊的焊接空洞率较高的问题。
本发明是这样实现的，一种回流焊焊接方法，该方法先将待焊工件装入回流焊炉，再依次在回流焊炉的预热区、活性区、回流区和冷却区对待焊工件进行处理。在回流区对待焊工件进行处理的同时，加入超声波到回流区的待焊工件上使待焊工件振荡。
本发明与现有技术相比，有益效果在于：在焊锡容易产生气泡并形成空洞的回流区加入超声波使待焊工件振荡，消除焊锡内的大部分气泡，有效地减小焊接处形成焊接空洞的机率，并可对焊锡表面进行清洗，使焊接空洞率得到有效控制并且焊接性能也得到改善。
具体实施方式
为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
本发明实施例在待焊工件处于回流焊炉的回流区时利用超声波使其振荡，使液态焊锡中的大部分气泡破灭，有效地减小焊接处形成焊接空洞的机率，并可对焊锡表面进行清洗，使焊接空洞率得到有效控制并且焊接性能也得到改善。
本发明实施例的回流焊焊接方法所使用的焊接设备包括回流焊炉和超声波产生及控制系统。所述回流焊炉包括预热区、活性区、回流区和冷却区四个区域。回流焊炉在焊接时产生避免氧化的保护气氛。超声波产生及控制系统用以产生合适的超声波，并控制超声波的功率和作用时间。超声波加在处于回流区的待焊工件上，并且超声波的功率随工件重量加大而增大。超声波作用于工件上的时间为0.5～1.5分钟，具体时间可根据实际情况，通过改变工件传送带的速度及超声波作用的长度范围进行调整。
待焊工件装入回流焊炉后，通过传送带的传送作用依次经过回流焊炉内的预热区、活性区、回流区和冷却区四个区域进行处理。在待焊工件处于回流区的同时，超声波产生及控制系统产生功率为200～1000瓦的超声波，并将该超声波持续地加到待焊工件上使待焊工件振荡。经过一定时间后，待焊工件被送到冷却区进行冷却，焊锡凝固。
焊锡在回流区熔化并容易产生气泡，这些气泡在工件冷却后会形成空洞，影响焊接质量。在回流区加入超声波使待焊工件进行振荡后，液态焊锡中产生的气泡在超声波场中逐渐扩大，然后突然破灭。在急速的气泡崩溃过程中，气泡内出现高温高压，使气泡附近的液态焊锡中也形成局部强烈的激波，产生超声波空化作用。由于空化作用，存在于液态焊锡中的油脂等脏物被分散，并且被冲离焊锡表面，起到对焊锡表面的清洗作用。这样，焊接空洞率得到有效控制，焊接性能也得到改善。
其中下表以重量为39.4克的大电流IGBT(绝缘栅双极晶体管)芯片与陶瓷片的焊接为例对本实施例的实际应用效果进行说明，其中超声波作用在待焊工件上的时间为1.2分钟。
 
超声波功率 0瓦 100瓦 400瓦 200瓦
空洞率 22％ 7％ 8％ 1.5％
从上表中可见，对于重量为39.4克的工件，未加入超声波即超声波功率为零时，焊接空洞率高达到22％；加入超声波后焊接空洞率明显降低。在超声波功率适当的情况下，空洞率可低至1.5％。同时可以看出，对于重量为39.4克的工件，较为合适的超声波功率为200瓦，而超声波功率较低(100瓦)或较高(400瓦)时，焊接空洞率都会变大。
再以重量为95克的IMS(隔离金属衬底)的焊接为例对本实施例的实际应用效果进行说明，其中超声波作用在待焊工件上的时间为1.2分钟。
 
超声波功率 0瓦 100瓦 400瓦 300瓦
空洞率 15％ 9％ 8％ 1.5％
从上表中可见，对于重量为95克的工件，未加入超声波即超声波功率为零时，焊接空洞率高达到15％；，加入超声波后焊接空洞率明显降低。在超声波功率适当的情况下，空洞率可低至1.5％。同时可以看出，对于重量为95克的工件，较为合适的超声波功率为300瓦，而超声波功率较低(100瓦)或较高(400瓦)时，焊接空洞率都会变大。
再以重量为390克的陶瓷片与导热铜基板的焊接为例对本实施例的实际应用效果进行说明，其中超声波作用在待焊工件上的时间为1.2分钟。
 
超声波功率 0瓦 400瓦 1000瓦 800瓦
空洞率 20％ 9％ 8％ 3％
从上表中可见，对于重量为390克的工件，未加入超声波即超声波功率为零时，焊接空洞率高达到20％；加入超声波后焊接空洞率明显降低。在超声波功率适当的情况下，空洞率可低至3％。同时可以看出，对于重量为390克的工件，较为合适的超声波功率为800瓦，而超声波功率较低(400瓦)或较高(1000瓦)时，焊接空洞率都会变大。
本发明实施例在待焊工件处于回流焊炉的回流区时利用超声波使其振荡，使液态焊锡中的大部分气泡破灭，有效地减小焊接处形成焊接空洞的机率，并可对焊锡表面进行清洗，使焊接空洞率得到有效控制并且焊接性能也得到改善。
以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (7)

1、一种回流焊焊接方法，该方法先将待焊工件装入回流焊炉，再依次在回流焊炉的预热区、活性区、回流区和冷却区对待焊工件进行处理，其特征在于，在回流区对待焊工件进行处理的同时，加入超声波到回流区的待焊工件上使待焊工件振荡。
2、如权利要求1所述的回流焊焊接方法，其特征在于，所述超声波由超声波产生及控制系统产生并控制。
3、如权利要求1所述的回流焊焊接方法，其特征在于，所述超声波作用于待焊工件上的功率和时间是可控的。
4、如权利要求3所述的回流焊焊接方法，其特征在于，所述超声波作用于待焊工件上的功率随待焊工件重量加大而增大。
5、如权利要求1所述的回流焊焊接方法，其特征在于，所述回流焊炉在焊接时产生避免氧化的保护气氛。
6、如权利要求1所述的回流焊焊接方法，其特征在于，所述超声波的功率为200～1000瓦。
7、如权利要求1所述的回流焊焊接方法，其特征在于，所述超声波作用在工件上的时间为0.5～1.5分钟。
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