CN101524786B - 整流桥多层烧结焊接工艺 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种整流桥多层烧结焊接工艺，包括如下工艺步骤：a、翻转作业；b、取下石墨下模放于平台上，将待烧结的半成品从石墨上模水平转移至已取下的石墨下模上；c、用同一个石墨上模或多个石墨上模重复a步骤和b步骤，将二个或二个以上的石墨下模叠放，相邻两石墨下模之间设置有支撑分隔条，完成两层或两层以上的叠放作业；d、将叠放后的两层或两层以上的石墨模具送入烧结炉中，在烧结炉中烧结成型至少两片整流桥框架。本发明不需要较正流程，操作更为简单快捷，可克服框架不平整而导致的焊接不良，大大提高产品的合格率，一次可成型多片整流桥框架，在相同能耗的条件下提高了产能，不仅节约了能耗，并且减小了环境污染。
Description
技术领域
本发明涉及一种整流桥的烧结工艺，尤其涉及一种整流桥多层烧结焊接工艺，适用于整流桥两层及两层以上的烧结焊接。
背景技术
传统整流桥烧结工艺：将连接片安装入石墨模具内，在连接片上喷上酒精和松香形成的助焊剂，利用真空吸盘如筛盘吸附相应规格的焊片，将吸盘的定位柱放入石墨模具的定位孔内，关闭真空，使焊片落到连接片相应凸台上，再次喷上助焊剂于焊片上，使用真空吸笔将芯片按要求吸到焊片上，喷上助焊剂于芯片上，再重复使用真空吸盘在芯片上方放上相应规格的焊片，并喷上助焊剂，校正芯片及焊片位置，使之中心与连接片的凸台中心对齐，将框架轻轻放在在吸好芯片的连接片上，盖上石墨上模，连同上下模一并再轻轻送入烧结炉进行焊接。
采用上述传统整流桥烧结工艺主要存在以下不足：1、在整个工艺过程中两次使用焊片，使模具仅能在操作台上以缓慢的速度轻轻移动，否则会导致芯片与焊片大量错位，工作人员在操作时很不方便，生产效率极低。2、装配过程中模具必需要在各个工序中不停的周转移动，尽管均为缓慢且轻轻移动，但是也必然会导致部分的芯片与焊片错位，在烧结完成后，会产生较多的焊接不良和电性不良，使成型后的整流桥不符合产品要求，增加了生产成本。3、传统整流桥烧结工艺对框架的平整度要求较高，若框架有轻微的不平整则会导致至少1只产品焊接不良，故在焊接过程中需要用有一定重量的石墨上模来压平框架，这样导致在整个焊接过程中传热速度较慢，加之焊接材料焊片对高温时间要求较长，至少需要12分钟，因此烧结炉的链带只能以144.9cm/min缓慢的速度运行，且每2个模具需37mm的间隔，每小时最大产能仅70模，共960只，才能保证其焊接温度，导致设备利用率低，同时在整个烧结过程中，都需要氮气的保护，电能和氮气能耗居高不下，并且传统工艺中采用吸热最多且严重阻碍传热的石墨上模后，其焊接效果受到了影响。4、在装配过程中，长期使用助焊剂，不仅污染环境，并且使装配车间的空气质量不佳，影响操作工人的身体健康。5、传统的工艺在使用焊片的同时需喷上助焊剂，助焊剂的成分为酒精和松香，导致烧结好的框架上会残留大量松香，在后工序压塑前必需用酒精经行清洗，并烘干后方可压塑，严重影响了生产效率，增加了产品生产成本和工人劳动强度。
发明内容
本发明的目的在于克服现有传统整流桥烧结工艺存在的上述问题，提供一种整流桥多层烧结焊接工艺。本发明不需要较正流程，操作更为简单快捷，可克服框架不平整而导致的焊接不良，大大提高产品的合格率，一次可成型多片整流桥框架，在相同能耗的条件下提高了产能，不仅节约了能耗，并且减小了环境污染。
为实现上述目的，本发明采用的技术方案如下：
一种整流桥多层烧结焊接工艺，其特征在于包括如下工艺步骤：
a、将连接片安装入模具的石墨下模内，将锡膏均匀的刷在连接片和框架的凸点上，再将对应的芯片吸附在连接片凸点上，最后将已刷好锡膏的框架安放在已吸好芯片的连接片上形成待烧结的半成品，盖上平整的石墨上模，紧握上下石墨模具，翻转180°后放于平台上，完成翻转作业；
b、取下石墨下模放于平台上，将待烧结的半成品从石墨上模水平转移至已取下的石墨下模上；
c、用同一个石墨上模或多个石墨上模重复a步骤和b步骤，将二个或二个以上的石墨下模叠放，相邻两石墨下模之间设置有支撑分隔条，完成两层或两层以上的叠放作业；
d、将叠放后的两层或两层以上的石墨模具送入烧结炉中，在烧结炉中烧结成型至少两片整流桥框架。
所述d步骤中，烧结炉的传动链条的带速为184-187cm/min，烧结炉为至少包括5个加热温区，每个温区的加热温度大于或等于400℃。
所述d步骤中，待焊接半成品依次经过预热段、浸润段、熔化焊接段、合金结晶段和冷却段完成烧结成型。
所述待焊接半成品经过预热段时，预热段的始端温度从室温25℃逐渐上升到100℃，经过预热段的时间为3-5分钟。
所述待焊接半成品经过浸润段时，浸润段的始端温度从100℃逐渐上升到末端的300℃，经过浸润段的时间为7-9分钟。
所述待焊接半成品经过熔化焊接段时，熔化焊接段的始端温度从300℃上升到峰值温度375℃再逐渐降低到末端的300℃，经过熔化焊接段的时间为9-11分钟。
所述已焊接好的半成品经过合金结晶段时，合金结晶段的始端温度从300℃逐渐降低到末端的170℃，经过合金结晶段的时间为15-17分钟。
所述已焊接好的半成品经过冷却段时，冷却段的始端温度从170℃逐渐降低到末端的80℃-90℃，经过冷却段的时间为14-16分钟。
所述支撑分隔条为石墨条(或其他耐高温，且高温下不变形的材质)，设置在石墨下模的两端模架上，石墨条的长度需小于石墨下模的宽度。
采用本发明的有益效果在于：
一、本发明中，先用刷胶工装将锡膏均匀的刷在连接片和框架的凸点上，再利用真空吸笔将对应的芯片吸附在连接片凸点上，由于使用具有较大粘度的锡膏作为焊接材料，而锡膏具有较大的粘度，因此，不需要对吸附在连接片凸点上的芯片进行单独较正，还可进行翻转作业，与传统工艺相比，省去了校正的工序，使得操作更为简单快捷，同时模具也能在操作台上以较快的速度移动，且芯片也不易移位，使产品质量相应接不的得到了保证。
二、本发明中，先用刷胶工装将锡膏均匀的刷在连接片和框架的凸点上，再利用真空吸笔将对应的芯片吸附在连接片凸点上，因为锡膏具有较大的粘度，故在组装好后，可以翻转后再进行焊结，与传统工艺相比，本发明克服了因为框架不平整而导致的焊良，大大提高了产品的合格率。
三、本发明中，因锡膏中已含有助焊剂，且锡膏中含有的助焊剂不易挥发，因而在装配过程中，不再单独使用到助焊剂，减少了对车间环境的污染，使车间的空气质量也得到了大大改善。
四、本发明所采用的工艺在烧结时不再需要石墨上模的重量来提高框架的平整度，这样每焊结一片框架平均所需的热量将大幅度减少，故可以多层重叠后再进行焊接，在相同能耗的情况下，产能将是旧工艺产能的至少2倍以上，实现了低能耗高效率的生产。
五、传统工艺中，石墨上模的目的是利用其重力将不平整的框架压平，使之与石墨下模中的芯片和连接片紧贴，才能有较好的焊接，而本发明采用反面烧结，框架在最底层，连接片在框架上层的焊接方法，本方法中转变为了用连接片的平整度来决定焊接质量，从材料自身的物理特性出发，面积越小其平整度越佳，而连接片的面积仅占框架面积约1/50，其平整度较框架而言高了许多，因此，本发明在烧结时不采用石墨上模的焊接合格率也比传统的方式高出许多。
六、本发明在烧结前进行翻转，使框架在最底层，连接片在框架上层进行烧结，在烧结时去掉了传统工艺中吸热最多且严重阻碍传热的石墨上模，不仅焊接效果也不会受到影响，并且传热速度及所受热量大大提高，使焊接效果远远优于传统工艺，而且单只产品所需热量恒定，所以在相同的能耗下，采用多层可以烧结更多的产品。
七、本发明中由于焊接材料锡膏为免清洗材料，故在焊接完成后，则可立即投入下工序的生产，有利于提高生产效率。
八、本发明烧结炉的传动链条的带速为184-187cm/min，解决了传动链条过快或过慢影响产品烧结质量的问题，烧结炉为至少包括5个加热温区，每个温区的加热温度大于或等于400℃，当需要较高的温度时，可以采用两个或两个以上的加热温区，使温度达到需要的温度。
九、本发明中，待焊接半成品经过预热段时，预热段的始端温度从室温25℃逐渐上升到100℃，经过预热段的时间为3-5分钟，预热段温度上限为100℃，该温度下的焊接材料为预热适应阶段，用于活化锡膏中的活化剂，100℃为活化剂最活跃的温度，若超过此温度则会开始对焊接材料起催化作用。
十、本发明中，待焊接半成品经过浸润段时，浸润段的始端温度从100℃逐渐上升到末端的300℃，经过浸润段的时间为7-9分钟，末端温度为300℃，锡的熔点为280℃，300℃能保证锡处于完全熔融状态，超过300℃时，助焊成分开始挥发，进入合金状态，不利于后序工艺。
十一、本发明中，待焊接半成品经过熔化焊接段时，熔化焊接段的始端温度从300℃上升到峰值温度375℃再逐渐降低到末端的300℃，经过熔化焊接段的时间为9-11分钟，焊接温度上限为375℃，超过此温度被焊接的元器件可能被损坏，300℃为开始焊接温度，375℃为完全焊接的温度，当其温度降到300℃，焊接过程完成。
十二、本发明中，已焊接好的半成品经过合金结晶段时，合金结晶段的始端温度从300℃逐渐降低到末端的170℃，经过合金结晶段的时间为15-17分钟，结晶温度从300℃逐渐降低到170℃，焊接材料在300℃以下时，其内部分子开始有序排列并结晶，当温度低于170℃时，焊接材料的分子不足以获得足够的能量来进行排序。
十三、本发明中，已焊接好的半成品经过冷却段时，冷却段的始端温度从170℃逐渐降低到末端的80℃--90℃，经过冷却段的时间为14--16分钟，使结晶后的产品能充分冷却，保证了操作员工使后序工序能顺利进行。
十四、本发明中，支撑分隔条为石墨条，或其他耐高温，且高温下不变形的材质，设置在石墨下模的两端模架上，石墨条的长度需小于石墨下模的宽度，具有加强筋和隔离的作用，保证了整个工艺平稳的进行。
附图说明
图1为本发明采用两层烧结时叠放的结构示意图
图中标记为：1、连接片，2、石墨下模，3、锡膏，4、框架，5、芯片，6、支撑分隔条。
具体实施方式
实施例1
一种整流桥多层烧结焊接工艺，包括如下工艺步骤：
a、将连接片1安装入模具的石墨下模2内，用刷胶工装将锡膏3均匀的刷在连接片1和框架4的凸点上，再利用真空吸笔将对应的芯片5吸附在连接片1凸点上，最后将已刷好锡膏3的框架4安放在已吸好芯片5的连接片1上形成待烧结的半成品，盖上平整的石墨上模，紧握上下石墨模具，翻转180°后放于平台上，完成翻转作业；
b、取下石墨下模2放于平台上，将待烧结的半成品从石墨上模水平转移至已取下的石墨下模2上；
c、用同一个石墨上模或多个石墨上模重复a步骤和b步骤，将二个石墨下模叠放，相邻两石墨下模之间设置有支撑分隔条6，完成两层叠放作业；
d、将叠放后的两层石墨模具送入烧结炉中，在烧结炉中烧结成型两片整流桥框架。
本发明d步骤中，烧结炉的传动链条的带速为184cm/min，烧结炉包括5个加热温区，每个温区的加热温度为400℃。待焊接半成品依次经过升温段、浸润段、熔化焊接段、合金结晶段和冷却段完成烧结成型。
待焊接半成品经过预热段时，预热段的始端温度从室温25℃逐渐上升到100℃，经过预热段的时间为3分钟。
待焊接半成品经过浸润段时，浸润段的始端温度从100℃逐渐上升到末端的300℃，经过浸润段的时间为7分钟。
待焊接半成品经过熔化焊接段时，熔化焊接段的始端温度从300℃上升到峰值温度375℃再逐渐降低到末端的300℃，经过熔化焊接段的时间为9分钟。
已焊接好的半成品经过合金结晶段时，合金结晶段的始端温度从300℃逐渐降低到末端的170℃，经过合金结晶段的时间为15分钟。
已焊接好的半成品经过冷却段时，冷却段的始端温度从170℃逐渐降低到末端的80℃，经过冷却段的时间为14分钟。
支撑分隔条为石墨条或其他耐高温，且高温下不变形的材质，设置在石墨下模的两端模架上，石墨条的长度需小于石墨下模的宽度。
本专利所涉及的预热温度上限为100℃，该温度下的焊接材料为预热适应阶段，用于活化锡膏中的活化剂，100℃为活化剂最活跃的温度，若超过此温度则会开始对焊接材料起催化作用。
浸润段末端温度为300℃，锡的熔点为280℃，300℃能保证锡处于完全熔融状态，超过300℃时，助焊成分开始挥发，进入了合金状态。
熔化焊接段温度上限为375℃，超过此温度被焊接的元器件可能被损坏，300℃为开始合金温度，375℃为完全合金的温度，当其温度降到300℃，合金过程完成。
合金结晶段温度为从始端的300℃逐渐降低到170℃，焊接材料在300℃以下时，其内部分子开始有序排列并结晶，当温度低于170℃时，焊接材料的分子不足以获得足够的能量来进行排序。
实施例2
一种整流桥多层烧结焊接工艺，包括如下工艺步骤：
a、将连接片安装入模具的石墨下模内，用刷胶工装将锡膏均匀的刷在连接片和框架的凸点上，再利用真空吸笔将对应的芯片吸附在连接片凸点上，最后将已刷好锡膏的框架安放在已吸好芯片的连接片上形成待烧结的半成品，盖上平整的石墨上模，紧握上下石墨模具，翻转180°后放于平台上，完成翻转作业；
b、取下石墨下模放于平台上，将待烧结的半成品从石墨上模水平转移至已取下的石墨下模上；
c、用同一个石墨上模或多个石墨上模重复a步骤和b步骤，将三个的石墨下模叠放，相邻两石墨下模之间设置有支撑分隔条，完成三层叠放作业；
d、将叠放后的三片以上的石墨模具送入烧结炉中，在烧结炉中烧结成型三片整流桥框架。
d步骤中，烧结炉的传动链条的带速为187cm/min，烧结炉为包括6个加热温区，每个温区的加热温度为500℃，根据需要，可将两个加热温区设置为向熔化焊接段提供温度。待焊接半成品依次经过预热段、浸润段、熔化焊接段、合金结晶段和冷却段完成烧结成型。
待焊接半成品经过预热段时，预热段的始端温度从室温25℃逐渐上升到100℃，经过预热段的时间为5分钟。
待焊接半成品经过浸润段时，浸润段的始端温度从100℃逐渐上升到末端的300℃，经过浸润段的时间为9分钟。
待焊接半成品经过熔化焊接段时，熔化焊接段的始端温度从300℃上升到峰值温度375℃再逐渐降低到末端的300℃，经过熔化焊接段的时间为11分钟。
已焊接好的半成品经过合金结晶段时，合金结晶段的始端温度从300℃逐渐降低到末端的170℃，经过合金结晶段的时间为17分钟。
已焊接好的半成品经过冷却段时，冷却段的始端温度从170℃逐渐降低到末端的90℃，经过冷却段的时间为16分钟。
支撑分隔条为石墨条，或其他耐高温，且高温下不变形的材质，设置在石墨下模的两端模架上，石墨条的长度需小于石墨下模的宽度。
实施例3
一种整流桥多层烧结焊接工艺，包括如下工艺步骤：
a、将连接片安装入模具的石墨下模内，用刷胶工装将锡膏均匀的刷在连接片和框架的凸点上，再利用真空吸笔将对应的芯片吸附在连接片凸点上，最后将已刷好锡膏的框架安放在已吸好芯片的连接片上形成待烧结的半成品，盖上平整的石墨上模，紧握上下石墨模具，翻转180°后放于平台上，完成翻转作业；
b、取下石墨下模放于平台上，将待烧结的半成品从石墨上模水平转移至已取下的石墨下模上；
c、用同一个石墨上模或多个石墨上模重复a步骤和b步骤，将五个石墨下模叠放，相邻两石墨下模之间设置有支撑分隔条，完成五层叠放作业；
d、将叠放后的五层石墨模具送入烧结炉中，在烧结炉中烧结成型五片整流桥框架。
d步骤中，烧结炉的传动链条的带速为185cm/min，烧结炉包括7个加热温区，每个温区的加热温度为600℃，根据需要的温度高低，对经过的工艺段设置一个或多个加热温区。待焊接半成品依次经过预热段、浸润段、熔化焊接段、合金结晶段和冷却段完成烧结成型。
待焊接半成品经过预热段时，预热段的始端温度从室温25℃逐渐上升到100℃，经过预热段的时间为4分钟。
待焊接半成品经过浸润段时，浸润段的始端温度从100℃逐渐上升到末端的300℃，经过浸润段的时间为8分钟。
待焊接半成品经过熔化焊接段时，熔化焊接段的始端温度从300℃上升到峰值温度375℃再逐渐降低到末端的300℃，经过熔化焊接段的时间为10分钟。
已焊接好的半成品经过合金结晶段时，合金结晶段的始端温度从300℃逐渐降低到末端的170℃，经过合金结晶段的时间为16分钟。
已焊接好的半成品经过冷却段时，冷却段的始端温度从170℃逐渐降低到末端的85℃，经过冷却段的时间为15分钟。
支撑分隔条为石墨条，或其他耐高温，且高温下不变形的材质，设置在石墨下模的两端模架上，石墨条的长度需小于石墨下模的宽度。
实施例4
一种整流桥多层烧结焊接工艺，包括如下工艺步骤：
a、将连接片安装入模具的石墨下模内，用刷胶工装将锡膏均匀的刷在连接片和框架的凸点上，再利用真空吸笔将对应的芯片吸附在连接片凸点上，最后将已刷好锡膏的框架安放在已吸好芯片的连接片上形成待烧结的半成品，盖上平整的石墨上模，紧握上下石墨模具，翻转180°后放于平台上，完成翻转作业；
b、取下石墨下模放于平台上，将待烧结的半成品从石墨上模水平转移至已取下的石墨下模上；
c、用同一个石墨上模或多个石墨上模重复a步骤和b步骤，将七个石墨下模叠放，相邻两石墨下模之间设置有支撑分隔条，完成七层叠放作业；
d、将叠放后的七层石墨模具送入烧结炉中，在烧结炉中烧结成型七片整流桥框架。
d步骤中，烧结炉的传动链条的带速为184-187cm/min，烧结炉为包括8个加热温区，每个温区的加热温度为450℃，根据需要的温度高低，对经过的工艺段设置一个或多个加热温区，例如，熔化焊接段需要较高的温度，则可设置三个加热温区为熔化焊接段提供需要的温度。待焊接半成品依次经过预热段、浸润段、熔化焊接段、合金结晶段和冷却段完成烧结成型。
待焊接半成品经过预热段时，预热段的始端温度从室温25℃逐渐上升到100℃，经过预热段的时间为3.5分钟。
待焊接半成品经过浸润段时，浸润段的始端温度从100℃逐渐上升到末端的300℃，经过浸润段的时间为8.5分钟。
待焊接半成品经过熔化焊接段时，可将熔化焊接段的温度保持在300℃-375℃，即熔化焊接段的温度可设置为恒定温度，如设置在300℃，也可恒定设置在375℃，还可恒定设置在330℃，只要在300℃-375℃这一范围内即可，经过熔化焊接段的时间为9.5分钟。
已焊接好的半成品经过合金结晶段时，合金结晶段的始端温度从300℃逐渐降低到末端的170℃，经过合金结晶段的时间为15.5分钟。
已焊接好的半成品经过冷却段时，冷却段的始端温度从170℃逐渐降低到末端的89℃，经过冷却段的时间为15.5分钟。
支撑分隔条为石墨条，或其他耐高温，且高温下不变形的材质，设置在石墨下模的两端模架上，石墨条的长度需小于石墨下模的宽度。
以上所述的仅是本发明的优选实施方式。应当指出，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，无需经过创造性劳动就能够联想到的技术特征，还可以做出若干变型和改进，这些变化显然都应视为等同特征，仍属于本发明专利的保护范围。
Claims (9)
1.一种整流桥多层烧结焊接工艺，其特征在于包括如下工艺步骤：
a、将连接片安装入模具的石墨下模内，将锡膏均匀的刷在连接片和框架的凸点上，再将对应的芯片吸附在连接片凸点上，最后将已刷好锡膏的框架安放在已吸好芯片的连接片上形成待烧结的半成品，盖上平整的石墨上模，紧握上下石墨模具，翻转180°后放于平台上，完成翻转作业；
b、取下石墨下模放于平台上，将待烧结的半成品从石墨上模水平转移至已取下的石墨下模上；
c、用同一个石墨上模或多个石墨上模重复a步骤和b步骤，将二个以上的石墨下模叠放，相邻两石墨下模之间设置有支撑分隔条，完成两层以上的叠放作业；
d、将叠放后的两层以上的石墨模具送入烧结炉中，在烧结炉中烧结成型至少两片整流桥框架。
2.根据权利要求1所述的整流桥多层烧结焊接工艺，其特征在于：所述d步骤中，烧结炉的传动链条的带速为184-187cm/min，烧结炉为至少包括5个加热温区，每个温区的加热温度大于或等于400℃。
3.根据权利要求1所述的整流桥多层烧结焊接工艺，其特征在于：所述d步骤中，待烧结的半成品依次经过预热段、浸润段、熔化焊接段、合金结晶段和冷却段完成烧结成型。
4.根据权利要求3所述的整流桥多层烧结焊接工艺，其特征在于：所述待烧结的半成品经过预热段时，预热段的始端温度从室温25℃逐渐上升到100℃，经过预热段的时间为3-5分钟。
5.根据权利要求3所述的整流桥多层烧结焊接工艺，其特征在于：所述待烧结的半成品经过浸润段时，浸润段的始端温度从100℃逐渐上升到末端的300℃，经过浸润段的时间为7-9分钟。
6.根据权利要求3所述的整流桥多层烧结焊接工艺，其特征在于：所述待烧结的半成品经过熔化焊接段时，熔化焊接段的始端温度从300℃上升到峰值温度375℃再逐渐降低到末端的300℃，经过熔化焊接段的时间为9-11分钟。
7.根据权利要求3所述的整流桥多层烧结焊接工艺，其特征在于：已烧结焊接好的半成品经过合金结晶段时，合金结晶段的始端温度从300℃逐渐降低到末端的170℃，经过合金结晶段的时间为15-17分钟。
8.根据权利要求3所述的整流桥多层烧结焊接工艺，其特征在于：所述已烧结焊接好的半成品经过冷却段时，冷却段的始端温度从170℃逐渐降低到末端的80℃--90℃，经过冷却段的时间为14--16分钟。
9.根据权利要求1-8任一所述的整流桥多层烧结焊接工艺，其特征在于：所述支撑分隔条为石墨条，设置在石墨下模的两端模架上，石墨条的长度需小于石墨下模的宽度。
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