CN103920956B - 一种回流工艺焊接方法 - Google Patents

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Abstract

一种回流工艺焊接方法，包括以下步骤：步骤一、通过钢网印刷将锡膏印置于底板上，所述锡膏的尺寸与待焊接工件的尺寸相同；步骤二、将印置有锡膏的底板进行回流焊接，在底板上形成合金焊接层，所述底板表面上附有锡膏内析出的助焊剂；步骤三、清洗底板，去除底板表面上锡膏析出的助焊剂；步骤四、在合金焊接层的表面涂覆助焊剂，将待焊接工件安置于涂覆有助焊剂的合金焊接层上；步骤五、再次进行回流焊接；其中，所述锡膏的熔点温度为基准温度N℃。与现有技术相比，本发明工艺方法操作更方便，成本更低廉，并且避免了回流过程中助焊剂造成的污染，尤其适用于具有大面积接触面的表面焊接。

Description

一种回流工艺焊接方法
技术领域
本发明属于电子制造技术领域，尤其涉及用于焊接电路板与底板或贴片元件与电路板的一种回流工艺焊接方法。
背景技术
在电子制造业中，大量的表面组装组件(SMA)采用回流焊工艺进行焊接。回流焊接是表面贴装技术(SurfaceMountedTechnology，简称SMT)特有的重要工艺，也是一种常用的将各部件连接到电路板上的工艺，回流焊接工艺质量的优劣不仅影响正常生产，也会影响最终产品的质量和可靠性。回流焊接是指采用加热设备通过重新熔化预先分配到印制板焊盘上的膏状软钎焊料(锡膏)，实现表面贴装元器件焊端或引脚与印制板焊盘之间机械与电气连接的软钎焊，从而实现具有一定可靠性的电路功能，主要适用于表面贴装元器件与印制板的焊接。
通常将回流焊接工艺分为4个阶段：1)预热段：将电路板和元件的温度从环境温度提升到所须的活性温度，该阶段的目的是把室温的电路板尽快预热升温，以达到第二个特定目标，升温速率要控制在适当范围以内，如果过快，会产生热冲击，电路板和元件都可能受损，如陶瓷电容的细微裂纹；过慢，锡膏会感温过度，导致溶剂挥发不充分，影响焊接质量；2)保温段：保温段是指温度从120℃-150℃升至焊膏熔点的区域，该阶段的目的是使SMA内各元件的温度趋于稳定，尽量减少温差，在这个区域里给予足够的时间使较大元件的温度赶上较小元件，并保证焊膏中的助焊剂得到充分挥发，到保温段结束，焊盘、焊料球及元件引脚上的氧化物被除去，整个电路板的温度达到平衡；3)回流段：该阶段温度迅速上升，将电路板的温度从活性温度提高到峰值温度，使焊锡膏达到熔化状态，液态焊锡对电路板的焊盘、元器件端头和引脚润湿、扩散、漫流或回流混合形成焊锡接点；4)冷却段：在该阶段中焊膏的锡合金粉末已经熔化并充分润湿被连接表面，焊点凝固后即完成整个回流焊。
采用现有的锡膏回流焊接工艺对功率模块的底板和DBC电路板进行焊接的过程中，若电路板距离底板两侧边缘距离较小时，容易导致大量助焊剂溢流到底板背面，而高温下助焊剂产生的一些有机物分子会渗进底板的镀镍层中，造成底板表面被污染，所造成的这种底板污染无法清洗，从而会导致产品外观不良，质量和可靠性也受到影响。
为了解决助焊剂溢出对底板造成污染的问题，目前在电路板与底板锡膏回流焊接工艺中，增加了在电路板周围手动点胶涂敷阻焊材料的工序，以阻焊材料来防止助焊剂溢出，在回流结束后再将阻焊材料清除。增加阻焊材料虽然可以在一定程度上避免助焊剂溢出，但是电路板周围涂敷阻焊材料不但操作不方便，效率低，另一方面由于增加了工序和材料，使得材料成本和劳动力成本都会提高，无法降低生产成本。
发明内容
本发明的目的是提供一种可以解决助焊剂在回流焊过程中溢出造成底板污染问题的回流工艺焊接方法。
为了实现上述目的，本发明采取如下的技术解决方案：
一种回流工艺焊接方法，包括以下步骤：
步骤一、通过钢网印刷将锡膏印置于底板上，所述锡膏的尺寸与待焊接工件的尺寸相同；
步骤二、将印置有锡膏的底板进行回流焊接，在底板上形成合金焊接层，所述底板表面上附有锡膏内析出的助焊剂；
步骤三、清洗底板，去除底板表面上锡膏析出的助焊剂；
步骤四、在合金焊接层的表面涂覆助焊剂，将待焊接工件安置于涂覆有助焊剂的合金焊接层上；
步骤五、再次进行回流焊接；
其中，所述锡膏的熔点温度为基准温度N℃。
优选的，步骤二中回流焊接的温度设定为N℃至(N+5)℃。
优选的，步骤五中再次回流焊接的温度设定为(N+25)℃至(N+35)℃
优选的，在步骤四中助焊剂的涂覆面积为合金焊接层面积的85％～95％。
优选的，在步骤四中使用的助焊剂为液体助焊剂。
本发明的方法中采用两次回流焊对元器件进行焊接，步骤二的第一次回流焊仅对印置了锡膏的底板进行回流焊接，目的在于使底板上形成合金焊接层，并且可以将底板上锡膏析出的多余的助焊剂除去，然后在合金焊接层的表面涂覆少量助焊剂，保证合金焊接层的润湿性，再将待焊接工件安置于合金焊接层上进行第二次回流焊接，由于涂覆的助焊剂量少，在第二次回流焊接时涂覆的助焊剂可全部挥发，不会产生有机物分子对底板造成污染。与现有技术相比，由于现有技术采用的锡膏，锡膏是一种混合物，在高温回流过程中会析出别的物质从而引入污染，而本发明在第二次高温回流焊前已将锡膏中的其它物质除去，由此解决助焊剂的污染问题。
附图说明
图1为本发明方法的流程图；
图2为印刷了锡膏后底板的结构示意图；
图3为第一次回流焊后底板上形成合金焊接层的结构示意图；
图4为在合金焊接层上涂覆助焊剂的结构示意图；
图5为第二次回流焊后的结构示意图。
以下结合附图对本发明的具体实施方式作进一步详细的说明。
具体实施方式
实施例1
直接接合铜基板是使用DBC(DirectBondedCopper)技术将铜箔直接烧结在陶瓷表面而制成的一种电子基础材料。由于覆铜陶瓷基板具有极好的热循环性、形状稳定、刚性好、导热率高、可靠性高，覆铜面可以刻蚀出各种图形的特点，并且它是一种无污染、无公害的绿色产品，使用温度相当广泛，可以从-55℃～850℃，热膨胀系数接近于硅，其应用领域十分广泛：可用于半导体致冷器、电子加热器，大功率电力半导体模块，功率控制电路、功率混合电路、智能功率组件，高频开关电源、固态继电器，汽车电子、航天航空及军用电子组件，太阳能电池板组件，电讯专用交换机、接收系统，激光等多项工业电子领域。
DBC基板是功率模块上标准的电路板材料，以下以功率模块中DBC基板和底板的焊接为例对本发明的回流工艺焊接方法作详细说明。
结合图1，本发明工艺方法包括以下步骤：
步骤一、如图2所示，首先通过钢网印刷将锡膏2印置于功率模块的底板1上，所述锡膏的尺寸(亦即印刷钢网上印刷孔的尺寸)与待焊接DBC基板4(待焊接工件)的尺寸相同；
步骤二、将印置有锡膏2的底板1送入回流焊机或回流炉中进行回流焊接，将所用锡膏的熔点温度定义为基准温度N℃，本次回流焊的回流焊接温度比基准温度N℃高0℃～5℃，即将本次回流焊接温度设定为N℃至(N+5)℃；由于锡膏是合金粉末和助焊剂的混合物，其中的合金粉末颗粒(细小的金属球)由助焊剂包裹着，如图3所示，本次回流焊接使锡膏2在底板1上形成厚度均匀的合金焊接层2’，同时经过回流焊接后，在底板1表面上会附有锡膏内析出的助焊剂；
步骤三、清洗底板，对形成合金焊接层2’的底板1进行清洗以便去除底板表面上锡膏析出的助焊剂；
步骤四、如图4所示，在经清洗后的底板1的合金焊接层2’的表面涂覆助焊剂3，将DBC基板4安置于涂覆了助焊剂3的合金焊接层2’上；其中，助焊剂的涂覆面积为合金焊接层2’面积的85％，在合金焊接层2’的表面涂覆助焊剂3可以充分增加合金焊接层2’的润湿性，以增加底板1与DBC基板4间焊接的可靠性；
步骤五、再次进行回流焊接，本次回流焊的回流焊接温度比基准温度N℃高25℃～35℃，即将本次回流焊接温度设定为(N+25)℃至(N+35)℃，如图5所示，本次回流焊后DBC基板4与底板1焊接在一起，完成焊接。
实施例2
本实施例与实施例1不同的地方在于：在步骤四中助焊剂的涂覆面积为合金焊接层面积的90％。
实施例3
本实施例与前述实施例不同的地方在于：在步骤四中所使用的助焊剂为液体助焊剂，液体助焊剂与固体助焊剂相比，表面涂覆效率高，容易操作，且均匀性好，比重偏轻。在回流焊过程中液体助焊剂会以气态形式出现，因此不会出现助焊剂的残留，效果更好。本实施例中采用的液体助焊剂为ALPHA公司的型号为NCX-FS的助焊剂。
由以上的技术方案可知，本发明方法采用两次回流焊接的方法对元器件进行焊接，在进行步骤二的第一次回流焊接时，回流焊接温度设定在基准温度N℃(即所用锡膏的熔点温度)附近，由于此次回流焊接温度设定不高，在回流焊接结束后进行清洗时，锡膏中的助焊剂并没有经过高温，其中的有机物分子并没有渗进底板镍层中，因此锡膏中析出的助焊剂可以清洗干净，不会对底板造成污染；第一次回流焊接结束后锡膏在底板上形成厚度均匀的合金焊接层，在进行步骤五的再次回流焊接之前先在合金焊接层的表面涂敷少量助焊剂，然后再通过再次回流焊接使元器件焊接在一起，整个回流焊接过程中没有助焊剂的挥发，从而解决了底板外观污染的难题，并且产品无需再次清洗。与现有技术相比，本发明工艺方法操作更方便，成本更低廉，并且避免了回流过程中助焊剂造成的污染，尤其适用于具有大面积接触面的表面焊接。
以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非对其限制，尽管参照上述实施例对本发明进行了详细的说明，所属领域的普通技术人员应当理解，依然可以对本发明的具体实施方式进行修改或者等同替换，而未脱离本发明精神和范围的任何修改或者等同替换，其均应涵盖在本发明技术方案的范围内。

Claims (3)

1.一种回流工艺焊接方法，其特征在于，包括以下步骤：
步骤一、通过钢网印刷将锡膏印置于底板上，所述锡膏的尺寸与待焊接工件的尺寸相同，所述锡膏的熔点温度为基准温度N℃；
步骤二、将印置有锡膏的底板进行回流焊接，在底板上形成合金焊接层，所述底板表面上附有锡膏内析出的助焊剂；
步骤三、清洗底板，去除底板表面上锡膏析出的助焊剂；
步骤四、在合金焊接层的表面涂覆助焊剂，将待焊接工件安置于涂覆有助焊剂的合金焊接层上；
步骤五、再次进行回流焊接，
其中步骤二中回流焊接的温度设定为N℃至(N+5)℃，
步骤五中再次回流焊接的温度设定为(N+25)℃至(N+35)℃。
2.如权利要求1所述的回流工艺焊接方法，其特征在于：步骤四中助焊剂的涂覆面积为合金焊接层面积的85％～95％。
3.如权利要求1至2中任何一项所述的回流工艺焊接方法，其特征在于：步骤四中使用的助焊剂为液体助焊剂。
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Families Citing this family (13)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN105458430A (zh) * 2014-09-03 2016-04-06 清华大学 一种金属板接合体的制造方法
CN105007695B (zh) * 2015-07-29 2018-06-19 无锡市同步电子制造有限公司 一种印制板加工中的lga焊接工艺方法
DE102015114521B4 (de) * 2015-08-31 2018-07-26 Infineon Technologies Ag Verfahren zum Auflöten eines Isoliersubstrats auf einen Träger
CN105234516A (zh) * 2015-10-14 2016-01-13 桂林市味美园餐饮管理有限公司 一种电子元器件印制电路板回流焊工艺
CN105562863B (zh) * 2016-02-02 2019-02-26 青岛歌尔声学科技有限公司 一种器件焊接方法
CN109926749B (zh) * 2017-12-19 2021-10-08 昆山万盛电子有限公司 一种应用于贴片电容的焊接材料、制备方法及焊接方法
CN108145268A (zh) * 2018-01-19 2018-06-12 南京利景盛电子有限公司 基于空气回流的pcb板与金属壳体对焊的焊接工艺
CN108012456A (zh) * 2018-01-19 2018-05-08 南京利景盛电子有限公司 一种金属异型腔体内底面印膏搪锡工艺
CN110666278A (zh) * 2019-09-03 2020-01-10 中国航空工业集团公司西安飞行自动控制研究所 一种油滤滤网搪锡方法
CN113438825A (zh) * 2021-06-30 2021-09-24 江西省兆驰光电有限公司 一种smt贴片方法及led封装器件
CN113745169B (zh) * 2021-07-23 2023-10-24 中国电子科技集团公司第二十九研究所 多腔槽ltcc基板与封装盒体焊接结构及方法
CN115709349A (zh) * 2021-08-20 2023-02-24 北京小米移动软件有限公司 锡粉、锡粉的制备方法、锡膏、电路板的焊接方法及电路板
CN113695695A (zh) * 2021-09-27 2021-11-26 东莞市大为新材料技术有限公司 用于半导体芯片焊接锡膏的方法

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN101121214A (zh) * 2006-08-11 2008-02-13 中芯国际集成电路制造(上海)有限公司 清除芯片以及铅锡合金凸点表面助焊剂的方法
CN101322232A (zh) * 2005-12-08 2008-12-10 英特尔公司 焊料设置及薄芯片热界面材料的热处理
CN102773575A (zh) * 2012-07-17 2012-11-14 贵州航天电子科技有限公司 一种微波印制板与垫块焊接工艺方法

Family Cites Families (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6713318B2 (en) * 2001-03-28 2004-03-30 Intel Corporation Flip chip interconnection using no-clean flux
US6780225B2 (en) * 2002-05-24 2004-08-24 Vitronics Soltec, Inc. Reflow oven gas management system and method

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN101322232A (zh) * 2005-12-08 2008-12-10 英特尔公司 焊料设置及薄芯片热界面材料的热处理
CN101121214A (zh) * 2006-08-11 2008-02-13 中芯国际集成电路制造(上海)有限公司 清除芯片以及铅锡合金凸点表面助焊剂的方法
CN102773575A (zh) * 2012-07-17 2012-11-14 贵州航天电子科技有限公司 一种微波印制板与垫块焊接工艺方法

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