CN105458430A - 一种金属板接合体的制造方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种金属板接合体的制造方法。该制造方法包括如下步骤：涂抹步骤；第一加热步骤；调整助焊剂步骤和第二加热步骤。在第一加热步骤中，将涂抹有膏状钎焊焊料的金属板加热至钎焊焊料的熔点以上，可使助焊剂中的气化物挥发，可抑制空隙的产生。而且，钎焊焊料粒子表面的氧化物及金属板的氧化物与助焊剂一同浮现在钎焊焊料层的表面。并且，在助焊剂调整步骤中，去除浮现在钎焊焊料层表面上的低价金属氧化物和未反应的残留助焊剂，且通过调整钎焊所需的助焊剂量，可保证第二加热步骤中钎焊的质量。

Description

一种金属板接合体的制造方法

技术领域

本发明涉及一种金属板接合体的制造方法，属于金属加工领域。

背景技术

一直以来，在金属板之间进行钎焊连接时，需要在一个金属板上涂上膏状钎焊焊料，将金属板之间的接合面叠加之后，加热并熔化焊料从而钎焊连接金属板。膏状钎焊焊料是将钎焊焊料粉与助焊剂混合，并调节成粘度适当的材料。助焊剂中包含用于去除钎焊面的氧化物、防止再氧化所需的增粘树脂或清洁金属所需的活性剂、降低熔融焊料的表面张力所需的增稠剂及接合所需的溶剂等。在钎焊过程中，一旦膏状钎焊焊料被加热，包含在助焊剂中的有机溶剂等气化，钎焊层中有可能残留空隙。由于形成于钎焊层内的空隙会成为导致热阻增加或钎焊部强度降低的原因，现有技术中已开发出了防止在钎焊层内形成空隙的技术。

例如，专利文献1(特开昭62-131548号公报)中，公开了一种为了减少空隙产生，使排出气泡用的槽形成在与散热片连接的半导体芯片的钎焊接合面上的技术。

而且，专利文献2(特开2006-54227号公报)中，公开了钎焊接合电源模块等半导体芯片时，通过降低焊料熔融过程中环境空气的压力以减少空隙的方法。

专利文献3(特开平8-168876号公报)中，公开了钎焊接合电源模块等半导体芯片时，通过将金或银等惰性金属涂在钎焊接合面上，进行无焊剂接合，并减少空隙的方法。

还有，专利文献4(特开2000-68639号公报)中，公开了向基板钎焊电子部件的工艺中，进行预热，即在膏状钎焊焊料中的焊粉不熔融的温度下加热膏状钎焊焊料，使助焊剂中沸点低的成分蒸发，然后将电子部件安放在基板上，在焊粉的熔融温度下加热基板进行回流钎焊。

但是，专利文献1公开的方法中，必须增加制作形成槽所需的加工工艺，加工费会增加。而且，专利文献2公开的方法中，为了降低环境空气的压力，需要设置可控制环境压力的间歇式炉，需要高额的设备投资。专利文献3公开的方法中，因追加涂抹工艺而增加了加工成本，而且因使用昂贵的惰性金属无法避免材料成本的增加。专利文献4公开的方法中，虽然可使助焊剂中沸点低的成分蒸发，但有时膏状钎焊焊料内会残留多余的助焊剂。因此，在需要钎焊的接合面积大的情况下，进行回流钎焊时，从残留在膏状钎焊焊料的助焊剂产生空隙，空隙有可能集中从而增大。

发明内容

本发明的目的是提供一种金属板接合体的制造方法，本发明制造方法钎焊的接合面积大时，并且可使形成于钎焊层内的空隙减少。

本发明所提供的金属板接合体的制造方法，包括如下步骤：

(1)涂抹步骤：在至少1个金属板上涂抹膏状钎焊焊料，所述膏状钎焊焊料由钎焊焊料和助焊剂组成；

(2)第一加热步骤：将涂抹所述膏状钎焊焊料的所述金属板加热至所述钎焊焊料的熔点之上的温度；

(3)调整助焊剂步骤：调整熔覆镀层的表面上的所述助焊剂；所述熔覆镀层为经步骤(2)形成于所述金属板表面上镀层；

(4)第二加热步骤：将经上述处理的所述金属板与待接合的金属板接触之后，将所述膏状钎焊焊料加热至所述钎焊焊料的熔点之上的温度，则所述金属板相接合，即得到所述金属板接合体。

通常，在金属板之间放置膏状钎焊焊料的状态下一旦进行加热，包含在助焊剂中的有机溶剂等被气化，在钎焊层内有可能残留空隙。特别是，需要钎焊的接合面积大时，空隙之间会相互连接从而有可能产生大的空洞。

所述的制造方法中，所述制造方法将第一金属板和第二金属板进行接合，在所述第一金属板和所述第二金属板上均涂抹所述膏状钎焊焊料，在接合两者之前，分别将所述第一金属板和所述第二金属板上的膏状钎焊焊料加热至其熔点之上，能够确保提高钎焊的质量。

所述的制造方法中，步骤(1)中，在涂抹所述膏状钎焊焊料之前，在所述金属板上放置网格状掩模；涂抹所述膏状钎焊焊料之后，去掉所述掩模。

本发明中，将所述网格状掩模放置在所述金属板上，然后涂抹所述膏状钎焊焊料，之后，一旦从所述金属板上去掉所述网格状掩模，所述金属板上涂抹有所述网格状膏状钎焊焊料。涂抹成网格状的膏状钎焊焊料层之间形成槽。在步骤(4)中，从残留助焊剂产生的空隙，可经该槽移出。因此，不需要像现有技术中那样，特意进行形成排出气泡用槽所需的追加加工。另外，由于在本发明步骤(2)中将所述膏状钎焊焊料加热至熔点以上，可获得形成有网格状排出气泡用槽的钎焊焊料镀层。因此，在叠加需接合的两个金属板时，排出气泡用槽不会因金属板的重量而压坏，可确保排出气泡。

所述的制造方法中，步骤(3)中，所述调整步骤包括去除所述熔覆镀层的表面上的未反应的助焊剂的步骤。

步骤(3)中，通过清洗的方法去除所述熔覆镀层的表面上的未反应的所述助焊剂；能够抑制在步骤(4)中产生空隙。

所述的制造方法中，步骤(3)中，调整所述熔覆镀层的表面上的未反应的所述助焊剂之后，所述方法还包括涂抹所述助焊剂的步骤；所涂抹的助焊剂的量可根据情况选择，如：仅为使熔融钎焊焊料的表面张力降低所需部分的助焊剂量，抑制步骤(4)中产生钎焊缝隙的同时，可保证钎焊的质量。

本发明制造方法中，所述金属板即为本领域中常用的板，如铜制材料的板、铝制材料的板等；所述钎焊焊料为本领域中常用的焊料，如Sn-Bi粉、In粉、In-Sn粉等焊料；所述助焊剂为本领域中常用的助剂，如松香助焊剂、有机酸助焊剂、免清洗助焊剂等。

本发明金属接合体的制造方法中，由于在第一加热步骤中，将涂抹有膏状钎焊焊料的金属板加热至钎焊焊料的熔点以上，可使助焊剂中的气化物挥发，可抑制空隙的产生。而且，钎焊焊料粒子表面的氧化物及金属板的氧化物与助焊剂一同浮现在钎焊焊料层的表面。并且，在助焊剂调整步骤中，去除浮现在钎焊焊料层表面上的低价金属氧化物和未反应的残留助焊剂，且通过调整钎焊所需的助焊剂量，可保证第二加热步骤中钎焊的质量。

附图说明

图1为本发明具体实施方式中空调室外机的结构示意图。

图2为本发明实施例1的钎焊工艺图，其中，图2(a)表示涂抹步骤的示意图，图2(b)表示第一加热步骤的示意图，图2(c)表示调整助焊剂步骤的示意图，图1(d)表示第二加热步骤的示意图。

图3为本发明实施例2的钎焊工艺图，其中，图3(a)表示涂抹步骤的示意图，图3(b)表示第一加热步骤的示意图，图3(c)表示调整助焊剂步骤的示意图，图3(d)表示第二加热步骤的示意图。

图4为本发明实施例3的钎焊工艺图，其中，图4(a)表示涂抹步骤的示意图，图4(b)表示第一加热步骤的示意图，图4(c)表示调整助焊剂步骤的示意图，图4(d)表示第二加热步骤的示意图。

图中各标记如下：

1，11，12第一金属板、2，21，22第二金属板、3’，31’，32’槽、3a，31a，32a网格状膏状钎焊焊料层、3b，31b，32b网格状钎焊焊料的熔覆镀层、31c调整助焊剂步骤之后的网格状钎焊焊料熔覆镀层、41a平面状膏状钎焊焊料层、41b平面状钎焊焊料的熔覆镀层、41c调整助焊剂步骤之后的平面状钎焊焊料熔覆镀层、3d，31d，32d，41d接合层；

100空气调节装置的室外单元、110室外机箱、120制冷剂套、121制冷剂配管、130压缩机、140电器元件箱、150传热板、160室外风扇。

具体实施方式

下述实施例中所使用的实验方法如无特殊说明，均为常规方法。

下述实施例中所用的材料、试剂等，如无特殊说明，均可从商业途径得到。

下面详细介绍一下空调室外机的结构。

图1所表示的空气调节装置室外单元100的室外机壳110中，设置有安装有图中未示出的电子元件的电器元件箱140、通过制冷剂冷却电子元件的制冷剂套120、压缩机130、室外风扇160。制冷剂套120由金属制成的部件而成。用于使制冷剂流通的制冷剂配管121贯穿制冷剂套120中，在制冷剂套120与制冷剂配管121之间进行热交换。图1所示的示例中，制冷剂配管121在弯曲成U字形状的状态下贯穿制冷剂套120，与空气调节装置的制冷循环中的压缩机130相连。

而且，电器元件箱140中，安装有电子元件的部位上设置有板状传热板150。制冷剂套120与安装有传热板150的电子元件的面及相反侧面相连。根据这种结构，在电子元件上产生的热，经由传热板150传热至制冷剂套120，在制冷剂套120中向制冷剂配管121内的制冷剂放热。

此时，一旦制冷剂套120与传热板150之间存在缝隙，则无法进行恰当的热交换，从而无法获得期望的冷却效果。因此，可通过下述实施例1-3的钎焊方法接合制冷剂套120与传热板150，以提高制冷剂套120与传热板150之间的热交换率，可获得期望的冷却效果。

实施例1、第一种钎焊方法

图2为本实施例钎焊工艺图。

本实施例将铜制金属板进行接合。

首先，如图2(a)所示，在涂抹步骤中，在第一金属板1上放置网格状掩模并涂抹膏状钎焊焊料。膏状钎焊焊料是往钎焊焊料粉中添加助焊剂得到的，并调节成粘度适当的材料，本实施例中，膏状钎焊焊料由熔点为139℃的Sn-Bi和松香助焊剂组成，两者的质量比为3：2，粘度为200Pa·s。作为涂抹方法，具体利用丝网印刷或填充的任意一种涂抹方法。之后，从第一金属板1上去掉网格状掩模，第一金属板1上形成网格状膏状钎焊焊料层3a，网格状膏状钎焊焊料层3a上形成有槽3’。

对与第一金属板1相接合的第二金属板2，不进行膏状钎焊焊料的涂抹步骤。

之后，如图2(b)所示，在第一加热步骤中，将涂抹有网格状膏状钎焊焊料层3a的第一金属板1加热至钎焊焊料的熔点以上，本实施例中，用53分钟升温至153℃之后，维持28分钟。如上所述，一旦将第一金属板1加热至钎焊焊料的熔点139℃以上，包含于网格状膏状钎焊焊料层3a的助焊剂中的有机溶剂等则挥发。之后，一旦进行冷却，在第一金属板1的表面形成网格状钎焊焊料的熔覆镀层3b。而且，金属氧化物和未反应的残留助焊剂浮现在网格状钎焊焊料熔覆镀层3b的表面。

接下来，如图2(c)所示，在调整助焊剂步骤中，去除浮现在网格状钎焊焊料熔覆镀层3b表面上的金属氧化物和未反应的残留助焊剂。作为去除残留助焊剂的方法，本实施例采用清洁的方法。而且，根据状况，有时在去除上述残留助焊剂之后，还在网格状钎焊焊料熔覆镀层3b的表面仅涂抹所需部分的助焊剂。其结果，形成调整助焊剂之后的网格状钎焊焊料熔覆镀层3c。

最后，如图2(d)所示，在第二加热步骤中，使形成有网格状钎焊焊料熔覆镀层3c的第一金属板1的面与第二金属板2相接触之后，在与第一加热步骤相同的条件下进行加热，使钎焊焊料再次熔融，形成接合层3d，且使第一金属板1与第二金属板2相接合。在第二加热步骤中，也产生来自残留助焊剂的气化物。在这里，由于经过第一加热步骤在网格状钎焊焊料熔覆镀层3a上形成网格状排出气泡的槽3’，使需接合的第一金属板1与第二金属板2相叠加时，也不会出现排出气泡用槽3’因上述第一金属板1或第二金属板2的重量而压坏，可准确地排出气泡。

实施例2、第二种钎焊方法

图3为本实施例钎焊工艺图。

本实施例中金属板的材质和膏状钎焊焊料的材质与实施例1中相同。

首先，如图3(a)所示，在涂抹步骤中，往第一金属板11及第二金属板21涂抹膏状钎焊焊料。在第一金属板11上放置网格状掩模并涂抹膏状钎焊焊料。之后，一旦从第一金属板11去掉网格状掩模，第一金属板1上形成网格状膏状钎焊焊料层31a。网格状膏状钎焊焊料层31a上形成有槽31’。

另一方面，对第二金属板21，不放置网格状掩模涂抹膏状钎焊焊料。其结果，形成平面状膏状钎焊焊料层41a。

之后，如图3(b)所示，在第一加热步骤中，将涂抹有网格状膏状钎焊焊料层31a的第一金属板11和形成有平面状膏状钎焊焊料层41a的第二金属板21加热至钎焊焊料的熔点以上。通过将钎焊焊料加热至熔点以上，包含在网格状膏状钎焊焊料层31a、平面状膏状钎焊焊料层41a的助焊剂中的有机溶剂等挥发。之后，一旦进行冷却，在第一金属板11的表面形成网格状钎焊焊料熔覆镀层31b，在第二金属板21的表面形成平面状钎焊焊料熔覆镀层41b。而且，金属氧化物与未反应的残留助焊剂浮现在网格状钎焊焊料熔覆镀层31b及平面状钎焊焊料熔覆镀层41b的表面。

接下来，如图3(c)所示，在调整助焊剂步骤中，去除浮现在网格状钎焊焊料熔覆镀层31b及平面状钎焊焊料熔覆镀层41b表面上的金属氧化物和未反应的残留助焊剂。而且，根据状况，有时在去除上述残留助焊剂之后，还在网格状钎焊焊料熔覆镀层31b的表面及平面状钎焊焊料熔覆镀层41b的表面只涂抹所需部分的助焊剂。其结果，形成调整助焊剂之后的网格状钎焊焊料熔覆镀层31c及调整助焊剂之后的平面状钎焊焊料熔覆镀层41c。

最后，如图3(d)所示，在第二加热步骤中，使形成有网格状钎焊焊料熔覆镀层31的第一金属板11的面与形成有平面状钎焊焊料熔覆镀层41b的第二金属板21的面叠加。之后，加热至钎焊焊料的熔融温度以上的温度，熔合形成接合层31d和41d，实现第一金属板11与第二金属板21的接合。在第二加热步骤中，也产生来自残留助焊剂的气化物。在这里，由于存在第一加热步骤中形成于网格状钎焊焊料熔覆镀层31a上的网格状排出气泡用槽31’，即使是使需接合的第一金属板11与第二金属板21相叠加时，也不会出现排出气泡用槽31’因上述第一金属板11或第二金属板21的重量而压坏，可准确地排出气泡。

实施例3、第三种钎焊方法

图4为本实施例钎焊工艺图。

本实施例中金属板的材质和膏状钎焊焊料的材质与实施例1中相同，并对2块金属板进行相同的处理。

首先，如图4(a)所示，在涂抹步骤中，往第一金属板12及第二金属板22涂抹膏状钎焊焊料。在第一金属板12及第二金属板22上放置网格状掩模，并涂抹膏状钎焊焊料。之后，一旦从第一金属板12及第二金属板22去掉网格状掩模，则在第一金属板12及第二金属板22上分别形成网格状膏状钎焊焊料32a，网格状膏状钎焊焊料32a上形成有槽32’。

之后，如图4(b)所示，在第一加热步骤中，将涂抹有网格状膏状钎焊焊料32a的第一金属板12及第二金属板22加热至钎焊焊料的熔点以上。通过加热至钎焊焊料的熔点以上，包含于网格状膏状钎焊焊料32a的助焊剂中的有机溶剂等挥发。之后，一旦进行冷却，则在第一金属板12及第二金属板22的表面，分别形成网格状钎焊焊料熔覆镀层32b。而且，金属氧化物和未反应得残留助焊剂浮现在网格状钎焊焊料熔覆镀层32b的表面。

接下来，如图4(c)所示，在调整助焊剂步骤中，去除浮现在网格状钎焊焊料熔覆镀层32b的表面上的金属氧化物及未反应的残留助焊剂。而且，根据状况，有时在去除上述残留助焊剂之后，也可在网格状钎焊焊料熔覆镀层32b的表面仅涂抹所需部分的助焊剂。其结果，在第一金属板12及第二金属板22的表面，形成调整助焊剂之后的网格状钎焊焊料熔覆镀层32c。

最后，如图4(d)所示，在第二加热步骤中，使形成有网格状钎焊焊料熔覆镀层32的第一金属板12的面与形成有网格状钎焊焊料熔覆镀层32c的第2金属板22的面叠加。之后，加热至钎焊焊料的熔融温度以上的温度，形成接合层32d，实现第一金属板12与第二金属板22的接合。在第二加热步骤中，也产生来自残留助焊剂的气化物。在这里，由于存在第一加热步骤中形成于网格状钎焊焊料熔覆镀层32a上的网格状排出气泡用槽32’，即使是使需接合的第一金属板12与第二金属板22相叠加时，也不会出现排出气泡用槽32’因上述第一金属板12或第二金属板第二金属板22的重量而压坏，可准确地排出气泡。

Claims (6)

1.一种金属板接合体的制造方法，包括如下步骤：

(1)涂抹步骤：在至少1个金属板上涂抹膏状钎焊焊料，所述膏状钎焊焊料由钎焊焊料和助焊剂组成；

(2)第一加热步骤：将涂抹所述膏状钎焊焊料的所述金属板加热至所述钎焊焊料的熔点之上的温度；

(3)调整助焊剂步骤：调整熔覆镀层的表面上的所述助焊剂；所述熔覆镀层为经步骤(2)形成于所述金属板表面上镀层；

(4)第二加热步骤：将经上述处理的所述金属板与待接合的金属板接触之后，将所述膏状钎焊焊料加热至所述钎焊焊料的熔点之上的温度，则所述金属板相接合，即得到所述金属板接合体。

2.根据权利要求1所述的制造方法，其特征在于：所述制造方法将第一金属板和第二金属板进行接合，在所述第一金属板和所述第二金属板上均涂抹所述膏状钎焊焊料。

3.根据权利要求1或2所述的制造方法，其特征在于：步骤(1)中，在涂抹所述膏状钎焊焊料之前，在所述金属板上放置网格状掩模；涂抹所述膏状钎焊焊料之后，去掉所述掩模。

4.根据权利要求1-3中任一项所述的制造方法，其特征在于：步骤(3)中，所述调整步骤包括去除所述熔覆镀层表面上的未反应的助焊剂的步骤。

5.根据权利要求4所述的制造方法，其特征在于：步骤(3)中，通过清洗的方法去除所述熔覆镀层的表面上的未反应的所述助焊剂。

6.根据权利要求1-5中任一项所述的制造方法，其特征在于：步骤(3)中，调整所述熔覆镀层的表面上未反应的所述助焊剂之后，所述方法还包括涂抹所述助焊剂的步骤。