CN107498127A - 一种旋转预热摩擦微焊接方法 - Google Patents
一种旋转预热摩擦微焊接方法 Download PDFInfo
- Publication number
- CN107498127A CN107498127A CN201710763510.8A CN201710763510A CN107498127A CN 107498127 A CN107498127 A CN 107498127A CN 201710763510 A CN201710763510 A CN 201710763510A CN 107498127 A CN107498127 A CN 107498127A
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- solder
- chopper
- welded
- depth
- micro
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Granted
Links
Classifications
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- B23K—SOLDERING OR UNSOLDERING; WELDING; CLADDING OR PLATING BY SOLDERING OR WELDING; CUTTING BY APPLYING HEAT LOCALLY, e.g. FLAME CUTTING; WORKING BY LASER BEAM
- B23K1/00—Soldering, e.g. brazing, or unsoldering
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- B23K—SOLDERING OR UNSOLDERING; WELDING; CLADDING OR PLATING BY SOLDERING OR WELDING; CUTTING BY APPLYING HEAT LOCALLY, e.g. FLAME CUTTING; WORKING BY LASER BEAM
- B23K1/00—Soldering, e.g. brazing, or unsoldering
- B23K1/20—Preliminary treatment of work or areas to be soldered, e.g. in respect of a galvanic coating
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- B23K—SOLDERING OR UNSOLDERING; WELDING; CLADDING OR PLATING BY SOLDERING OR WELDING; CUTTING BY APPLYING HEAT LOCALLY, e.g. FLAME CUTTING; WORKING BY LASER BEAM
- B23K20/00—Non-electric welding by applying impact or other pressure, with or without the application of heat, e.g. cladding or plating
- B23K20/12—Non-electric welding by applying impact or other pressure, with or without the application of heat, e.g. cladding or plating the heat being generated by friction; Friction welding
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- Pressure Welding/Diffusion-Bonding (AREA)
Abstract
一种旋转预热摩擦微焊接方法,涉及一种焊接方法。为了克服目前微连接领域采用软钎焊、热压焊等技术进行连接时存在连接温度高于钎料熔点、对微互连结构热冲击影响大的问题。本发明先采用细径劈刀夹持钻头在钎料中形成预定深度的定位孔;然后采用细径劈刀夹持待焊件,使劈刀带动待焊件以转速V1、轴向进给速度V0钻入定位孔中,钻入深度L1停止轴向进给,提升转速保持S秒;然后降低至原转速,恢复轴向进给,待焊件钻入钎料至深度L2,再停止轴向进给,提升转速保持S秒;再降低至原转速,恢复轴向进给,待焊件的钻入最终连接深度H,停止轴向进给,提升转速保持S秒;最后停止劈刀的转动,待连接界面冷却。本发明用于微连接技术领域的焊接过程。
Description
技术领域
本发明涉及微连接技术领域,具体涉及一种焊接方法。
背景技术
在微连接技术领域,常常涉及不同材质的微、纳尺度部件之间的连接。目前芯片集成电路与外部环境之间、导电部件之间的电气连接和机械连接多是借助熔点相对较低的各种形态尺寸的软钎料的钎焊方法来实现连接,其次被采用方法有热压焊、甚至熔焊,但这些方法的最低连接温度需要依次达到250℃、300℃和被连接材料的熔点。加热温度最低的软钎焊中,超过钎料熔点的加热温度依然会对芯片及其上集成电路的各部分微、纳尺度的多种材质结构及连接造成热冲击影响。目前通用的锡基无铅钎料的熔点多在220℃左右,为使钎料良好润湿和连接,焊接温度一般至少需达到250℃。
为了实现更多功能,目前的电子产品的结构更趋复杂,需要的连接工序也就更多,芯片及其上集成电路等结构经历的加热次数因此增多,为降低热冲击对微小结构造成的组织劣化和力学损伤,更低温度的连接或者更少加热次数的连接就显得非常珍贵。
传统摩擦焊方法是利用焊件相对摩擦运动产生的热量使摩擦面及近区金属达到热塑性状态,随后迅速顶锻破碎摩擦界面的氧化膜,界面元素在持续压力作用下相互扩散并发生再结晶冶金反应而实现可靠连接的方法。摩擦焊方法可实现横截面形状尺寸相同的回转类零件的对接焊接和平板构件的对接焊接。
摩擦焊的突出优点是适合大多数同种或异种金属之间的连接,属于固相焊,无熔化和凝固冶金缺陷及脆化,因此无形成粗晶、偏析、裂纹和气孔的倾向;另外摩擦焊的焊合区晶粒细小、热影响区窄、夹杂弥散分布并具有界面“自清洁”作用,接头质量高。
但是摩擦焊目前仅应用于宏观尺度的构件间的连接,并没有应用于微连接技术领域的先例,微连接技术领域中的零部件材质、形状、性能与宏观尺度构件差异很大,同时尺寸微小,对于实现连接而言摩擦产热不足,业界未有相关考虑和应用。
发明内容
本发明为了克服目前微连接技术领域仅采用软钎焊、热压焊等技术进行连接时存在的连接温度高于钎料熔点、对微互连结构热冲击影响大的问题。
一种旋转预热摩擦微焊接方法,包括以下步骤:
步骤1、采用细径劈刀夹持钻头,劈刀向下轴向运动同时转动,钻入凹槽/通孔中的钎料中或焊盘上的钎料中预定深度L1后,提起劈刀及钻头,在凹槽/通孔中的钎料中或焊盘上的钎料中形成预定深度为L1的定位孔;
步骤2、采用细径劈刀夹持待焊件,在待焊件的待焊端涂覆钎剂,或在钎料定位孔中滴涂钎剂;
所述的待焊件为柱形连接件、插针或引线;
步骤3、使劈刀带动待焊件以V1转速、V0轴向进给速度缓慢钻入步骤1形成的钎料定位孔中;钻入深度达到L1后,停止劈刀的轴向进给、且转速由V1升高至V2,保持该状态S秒,完成第一阶段的旋转摩擦预热过程;
步骤4、劈刀的转速由V2降回至V1、同时恢复V0的轴向进给速度,待焊件缓慢钻入钎料中至深度L2,完成第一阶段的旋转摩擦进给过程;
所述的深度L2为[L1+(最终连接深度H-定位孔深度L1)/2];
步骤5、停止劈刀的轴向进给、且转速由V1升高至V2,保持该状态S秒,完成第二阶段旋转摩擦预热过程;
步骤6、劈刀的转动速度由V2降回至V1、同时恢复V0的轴向进给速度,待焊件的钻入深度达到预定的最终连接深度H,完成第二阶段的旋转摩擦进给过程;
所述的最终连接深度H为凹槽/通孔中的钎料或焊盘上的钎料厚度或高度L0的2/3~9/10;
步骤7、停止劈刀的轴向进给、且转速由V1升高至V2,保持该状态S秒,完成旋转摩擦微焊接的缓冷过程;
步骤8、停止劈刀的转动,待连接界面冷却后,打开劈刀的丝夹提起劈刀,使待焊件留在凹槽/通孔中的钎料中或焊盘上的钎料中,完成旋转预热摩擦微焊接过程。
优选地,步骤2中待焊件为钎料材质的柱形连接件;
所述钎料材质的柱形连接件所用的钎料的硬度和强度高于凹槽/通孔中或金属焊盘上的所用钎料的硬度和强度;
当采用细径劈刀夹持钎料材质的柱形连接件进行焊接时,步骤1所述的定位孔预定深度L1为所述最终连接深度H的1/2~2/3。
或者,步骤2中待焊件为金属或合金材质的柱形连接件、插针或引线,所述金属或合金材质的柱形连接件、插针或引线中的金属原子能够与凹槽/通孔中的或焊盘上的钎料原子相互扩散形成界面连接层;
当采用细径劈刀夹持金属或合金材质的柱形连接件、插针或引线进行焊接时,步骤1所述的定位孔预定深度L1为凹槽/通孔中的钎料或焊盘上的钎料厚度或高度L0的1/5。
优选地,所述的能够与凹槽/通孔中的或焊盘上的钎料原子相互扩散形成界面连接层的金属或合金材质的柱形连接件、插针或引线中的金属或合金包括金、银、黄铜、锡青铜、铜镍合金、铁镍钴合金、铁镍合金等。
优选地,当采用细径劈刀夹持插针或引线钻入通孔中的钎料进行焊接时,插针或引线的直径小于等于通孔直径的1/5;或者,当采用细径劈刀夹持待焊件钻入凹槽中的钎料或焊盘上的钎料中进行焊接时,待焊件直径小于等于焊盘直径或凹槽宽度的1/4。
优选地,所述的V0为0.025~0.10毫米/秒。
优选地,所述的V1为1000~2000转/分钟;所述的V2为2000~3200转/分钟。
优选地,所述的S为10~20秒。
优选地,步骤1所述的钻头为钢质钻头,钢质钻头直径与待焊件的直径相同。
凹槽/通孔中的或焊盘上的所选种类钎料较钎料材质或金属材质的柱形连接件(或金属/合金材质的插针、引线)的强度和硬度低,在两阶段的旋转摩擦进给过程中,可通过劈刀的轴向运动实现连接件不同程度的旋转摩擦钻入。
旋转摩擦进给过程中,钎料与柱形连接件(或插针、或引线)的桶形界面因摩擦生热而温度升高;同时,连接件因钻入深度不断增加而在钎料中占据的体积不断增加,界面附近区域钎料因此承受旋转挤压作用而不断产生变形;此过程中,桶形界面附近区域熔点低的钎料因摩擦热而软化,因此并不产生和排除切削碎屑;随连接件钻入深度增加,桶形界面附近区域的压力增加,提供了良好连接所需的温度和压力条件。
在本发明的旋转摩擦预热过程中,较大转速下桶形界面的摩擦产热增加,界面的温度升高,加剧周边钎料的软化和体积膨胀增压,利于旋转进给阶段连接件的持续钻入的同时,还促进了旋转挤压作用下界面附近钎料的热塑性变形及界面间隙的填充;而旋转摩擦缓冷过程则进一步给停止转动和运动后的桶形界面提供足够的高温停留时间,以促进不再有相对运动的桶形界面上两种材质原子之间的互扩散和界面连接层的形成,确保可靠连接的实现。本发明方法所述的上述工艺参数下,钎料未能熔化,故该旋转预热摩擦微焊接方法属固相连接方法。按照本发明的特定的步骤和参数进行焊接,获得良好连接质量的基础上,能够降低连接温度50℃以上,可极大的降低连接工艺温度对微互连结构的热冲击影响。
本发明提出的一种旋转预热摩擦微焊接方法,与用于宏观尺度构件连接的传统摩擦焊方法、搅拌摩擦焊方法相比,除具有差异很大的连接件材质、形状、性能等方面的不同特征之外,连接原理也不相同。搅拌摩擦焊依靠类似麻花钻头的特形搅拌针的旋转带动被摩擦加热至热塑性状态的连接件金属发生大规模的宏观塑性运动,运动的热塑性金属在压力下填充特形搅拌针沿工件直线行走或圆弧线行走形成的空腔,机械搅拌压实是其主要连接机制;而本发明提出的一种旋转预热摩擦微焊接方法,是借助轴向进给停顿期间旋转摩擦预热连接界面的方法克服微连接技术领域中连接件尺寸微小、摩擦产热不足的障碍限制而实现了同种和异种材料微小构件间的连接,主要依靠两种材质原子之间的互扩散而界面形成的连接层,扩散是其主要连接机制,因此本发明与现有的搅拌摩擦焊是有着本质区别的,并且本发明相比搅拌摩擦焊方法的优势还在于不需专用夹具、不形成匙孔。
本发明具有以下有益效果:
1、本发明提供了一种新型的微连接方法,其连接温度低于钎料的熔点,较常规的软钎焊、热压焊等微连接技术的工艺温度降低约50℃~150℃,可较大程度的降低焊接热冲击下微结构的组织劣化和力学损伤程度,对于微连接技术领域尤为珍贵。同时焊接成功率几乎能达到100%。
2、本发明提供的旋转预热摩擦微焊接方法,属固相焊,无软钎焊微连接技术的熔化和凝固过程及其引发的偏析、气孔缺陷,同时连接时旋转挤压形成的力学冶金效应使得界面连接区的晶粒细小,接头质量高。
3、本发明提供的旋转预热摩擦微焊接方法,操作简单,适于软钎焊等微连接方法难于定位连接的金属插针、金属引线、金属柱、钎料柱等微结构的连接,在面阵列封装中和3D叠层封装中的芯片与基板之间、基板与基板之间的垂直方向的电气导通连接方面具有广阔的应用前景。
附图说明
图1为柱形连接件或插针与基板焊盘上的钎料之间的微焊接示意图;图1中,1为柱形连接件或插针,2为钎料,3为基板焊盘;
图2为柱形连接件或插针与凹槽中钎料之间的微焊接示意图;图2中,1为柱形连接件或插针,2为钎料,4为凹槽中的金属镀层;
图3为插针或引线与通孔中钎料之间的微焊接示意图;图3中,1为插针或引线,2为钎料,5为通孔中的金属镀层。
具体实施方式
具体实施方式一:结合图1至图3说明本实施方式,
一种旋转预热摩擦微焊接方法,包括以下步骤:
步骤1、采用细径劈刀夹持钻头,劈刀向下轴向运动同时转动,钻入凹槽/通孔中的钎料中或焊盘上的钎料中预定深度L1后,提起劈刀及钻头,在凹槽/通孔中的钎料中或焊盘上的钎料中形成预定深度为L1的定位孔;
步骤2、采用细径劈刀夹持待焊件,在待焊件的待焊端涂覆适量钎剂,或在钎料定位孔中滴涂适量钎剂;
所述的待焊件为柱形连接件、插针或引线;
步骤3、使劈刀带动待焊件以V1转速、V0轴向进给速度缓慢钻入步骤1形成的钎料定位孔中;钻入深度达到L1后,停止劈刀的轴向进给且转速由V1升高至V2,保持该状态S秒,以借助摩擦热来预热界面及附近区域,完成第一阶段的旋转摩擦预热过程;
步骤4、劈刀的转速由V2降回至V1、同时恢复V0的轴向进给速度,待焊件缓慢钻入钎料中至深度L2,完成第一阶段的旋转摩擦进给过程;
所述的深度L2约为[L1+(最终连接深度H-定位孔深度L1)/2];
步骤5、停止劈刀的轴向进给、且转速由V1升高至V2,保持该状态S秒,以借助摩擦热来预热摩擦界面及附近区域,完成第二阶段旋转摩擦预热过程;
步骤6、劈刀的转动速度由V2降回至V1、同时恢复V0的轴向进给速度,待焊件的钻入深度达到预定的最终连接深度H,完成第二阶段的旋转摩擦进给过程;
所述的最终连接深度H为凹槽/通孔中的钎料或焊盘上的钎料厚度或高度L0的2/3~9/10;
步骤7、停止劈刀的轴向进给、且转速由V1升高至V2,保持该状态S秒,以借助摩擦热来进一步加热摩擦界面及附近区域,为步骤8提供更高的界面温度条件和增加界面原子互扩散连接时间,完成旋转摩擦缓冷过程;
步骤8、停止劈刀的转动,待连接界面冷却后,打开劈刀的丝夹提起劈刀,使待焊件留在凹槽/通孔中的钎料中或焊盘上的钎料中,完成旋转预热摩擦微焊接过程。
待焊件钻入的钎料为周边引脚封装、面阵列封装、3D封装中的器件外壳凹槽中的钎料、基板通孔中的钎料,或者是基板的金属膜焊盘上的钎料等;即:可以是周边引脚封装器件外壳的凹槽中的钎料中钻入待焊件进行连接,也可以是面阵列封装器件外壳的凹槽中的钎料中钻入待焊件进行连接,也可以是面阵列封装基板上的焊盘上的钎料中钻入待焊件进行连接,也可以是3D封装中的凹槽、通孔中或焊盘上的钎料钻入待焊件进行焊接。
具体实施方式二:
本实施方式步骤2中待焊件为钎料材质的柱形连接件;
所述钎料材质的柱形连接件所用的钎料的硬度和强度高于凹槽/通孔中或金属焊盘上的所用钎料的硬度和强度;
当采用细径劈刀夹持钎料材质的柱形连接件进行焊接时,步骤1所述的定位孔预定深度L1为所述最终连接深度H的1/2~2/3。
其他步骤和参数与具体实施方式一相同。
具体实施方式三:
本实施方式步骤2中待焊件为金属或合金材质的柱形连接件、插针或引线,所述金属或合金材质的柱形连接件、插针或引线中的金属原子能够与凹槽/通孔中的或焊盘上的钎料原子相互扩散形成界面连接层;所述的金属为同种金属原子构成的金属;
当采用细径劈刀夹持金属或合金材质的柱形连接件、插针或引线进行焊接时,步骤1所述的定位孔预定深度L1为凹槽/通孔中的钎料或焊盘上的钎料厚度或高度L0的1/5。
这里所述的金属或合金指的是常见的硬度和强度较大的金属或合金,并非指适合作为软钎料使用的金属或者合金,如锡、铅及以二者为基的钎料合金(具体实施方式二中限定了此种情况)。
其他步骤和参数与具体实施方式一相同。
具体实施方式四:
本实施方式所述的能够与凹槽/通孔中的或焊盘上的钎料原子相互扩散形成界面连接层的金属或合金材质的柱形连接件、插针或引线中的金属或合金包括金、银、黄铜、锡青铜、铜镍合金、铁镍钴合金、铁镍合金等。
其他步骤和参数与具体实施方式三相同。
具体实施方式五:
本实施方式中,采用细径劈刀夹持插针或引线钻入通孔中的钎料进行焊接时,插针或引线的直径小于等于通孔直径的1/5。
其他步骤和参数与具体实施方式一、三或四相同。
具体实施方式六:
本实施方式中,采用细径劈刀夹持待焊件钻入凹槽中的钎料或焊盘上的钎料中进行焊接时,待焊件直径小于等于焊盘直径或凹槽宽度的1/4。
其他步骤和参数与具体实施方式一至四之一相同。
具体实施方式七:
本实施方式所述的V0为0.025~0.10毫米/秒。
其他步骤和参数与具体实施方式一至六之一相同。
具体实施方式八:
本实施方式所述的V1为1000~2000转/分钟。所述的V2为2000~3200转/分钟。
其他步骤和参数与具体实施方式一至七之一相同。
具体实施方式九:
本实施方式所述的S为10~20秒。
其他步骤和参数与具体实施方式一至八之一相同。
具体实施方式十:
本实施方式步骤1所述的钻头为钢质钻头,钢质钻头直径与待焊件的直径相同。
其他步骤和参数与具体实施方式一至九之一相同。
实施例
实施例1:
一种旋转预热摩擦微焊接方法,包括以下步骤:
步骤1、采用细径劈刀夹持钻头,劈刀向下轴向运动同时转动,钻入焊盘上的钎料中预定深度L1后,提起劈刀及钻头,在焊盘上的钎料中形成预定深度为L1的定位孔;
定位孔预定深度L1为最终连接深度H的1/2。
步骤2、采用细径劈刀夹持待焊件,在待焊件的待焊端涂覆适量软钎剂,或在钎料定位孔中滴涂适量软钎剂;
所述的待焊件为锡铜共晶钎料材质的柱形连接件;所述的焊盘上的钎料为锡铅共晶钎料;
步骤3、使劈刀带动所述待焊件以1200转/分的转速、0.025毫米/秒的轴向进给速度缓慢钻入步骤1形成的焊盘上的钎料定位孔中;钻入深度达到L1后,停止劈刀的轴向进给、且转速由1200转/分升高至2000转/分,保持该状态20秒,以借助摩擦热来预热摩擦界面及附近区域,完成第一阶段的旋转摩擦预热过程;
步骤4、劈刀的转速由2000转/分降回至1200转/分、同时恢复0.025毫米/秒的轴向进给速度,待焊件缓慢钻入钎料中至深度L2,完成第一阶段的旋转摩擦进给过程;
所述的深度L2约为[L1+(最终连接深度H-定位孔深度L1)/2];
步骤5、停止劈刀的轴向进给、且转速由1200转/分升高至2000转/分,保持该状态20秒,以借助摩擦热来预热摩擦界面及附近区域,完成第二阶段旋转摩擦预热过程;
步骤6、劈刀的转速由2000转/分降回至1200转/分、同时恢复0.025毫米/秒的轴向进给速度,待焊件的钻入深度达到预定的最终连接深度H后,完成第二阶段的旋转摩擦进给过程;所述的最终连接深度H为焊盘上的钎料高度L0的4/5;
步骤7、停止劈刀的轴向进给、且转速由1000转/分升高至2000转/分,保持该状态20秒,以借助摩擦热来进一步加热摩擦界面及附近区域,为步骤8提供更高的界面温度条件和增加界面原子互扩散连接时间,完成旋转摩擦缓冷过程;
步骤8、停止劈刀的转动,待连接界面冷却后,打开劈刀的丝夹提起劈刀,使待焊件留在焊盘上的钎料中,完成旋转预热摩擦微焊接过程。
本实施例中所述待焊件/钎料之间的连接界面峰值温度约为140℃~160℃,远离界面位置温度随距离增加而降低,较常规整体加热的微连接焊点的峰值温度(220℃)降低约60℃~80℃,连接过程中的热冲击程度大大降低,对微结构造成的组织劣化和力学损伤程度必然大大降低。
实施例2:
步骤1、采用细径劈刀夹持钻头,劈刀向下轴向运动同时转动,钻入凹槽中的钎料中预定深度L1后,提起劈刀及钻头,在凹槽中的钎料中形成预定深度为L1的定位孔;
所述的定位孔预定深度L1约为凹槽中钎料厚度L0的1/5。
步骤2、采用细径劈刀夹持待焊件,在待焊件的待焊端涂覆适量软钎剂,或在钎料定位孔中滴涂适量软钎剂;
所述的待焊件为可伐合金材质的柱形连接件;所述凹槽中的钎料为锡银铜共晶钎料;
步骤3、使劈刀带动所述待焊件以1800转/分转速、0.08毫米/秒轴向进给速度缓慢钻入步骤1形成的钎料定位孔中;钻入深度达到L1后,停止劈刀的轴向进给、且转速由1800转/分升高至3200转/分,保持该状态15秒,以借助摩擦热来预热摩擦界面及附近区域,完成第一阶段的旋转摩擦预热过程;
步骤4、劈刀的转速由3200转/分降回至1800转/分、同时恢复0.08毫米/秒的轴向进给速度,待焊件缓慢钻入钎料中至深度L2,完成第一阶段的旋转摩擦进给过程;
所述的深度L2约为[L1+(最终连接深度H-定位孔深度L1)/2];
步骤5、停止劈刀的轴向进给、且转速由1800转/分升高至3200转/分,保持该状态15秒,以借助摩擦热来预热摩擦界面及附近区域,完成第二阶段旋转摩擦预热过程;
步骤6、劈刀的转动速度由3200转/分降回至1800转/分、同时恢复0.08毫米/秒的轴向进给速度,待焊件的钻入深度达到预定的最终连接深度H,完成第二阶段的旋转摩擦进给过程;
所述的最终连接深度H为凹槽中钎料厚度L0的9/10;
步骤7、停止劈刀的轴向进给、且转速由1800转/分升高至3200转/分,保持该状态15秒,以借助摩擦热来进一步加热摩擦界面及附近区域,为步骤8提供更高的界面温度条件和增加界面原子互扩散连接时间,完成旋转摩擦缓冷过程;
步骤8、停止劈刀的转动,待连接界面冷却后,打开劈刀的丝夹提起劈刀,使待焊件留在凹槽中的钎料中,完成旋转预热摩擦微焊接过程。
本实施例中所述待焊件/钎料之间的连接界面峰值温度约为170℃~190℃,远离界面位置温度随距离增加而降低,较常规整体加热的微连接焊点的峰值温度(250℃)降低约60℃~80℃,连接过程中的热冲击程度大大降低,对微结构造成的组织劣化和力学损伤程度必然大大降低。
Claims (10)
1.一种旋转预热摩擦微焊接方法,其特征在于,应用于微连接技术领域,包括以下步骤:
步骤1、采用细径劈刀夹持钻头,劈刀向下轴向运动同时转动,钻入凹槽或通孔中的钎料中或焊盘上的钎料中预定深度L1后,提起劈刀及钻头,在凹槽或通孔中的钎料中或焊盘上的钎料中形成预定深度为L1的定位孔;
步骤2、采用细径劈刀夹持待焊件,在待焊件的待焊端涂覆钎剂,或在钎料定位孔中滴涂钎剂;
所述的待焊件为柱形连接件、插针或引线;
步骤3、使劈刀带动待焊件以V1转速、V0轴向进给速度缓慢钻入步骤1形成的钎料定位孔中;钻入深度达到L1后,停止劈刀的轴向进给、且转速由V1升高至V2,保持该状态S秒,完成第一阶段的旋转摩擦预热过程;
步骤4、劈刀的转速由V2降回至V1、同时恢复V0的轴向进给速度,待焊件缓慢钻入钎料中至深度L2,完成第一阶段的旋转摩擦进给过程;
所述的深度L2为[L1+(最终连接深度H-定位孔深度L1)/2];
步骤5、停止劈刀的轴向进给、且转速由V1升高至V2,保持该状态S秒,完成第二阶段旋转摩擦预热过程;
步骤6、劈刀的转动速度由V2降回至V1、同时恢复V0的轴向进给速度,待焊件的钻入深度达到预定的最终连接深度H,完成第二阶段的旋转摩擦进给过程;
所述的最终连接深度H为凹槽或通孔中的钎料或焊盘上的钎料厚度或高度L0的2/3~9/10;
步骤7、停止劈刀的轴向进给、且转速由V1升高至V2,保持该状态S秒,完成旋转摩擦微焊接的缓冷过程;
步骤8、停止劈刀的转动,待连接界面冷却后,打开劈刀的丝夹提起劈刀,使待焊件留在凹槽或通孔中的钎料中或焊盘上的钎料中,完成旋转预热摩擦微焊接过程。
2.根据权利要求1所述的一种旋转预热摩擦微焊接方法,其特征在于,步骤2中待焊件为柱形连接件,所述柱形连接件为钎料材质的柱形连接件;
所述钎料材质的柱形连接件所用的钎料的硬度和强度高于凹槽或通孔中或金属焊盘上的所用钎料的硬度和强度;
当采用细径劈刀夹持钎料材质的柱形连接件进行焊接时,步骤1所述的定位孔预定深度L1为所述最终连接深度H的1/2~2/3。
3.根据权利要求1所述的一种旋转预热摩擦微焊接方法,其特征在于,步骤2中待焊件为金属或合金材质的柱形连接件、插针或引线,所述金属或合金材质的柱形连接件、插针或引线中的金属原子能够与凹槽或通孔中的或焊盘上的钎料原子相互扩散形成界面连接层;
当采用细径劈刀夹持金属或合金材质的柱形连接件、插针或引线进行焊接时,步骤1所述的定位孔预定深度L1为凹槽或通孔中的钎料或焊盘上的钎料厚度或高度L0的1/5。
4.根据权利要求3所述的一种旋转预热摩擦微焊接方法,其特征在于,所述的能够与凹槽或通孔中的或焊盘上的钎料原子相互扩散形成界面连接层的金属或合金材质的柱形连接件、插针或引线中的金属或合金包括金、银、黄铜、锡青铜、铜镍合金、铁镍钴合金、铁镍合金。
5.根据权利要求1、3或4所述的一种旋转预热摩擦微焊接方法,其特征在于,当采用细径劈刀夹持插针或引线钻入通孔中的钎料进行焊接时,插针或引线的直径小于等于通孔直径的1/5。
6.根据权利要求1至4之一所述的一种旋转预热摩擦微焊接方法,其特征在于,采用细径劈刀夹持待焊件钻入凹槽中的钎料或焊盘上的钎料中进行焊接时,待焊件直径小于等于焊盘直径或凹槽宽度的1/4。
7.根据权利要求5所述的一种旋转预热摩擦微焊接方法,其特征在于,所述的V0为0.025~0.10毫米/秒;所述的V1为1000~2000转/分钟;所述的V2为2000~3200转/分钟;所述的S为10~20秒。
8.根据权利要求7所述的一种旋转预热摩擦微焊接方法,其特征在于,步骤1所述的钻头为钢质钻头,钢质钻头直径与待焊件的直径相同。
9.根据权利要求6所述的一种旋转预热摩擦微焊接方法,其特征在于,所述的V0为0.025~0.10毫米/秒;所述的V1为1000~2000转/分钟;所述的V2为2000~3200转/分钟;所述的S为10~20秒。
10.根据权利要求9所述的一种旋转预热摩擦微焊接方法,其特征在于,步骤1所述的钻头为钢质钻头,钢质钻头直径与待焊件的直径相同。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
CN201710763510.8A CN107498127B (zh) | 2017-08-30 | 2017-08-30 | 一种旋转预热摩擦微焊接方法 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
CN201710763510.8A CN107498127B (zh) | 2017-08-30 | 2017-08-30 | 一种旋转预热摩擦微焊接方法 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
CN107498127A true CN107498127A (zh) | 2017-12-22 |
CN107498127B CN107498127B (zh) | 2019-05-03 |
Family
ID=60693220
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
CN201710763510.8A Active CN107498127B (zh) | 2017-08-30 | 2017-08-30 | 一种旋转预热摩擦微焊接方法 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
CN (1) | CN107498127B (zh) |
Citations (6)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US20020190107A1 (en) * | 2001-06-14 | 2002-12-19 | Bae Systems Information And Electronic Systems Integration, Inc. | Method for forming a micro column grid array (CGA) |
CN101618483A (zh) * | 2009-07-21 | 2010-01-06 | 南昌航空大学 | 旋转摩擦钎焊的方法 |
CN102151927A (zh) * | 2010-12-16 | 2011-08-17 | 无锡中微高科电子有限公司 | 一种封装集成电路的焊柱焊接方法 |
CN106170191A (zh) * | 2015-05-20 | 2016-11-30 | 苹果公司 | 用于联结电子设备的一个或多个结构的技术 |
CN106735969A (zh) * | 2016-12-09 | 2017-05-31 | 重庆理工大学 | 异种材料复合焊接方法 |
CN106971951A (zh) * | 2017-03-31 | 2017-07-21 | 哈尔滨理工大学 | 一种用于CuCGA器件的植柱方法 |
-
2017
- 2017-08-30 CN CN201710763510.8A patent/CN107498127B/zh active Active
Patent Citations (6)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US20020190107A1 (en) * | 2001-06-14 | 2002-12-19 | Bae Systems Information And Electronic Systems Integration, Inc. | Method for forming a micro column grid array (CGA) |
CN101618483A (zh) * | 2009-07-21 | 2010-01-06 | 南昌航空大学 | 旋转摩擦钎焊的方法 |
CN102151927A (zh) * | 2010-12-16 | 2011-08-17 | 无锡中微高科电子有限公司 | 一种封装集成电路的焊柱焊接方法 |
CN106170191A (zh) * | 2015-05-20 | 2016-11-30 | 苹果公司 | 用于联结电子设备的一个或多个结构的技术 |
CN106735969A (zh) * | 2016-12-09 | 2017-05-31 | 重庆理工大学 | 异种材料复合焊接方法 |
CN106971951A (zh) * | 2017-03-31 | 2017-07-21 | 哈尔滨理工大学 | 一种用于CuCGA器件的植柱方法 |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
CN107498127B (zh) | 2019-05-03 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
TWI395313B (zh) | 銲球凸塊結構及其形成方法 | |
CN104993040B (zh) | 一种倒装焊接芯片及其焊接方法 | |
TW201527029A (zh) | 銲球凸塊與封裝結構及其形成方法 | |
CN108274110B (zh) | 一种可变转速回填式搅拌摩擦点焊方法 | |
CN105458434B (zh) | 一种用于半导体功率器件封装的引线焊接工艺 | |
JPH06333972A (ja) | 半田ワイヤーにボール部を形成する方法 | |
JPS59110128A (ja) | 半導体装置にリ−ドを接続する方法 | |
CN105057873A (zh) | 一种CuW/Cu/CuCrZr整体触头的电子束焊接制备方法 | |
CN102184875B (zh) | 一种钉头金凸点的制备方法 | |
CN107498127B (zh) | 一种旋转预热摩擦微焊接方法 | |
CN110085521A (zh) | 一种用于CuCGA器件封装的超声辅助植柱方法 | |
CN106735663B (zh) | 一种全金属间化合物窄间距微焊点的制备方法及结构 | |
CN109449087A (zh) | 一种铜镀钯再镀镍键合丝及其制备方法 | |
CN105458435B (zh) | 一种用于半导体功率器件封装的引线焊接装置和工艺 | |
CN109590633A (zh) | 用于集成电路封装的引线焊接钎料及其制备方法和应用 | |
CN103208473B (zh) | 采用激光焊接端子的功率模块 | |
CN102097410B (zh) | 具有增进焊接强度的镀层的导线结构 | |
CN105499829B (zh) | 一种用于半导体功率器件封装的引线焊接钎料及其制备方法和应用 | |
CN109192672A (zh) | 一种硅芯片的烧结方法 | |
Liu et al. | Interconnection of Cu wire/Au plating pads using parallel gap resistance microwelding process | |
JPS62166548A (ja) | 半田バンプ形成方法 | |
CN105014216B (zh) | 一种改善超弹性铍青铜微电阻点焊初期接触状态的方法 | |
JP3232824B2 (ja) | 熱圧着用ツール、バンプ形成方法およびリード接合方法 | |
CN113941770B (zh) | 一种随焊制备涂层用双轴肩搅拌摩擦焊接装置及焊接方法 | |
CN215468659U (zh) | 一种基于热压焊技术的快速升温焊咀 |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
PB01 | Publication | ||
PB01 | Publication | ||
SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
GR01 | Patent grant | ||
GR01 | Patent grant |