CN109352112A - 一种基板精密焊接用双组份焊料及其焊接方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种基板精密焊接用双组份焊料及其焊接方法，双组份焊料包括低温焊料和高温焊料，高温焊料均匀地嵌套或叠压在低温焊料上，低温焊料与高温焊料厚度比为1:1～2.5:1。低温焊料为熔化后在高温焊料表面润湿并可焊的软钎焊合金焊料，熔点为110℃～400℃；高温焊料为在低温焊料熔化温度下不能熔融的金属或合金，熔点比低温焊料至少高20℃。本发明实现了基板焊接高度精确量化控制，焊接钎透率高，熔化的焊料不因焊接工装自重而漫溢污染基板表面焊盘，对焊接工装适应性强。

Description

一种基板精密焊接用双组份焊料及其焊接方法
技术领域
本发明属于电路基板焊接技术领域，尤其涉及一种基板精密焊接用双组份焊料及其焊接方法。
背景技术
在电子组装中，特别是多芯片组件(MCM)微组装技术中，通常需要将多块裸芯片组装在一块布线基板上，芯片与基板通过引线键合互连。对于频段较高的微波组件，可靠的电性能指标和高密度组装与互连的散热需求，对组件内基板焊接的钎透率及基板焊接高度的一致性提出了较高的要求。而常规的单组份焊料的钎透率和基板焊接高度常常受工装自重的影响，工装过轻基板翘曲导致焊接钎透率低，工装过重挤压熔化的焊料导致基板下方焊料减少引起基板焊接高度无法控制且焊料漫溢污染基板表面焊盘，造成基板或器件短路或无法进行引线键合。
发明内容
本发明所要解决的技术问题在于：单组份焊料的基板焊接高度无法精确量化控制、焊接钎透率低、焊料漫溢污染基板表面焊盘且与焊接工装适应性差，提供了一种基板精密焊接用双组份焊料及其焊接方法。
本发明是通过以下技术方案解决上述技术问题的，本发明的基板精密焊接用双组份焊料，包括低温焊料和高温焊料，所述高温焊料均匀地嵌套或叠压在低温焊料上，低温焊料与高温焊料厚度比为1:1～2.5:1。
所述的低温焊料为熔化后在高温焊料表面润湿并可焊的软钎焊合金焊料，熔点为110℃～400℃。
所述的低温焊料为锡铅Pb37Sn63焊料或锡银铜SAC305焊料。
所述的低温焊料为焊片、焊丝、焊膏中的任意一种，所述的高温焊料为片式或球状。
所述高温焊料为在低温焊料熔化温度下不能熔融的金属或合金，所述高温焊料的熔点比低温焊料至少高20℃。
所述高温焊料为铜箔或高铅焊料。
所述低温焊料上开槽，所述高温焊料嵌套在低温焊料的开槽内。
所述低温焊料上做标记，所述高温焊料叠压在低温焊料的标记上。
所述的高温焊料的边长或直径为1mm～2mm。
一种基板精密焊接用双组份焊料焊接的方法，包括以下步骤：
(1)按照基板的外形尺寸确定低温焊料的外形尺寸，根据实际需要确定低温焊料的厚度，在与基板开槽、拼缝、射频传输位置以外的地方对应的低温焊料上均匀开槽；
(2)将高温焊料裁成相应的小块，嵌套在低温焊料的槽中，即得双组份焊料；
(3)将双组份焊料置于载板上，将待焊接的基板压在双组份焊料上，在基板上方加焊接工装压块进行焊接；
(4)待焊接温度达到低温焊料的熔化温度后，低温焊料在基板与载板之间形成焊接层，并将高温焊料裹在焊接层中间，低温焊料形成焊接层确保焊接钎透率，高温焊料作为垫片形成对基板的支撑。
一种基板精密焊接用双组份焊料焊接的方法，包括以下步骤：
(1)按照基板的外形尺寸确定低温焊料的外形尺寸，根据实际需要确定低温焊料的厚度，在与基板开槽、拼缝、射频传输位置以外的地方对应的低温焊料上均匀地做标记；
(2)标记后的低温焊料置于载板上，高温焊料裁成相应的小块叠压在低温焊料的标记上形成双组份焊料，将待焊接的基板压在双组份焊料上，在基板上方加焊接工装压块进行焊接；
(3)待焊接温度达到低温焊料的熔化温度后，低温焊料在基板与载板之间形成焊接层，并将高温焊料裹在焊接层中间，低温焊料形成焊接层确保焊接钎透率，高温焊料作为垫片形成对基板的支撑。
所述的基板为LTCC、HTCC、多层微带板、单层微带板、PCB板、金属过渡板中的至少一种。
所述的焊接方法为传导法、红外法、汽相法、感应法中的至少一种。
本发明中高温焊料均匀地嵌套或叠压在低温焊料上，基板与载板焊接时，合理设置焊接温度使低温焊料熔化而高温焊料不熔化，熔化的低温焊料作为基板与载板的焊接层，不融化的高温焊料做为垫片，保证基板焊接高度等于高温焊料厚度，从而实现基板焊接高度精确量化控制。同时，通过控制低温焊料与高温焊料厚度比为1:1～2.5:1保证焊接钎透率。另外由于高温焊料的支撑作用，熔化的低温焊料不会因焊接工装的挤压而满溢，从而避免焊料污染基板表面焊盘，避免基板或器件短路或无法引线键合。
本发明相比现有技术具有以下优点：本发明实现了基板焊接高度精确量化控制，焊接钎透率高，熔化的焊料不因焊接工装自重而漫溢污染基板表面焊盘，对焊接工装适应性强。
附图说明
图1是双组份焊料进行基板焊接的示意图；
图2是高温焊料开槽嵌套在低温焊料上的二维平面俯视图，
图中，1-基板，2-管壳，3-焊料；31-低温焊料，32-高温焊料。
具体实施方式
下面对本发明的实施例作详细说明，本实施例在以本发明技术方案为前提下进行实施，给出了详细的实施方式和具体的操作过程，但本发明的保护范围不限于下述的实施例。
实施例1
如图1和2所示，高温焊料32开槽嵌套在低温焊料31上，高温焊料为锡银铜SAC305焊料，熔点为210-220℃，低温焊料为Pb37Sn63焊料，熔点为183℃。
(1)按照焊接基板1的外形尺寸确定Pb37Sn63焊料31的外形尺寸，根据实际需要确定Pb37Sn63焊料31的厚度，在与基板开槽、拼缝、射频传输位置以外的地方对应的Pb37Sn63焊料31上均匀地开5个1.1mm×1.1mm的方槽；
(2)将锡银铜SAC305焊料32裁成1mm×1mm的小方块，嵌套在Pb37Sn63焊料31的开槽中，即得双组份焊料；
(3)将上述双组份焊料置于基板1与管壳2之间，在基板1上方加工装压块进行焊接；
(4)待焊接温度达到183℃后，Pb37Sn63焊料31在基板1与管壳2之间形成焊接层，并将锡银铜SAC305焊料32裹在焊接层中间。Pb37Sn63焊料31形成的焊接层保证了焊接钎透率，锡银铜SAC305焊料32对基板1形成支撑作用，不仅实现了对基板1焊接高度的精度控制，而且确保了基板1与管壳2之间的焊料不被焊接工装压出漫溢至基板上表面污染焊盘。
实施例2
如图1和2所示，高温焊料32开槽嵌套在低温焊料31上，高温焊料为熔点大于1000度的镀金铜箔，低温焊料为Pb37Sn63焊料，熔点为183℃。
(1)按照焊接基板1的外形尺寸确定Pb37Sn63焊料31的外形尺寸，根据实际需要确定Pb37Sn63焊料31的厚度，在与基板开槽、拼缝、射频传输位置以外的地方对应的Pb37Sn63焊料31上均匀地开5个1.1mm×1.1mm的方槽；
(2)将Pb37Sn63焊料31置于待焊接的管壳2的焊接面上，将镀金铜箔32裁成1mm×1mm的小方块，嵌套在Pb37Sn63焊料31的开槽中，将待焊接的基板1压在上述双组分焊料3上方，在基板1上方加工装压块进行焊接；
(3)待焊接温度大于183℃后，Pb37Sn63焊料31在基板1与管壳2之间形成焊接层，并将镀金铜箔裹在焊接层中间。Pb37Sn63焊料31形成的焊接层保证了焊接钎透率，镀金铜箔32对基板1形成支撑作用，不仅实现了对基板1焊接高度的精度控制，而且确保了基板1与管壳2之间的焊料不被焊接工装压出漫溢至基板上表面污染焊盘。
实施例3
如图1和2所示，高温焊料32叠压在低温焊料31上，高温焊料为熔点大于1000度的镀金铜箔，低温焊料为锡银铜SAC305，熔点为210-220℃。
(1)按照焊接基板1的外形尺寸确定锡银铜SAC305焊料31的外形尺寸，根据实际需要确定锡银铜SAC305焊料31的厚度，在与基板开槽、拼缝、射频传输位置以外的地方对应的锡银铜SAC305焊料31上均匀地做5个1.1mm×1.1mm的方形标记；
(2)将锡银铜SAC305焊料31置于待焊接的管壳2的焊接面上，将镀金铜箔32裁成1mm×1mm的小方块，叠压在锡银铜SAC305焊料31的方形标记上，将待焊接的基板1压在上述双组分焊料3上方，在基板1上方加工装压块进行焊接；
(3)待焊接温度大于215℃后，锡银铜SAC305焊料31在基板1与管壳2之间形成焊接层，并将镀金铜箔裹在焊接层中间。锡银铜SAC305焊料31形成的焊接层保证了焊接钎透率，镀金铜箔32对基板1形成支撑作用，不仅实现了对基板1焊接高度的精度控制，而且确保了基板1与管壳2之间的焊料不被焊接工装压出漫溢至基板上表面污染焊盘。
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 (10)

1.一种基板精密焊接用双组份焊料，其特征在于，包括低温焊料和高温焊料，所述高温焊料均匀地嵌套或叠压在低温焊料上，低温焊料与高温焊料厚度比为1:1～2.5:1。
2.根据权利要求1所述的一种基板精密焊接用双组份焊料，其特征在于，所述的低温焊料为熔化后在高温焊料表面润湿并可焊的软钎焊合金焊料，熔点为110℃～400℃。
3.根据权利要求1所述的一种基板精密焊接用双组份焊料，其特征在于，所述的低温焊料为焊片、焊丝、焊膏中的任意一种，所述的高温焊料为片式或球状。
4.根据权利要求1所述的一种基板精密焊接用双组份焊料，其特征在于，所述高温焊料为在低温焊料熔化温度下不能熔融的金属或合金，所述高温焊料的熔点比低温焊料至少高20℃。
5.根据权利要求1所述的一种基板精密焊接用双组份焊料，其特征在于，所述低温焊料上开槽，所述高温焊料嵌套在低温焊料的开槽内；所述低温焊料上做标记，所述高温焊料叠压在低温焊料的标记上。
6.根据权利要求1所述的一种基板精密焊接用双组份焊料，其特征在于，所述的高温焊料的边长或直径为1mm～2mm。
7.一种如权利要求1～6任一项所述的基板精密焊接用双组份焊料焊接的方法，其特征在于，包括以下步骤：
(1)按照基板的外形尺寸确定低温焊料的外形尺寸，根据实际需要确定低温焊料的厚度，在与基板开槽、拼缝、射频传输位置以外的地方对应的低温焊料上均匀开槽；
(2)将高温焊料裁成相应的小块，嵌套在低温焊料的槽中，即得双组份焊料；
(3)将双组份焊料置于载板上，将待焊接的基板压在双组份焊料上，在基板上方加焊接工装压块进行焊接；
(4)待焊接温度达到低温焊料的熔化温度后，低温焊料在基板与载板之间形成焊接层，并将高温焊料裹在焊接层中间，低温焊料形成焊接层确保焊接钎透率，高温焊料作为垫片形成对基板的支撑。
8.一种如权利要求1～6任一项所述的基板精密焊接用双组份焊料焊接的方法，其特征在于，包括以下步骤：
(1)按照基板的外形尺寸确定低温焊料的外形尺寸，根据实际需要确定低温焊料的厚度，在与基板开槽、拼缝、射频传输位置以外的地方对应的低温焊料上均匀地做标记；
(2)标记后的低温焊料置于载板上，高温焊料裁成相应的小块叠压在低温焊料的标记上形成双组份焊料，将待焊接的基板压在双组份焊料上，在基板上方加焊接工装压块进行焊接；
(3)待焊接温度达到低温焊料的熔化温度后，低温焊料在基板与载板之间形成焊接层，并将高温焊料裹在焊接层中间，低温焊料形成焊接层确保焊接钎透率，高温焊料作为垫片形成对基板的支撑。
9.根据权利要求7或8所述的一种焊接方法，其特征在于，所述的基板为LTCC、HTCC、多层微带板、单层微带板、PCB板、金属过渡板中的至少一种。
10.根据权利要求7或8所述的一种焊接方法，其特征在于，所述的焊接方法为传导法、红外法、汽相法、感应法中的至少一种。
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