CN109524381A - 一种微波组件及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开一种微波组件，包括铝合金材质的腔体组件和铜质的基片，所述腔体组件上设有衬底层；所述基片设置在所述衬底层上，所述基片和衬底层之间设有合金焊料层，所述合金焊料层为铅锡合金层，所述合金焊料层的厚度大于等于10μm；所述合金焊料层和基片通过铜锡合金带焊接。本发明去掉了焊接层，通过电化学沉积在腔体组件和基片之间生成具有一定厚度的铅锡合金层，使铅锡合金层既起到焊接层的基底稳固作用，又能作为焊料层使基片充分焊接到腔体组件上。本发明还公开一种上述微波组件的制备方法，减少了微波组件加工过程中需制备的中间层的层数，简化了的制备工序，提升了微波组件的生产效率。
Description
技术领域
本发明涉及电子零部件制造领域，具体涉及一种微波组件及其制备方法。
背景技术
随着表面贴装技术(SMT)发展日趋完善，多种贴片元件(SMC)和贴装器件(SMD)的出现，作为贴装技术一部分的回流焊工艺技术及设备也得到相应的发展，其应用日趋广泛，几乎在所有电子产品领域都已得到应用。焊接时，将电子元器件焊接在专门的电路基片上，再将基片设置到预设位置，与其它电路之间连通。
现有的微波组件由于应用到腔体效应，需要将带有电子元器件的基片焊接在适配的铝合金腔体组件内。为了保证焊接质量，往往焊接前会在铝合金腔体上设置衬底层以避免腔体发生氧化，然后在衬底层上设置用于与基片稳固连接的焊接层，再在焊接层与基片之间设置用于烧结的焊料层。
问题在于，这样使得制备微波组件的过程中需要在腔体组件上依次设置衬底层、焊接层和焊料层，其中每一层中间层的制备都需要单独加工。层数越多，意味着加工工序越繁琐，无疑增加了烧结难度，限制了生产效率的提升。
发明内容
有鉴于此，本申请提供一种微波组件及其制备方法。本发明去掉了焊接层，通过电化学沉积在腔体组件和基片之间生成具有一定厚度的铅锡合金层，使铅锡合金层既起到焊接层的基底稳固作用，又能作为焊料层使基片充分焊接到腔体组件上。减少了微波组件加工过程中需制备的中间层的层数，简化了的制备工序，提升了微波组件的生产效率。
为解决以上技术问题，本发明提供的技术方案是一种微波组件，包括铝合金材质的腔体组件和铜质的基片，所述腔体组件上设有衬底层；所述基片设置在所述衬底层上，所述基片和衬底层之间设有合金焊料层，所述合金焊料层为铅锡合金层，所述合金焊料层的厚度大于等于10μm；所述合金焊料层和基片之间通过烧结连接。
优选的，所述铅锡合金层中，铅和锡的重量比为1:9-4:6。
优选的，所述衬底层为镍材质的衬底层，所述衬底层的厚度为2-8μm。
本发明还提供上述一种微波组件的生产工艺，包括如下步骤：
在铜质的基片底部设置金层；
在腔体组件上设置衬底层；
在所述衬底层上通过电化学沉积生成合金焊料层；
将所述基片设置在所述合金焊料层上；
将腔体组件和基片进行烧结，制得微波组件。
优选的，所述在基片底部设置金层步骤，具体为：
在基片底部蒸镀金层，所述金层厚度为0.01-0.5μm。
优选的，在腔体组件上生成衬底层步骤，具体为：
所述衬底层为镍材质的衬底层，所述衬底层的厚度大于等于4μm。
优选的，所述在衬底层上通过电化学沉积生成合金焊料层步骤，具体为：
所述合金焊料层为铅锡合金层，所述铅锡合金层的厚度大于等于12μm；所述电化学沉积具体为电镀。
优选的，所述将腔体组件和基片进行烧结步骤包括如下步骤：
加热使铅锡合金层熔融；
熔融的铅锡合金层将所述金层溶解，露出铜质的基片；
铅锡合金与基片在210℃-220℃温度区间下烧结生成铜锡合金带，铜锡合金带将铅锡合金与基片连接在一起，完成微波组件的制备。
本申请与现有技术相比，其有益效果为：
去掉了焊接层，通过电化学沉积在腔体组件和基片之间生成具有一定厚度的铅锡合金层，使铅锡合金层既起到焊接层的基底稳固作用，又能作为焊料层使基片充分焊接到腔体组件上。减少了微波组件制备过程中的金属层的层数，简化了的制备工序，提升了微波组件的生产效率。
采用铅和锡的重量比为1:9-4:6的铅锡合金，烧结后的合金焊料层在长期的使用中不会因为内应力而生长晶须，保证了焊接部位的可靠性。
采用厚度在12μm以上的铅锡合金和厚度为0.2-0.4μm的金层，使得锡的含量远远大于金的数量，从而当铅锡合金溶解后，镀金层可以迅速充分地溶解到液态锡中，露出基片的铜质部分，与铅锡合金进行烧结；同时微量的金原子难以对铅锡合金的合金形态产生影响，保证了合金晶体结构的稳定性。
附图说明
图1为本发明微波组件烧结后的结构示意图；
图2为本发明微波组件烧结前的结构示意图。
附图标记：腔体组件1、衬底层11、基片2、金层21、合金焊料层3、铜锡合金带4。
具体实施方式
为了使本领域的技术人员更好地理解本发明的技术方案，下面结合附图和具体实施例对本发明作进一步的详细说明。
本发明提供一种微波组件，包括铝合金材质的腔体组件1和铜质的基片2，腔体组件1上设有衬底层11，衬底层11为镍材质的衬底层且厚度为2-8μm。基片2设置在衬底层11上，基片2和衬底层11之间设有铅锡合金材质的合金焊料层3，其中铅和锡的重量比为1:9-4:6，合金焊料层3的厚度大于等于10μm，合金焊料层3和基片2之间通过烧结连接。
本发明还提供一种上述微波组件的制备方法，包括如下步骤：
在铜质的基片2底部蒸镀金层21，金层21厚度为0.01-0.5μm；
在腔体组件1上设置衬底层11，衬底层11为镍材质的衬底层，衬底层11的厚度为2-8μm；
在衬底层11上通过电镀生成合金焊料层3，合金焊料层3为铅锡合金层，铅锡合金层的厚度大于等于12μm；
将基片2设置在合金焊料层3上；
加热使合金焊料层3熔融；
熔融的铅锡合金层将金层21溶解，露出铜质的基片2；
铅锡合金与基片在210℃-220℃温度区间下烧结生成铜锡合金带4，铜锡合金带4将铅锡合金与基片2连接在一起，完成微波组件的制备。
实施例1
请参考图1，本实施例提供一种微波组件，包括铝合金材质的腔体组件1和铜质的基片2，腔体组件1上设有衬底层11，衬底层11为镍材质的衬底层且厚度为2μm。基片2设置在衬底层11上，基片2和衬底层11之间设有铅锡合金材质的合金焊料层3，其中铅和锡的重量比为1:9，合金焊料层3的厚度为10μm，合金焊料层3和基片2之间通过烧结连接。
请参考图2，本实施例还提供一种上述微波组件的制备方法，包括如下步骤：
在铜质的基片2底部蒸镀金层21，金层21厚度为0.01μm；
在腔体组件1上设置衬底层11，衬底层11为镍材质的衬底层，衬底层11的厚度为2μm；
在衬底层11上通过电镀生成合金焊料层3，合金焊料层3为铅锡合金层，铅锡合金层的厚度为12μm；
将基片2设置在合金焊料层3上；
加热使合金焊料层3熔融；
熔融的铅锡合金层将金层21溶解，露出铜质的基片2；
铅锡合金与基片在210℃烧结生成铜锡合金带4，铜锡合金带4将铅锡合金与基片2连接在一起，完成微波组件的制备。本实施例中铅锡合金与基片的烧结采用回流焊工艺，合金焊料3的熔融也在回流焊设备的升温过程中进行。
在基片2上蒸镀金层21的作用在于将铜质的基片2保护起来，避免基片2加热后活性升高，与空气反应被氧化。将金层21的厚度控制在0.01μm以上确保了金层21能完全地隔离开与空气。当基片2放置在腔体组件1中进行加热时，设置在腔体组件1和基片2之间的合金焊料层3熔化，熔融的液态锡迅速将金溶解，露出铜质的基片2与铅锡合金直接接触。铅锡合金与基片2保持接触状态在210℃-220℃温度区间下进行烧结，锡与铜烧结生成包含有CuSn5、CuSn6等金属间化合物的铜锡合金带4。合金焊料层3和基片2之间通过烧结形成的铜锡合金带4厚度为1.9-2.1μm，铜锡合金带4使基片2与合金焊料层3稳固地连接在一起。其中，在铜锡合金带4的厚度为2μm时，具有最佳的连接效果。合金焊料层3的厚度较厚，所以距离基片2较远的铜锡合金未与基片2发生反应；剩余的合金焊料层3继续维持稳定设置在腔体内的状态，熔融后也不易流动冒出，保持在原来生成的位置作为基底，对基片2和腔体组件1的焊接起到稳定附着连接的作用。
通过电化学沉积在腔体组件和基片之间生成具有一定厚度的合金焊料层3，使合金焊料层3既起到现有技术中焊接层的附着稳固作用，又能作为焊料层使基片2充分焊接到腔体组件1上，从而省去了焊接层。简化掉焊接层，减少了微博组件中不同介质的中间层之间界面的数量，使得微波组件整体的稳固性得以提升。同时，减少了微波组件加工过程中需制备的中间层层数，使得制备工序得以精简，提升了微波组件的生产效率。
实施例2
本实施例提供一种微波组件，包括铝合金材质的腔体组件1和铜质的基片2，腔体组件1上设有衬底层11，衬底层11为镍材质的衬底层且厚度为4μm。基片2设置在衬底层11上，基片2和衬底层11之间设有铅锡合金材质的合金焊料层3，其中铅和锡的重量比为2:8，合金焊料层3的厚度为12μm，合金焊料层3和基片2之间通过烧结连接。
本发明还提供一种上述微波组件的制备方法，包括如下步骤：
在铜质的基片2底部蒸镀金层21，金层21厚度为0.1μm；
在腔体组件1上设置衬底层11，衬底层11为镍材质的衬底层，衬底层11的厚度为4μm；
在衬底层11上通过电镀生成合金焊料层3，合金焊料层3为铅锡合金层，铅锡合金层的厚度为14μm；
将基片2设置在合金焊料层3上；
加热使合金焊料层3熔融；
熔融的铅锡合金层将金层21溶解，露出铜质的基片2；
铅锡合金与基片在213℃下烧结生成铜锡合金带4，铜锡合金带4将铅锡合金与基片2连接在一起，完成微波组件的制备。
实施例3
本实施例提供一种微波组件，包括铝合金材质的腔体组件1和铜质的基片2，腔体组件1上设有衬底层11，衬底层11为镍材质的衬底层且厚度为6μm。基片2设置在衬底层11上，基片2和衬底层11之间设有铅锡合金材质的合金焊料层3，其中铅和锡的重量比为3:7，合金焊料层3的厚度为13μm，合金焊料层3和基片2之间通过烧结连接。
本实施例还提供一种上述微波组的制备方法，包括如下步骤：
在铜质的基片2底部蒸镀金层21，金层21厚度为0.3μm；
在腔体组件1上设置衬底层11，衬底层11为镍材质的衬底层，衬底层11的厚度为6μm；
在衬底层11上通过电镀生成合金焊料层3，合金焊料层3为铅锡合金层，铅锡合金层的厚度为15μm；
将基片2设置在合金焊料层3上；
加热使合金焊料层3熔融；
熔融的铅锡合金层将金层21溶解，露出铜质的基片2；
铅锡合金与基片在216℃烧结生成铜锡合金带4，铜锡合金带4将铅锡合金与基片2连接在一起，完成微波组件的制备。
实施例4
本实施例提供一种微波组件，包括铝合金材质的腔体组件1和铜质的基片2，腔体组件1上设有衬底层11，衬底层11为镍材质的衬底层且厚度为8μm。基片2设置在衬底层11上，基片2和衬底层11之间设有铅锡合金材质的合金焊料层3，其中铅和锡的重量比为4:6，合金焊料层3的厚度为14μm，合金焊料层3和基片2之间通过烧结连接。
本发明还提供一种上述微波组件的制备方法，包括如下步骤：
在铜质的基片2底部蒸镀金层21，金层21厚度为0.5μm；
在腔体组件1上设置衬底层11，衬底层11为镍材质的衬底层，衬底层11的厚度为8μm；
在衬底层11上通过电镀生成合金焊料层3，合金焊料层3为铅锡合金层，铅锡合金层的厚度为16μm；
将基片2设置在合金焊料层3上；
加热使合金焊料层3熔融；
熔融的铅锡合金层将金层21溶解，露出铜质的基片2；
铅锡合金与基片在220℃烧结生成铜锡合金带4，铜锡合金带4将铅锡合金与基片2连接在一起，完成微波组件的制备。
将金层的厚度控制在0.5μm以下，铅锡合金的厚度在10μm以上，是为了确保金层21的质量远低于铅锡合金，从而使得金能够充分溶解。虽然合金中含有金成分，但由于含量极少，对铅锡合金以及烧结生成的铜锡合金带4的晶体结构和力学性能没有明显影响。
以上仅是本发明的优选实施方式，应当指出的是，上述优选实施方式不应视为对本发明的限制，本发明的保护范围应当以权利要求所限定的范围为准。对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明的精神和范围内，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。
Claims (8)
1.一种微波组件，包括铝合金材质的腔体组件和铜质的基片，其特征在于，所述腔体组件上设有衬底层；所述基片设置在所述衬底层上，所述基片和衬底层之间设有合金焊料层，所述合金焊料层为铅锡合金层，所述合金焊料层的厚度大于等于10μm；所述合金焊料层和基片之间通过烧结连接。
2.如权利要求1所述的微波组件，其特征在于，所述铅锡合金层中，铅和锡的重量比为1:9-4:6。
3.如权利要求1所述的微波组件，其特征在于，所述衬底层为镍材质的衬底层，所述衬底层的厚度为2-8μm。
4.一种微波组件制备方法，其特征在于，包括如下步骤：
在铜质的基片底部设置金层；
在腔体组件上设置衬底层；
在所述衬底层上通过电化学沉积生成合金焊料层；
将所述基片设置在所述合金焊料层上；
将腔体组件和基片进行烧结，制得微波组件。
5.如权利要求4所述的微波组件制备方法，其特征在于，所述在基片底部设置金层步骤，具体为：
在基片底部蒸镀金层，所述金层厚度为0.01-0.5μm。
6.如权利要求4所述的微波组件制备方法，其特征在于，在腔体组件上生成衬底层步骤，具体为：
所述衬底层为镍材质的衬底层，所述衬底层的厚度大于等于4μm。
7.如权利要求4所述的微波组件制备方法，其特征在于，所述在衬底层上通过电化学沉积生成合金焊料层步骤，具体为：
所述合金焊料层为铅锡合金层，所述铅锡合金层的厚度大于等于12μm；所述电化学沉积具体为电镀。
8.如权利要求7所述的微波组件制备方法，其特征在于，所述将腔体组件和基片进行烧结步骤包括如下步骤：
加热使铅锡合金层熔融；
熔融的铅锡合金层将所述金层溶解，露出铜质的基片；
铅锡合金与基片在210℃-220℃温度区间下烧结生成铜锡合金带，铜锡合金带将铅锡合金与基片连接在一起，完成微波组件的制备。
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2018
- 2018-11-14 CN CN201811352211.6A patent/CN109524381A/zh active Pending
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