CN109759741B - 一种超声辅助钎焊用钎焊粉及钎焊方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了超声辅助钎焊用钎焊粉及钎焊方法，钎焊粉由锡铜粉或锡银铜粉，或锡铜粉与锡银铜粉混合的粉末，与直径在1‑1000nm范围中的活性纳米颗粒的镍粉、钴粉、铜粉、锡粉、钛粉的任一种，或任两种，或任三种，或任四种，或五种，按不超过20%的质量比均匀混合。本发明的超声辅助钎焊用钎焊粉及钎焊方法，焊接时温度低，采用活性纳米颗粒，通过超声发生装置的振荡生热，促使焊料或纳米颗粒与母材发生冶金反应，实现无铅焊料全固相或半固态的低温互连，焊接温度较传统液相互连低30℃以上；通过超声发生装置产生的振荡活化和摩擦，促使焊接母材表面氧化膜破裂，达到去膜的效果，降低了焊接助焊剂产生的气体污染，焊接污染少、接头质量高。
Description
技术领域
本发明涉及钎焊技术领域，涉及一种超声辅助钎焊用钎焊粉及钎焊方法。
背景技术
由于铅锡焊料具有较低的熔点、良好的性价比和易获取等特性，所以它被广泛应用于各个行业，但是铅有极大的负面影响，随着人们环保意识的提高，全球各个国家发布了限制铅的使用条令。现在人们想用SAC0307、SC07等锡基钎料代替SnPb37来使用，但是SAC0307、SC07等锡基钎料的熔点比SnPb37的熔点高40°左右，并且随着电子产品的集成化、微小化以及结构复杂化，对产品的焊接技术要求越来越高，在大多数电子产品中，焊点的可靠性、焊接过程中的温度、在最高温度的保温时间以及焊接过程中的清洁度直接决定电子产品的质量。若温度过高或最高温度的保温时间过长不仅焊接效率低、浪费能源以及工作环境差，而且可能导致焊点周围的热敏元器件受损。因此低温焊接是一个重要的课题。
对于铜和铝之间同质或异质材料较低温度的焊接来说，在已有专利中，东莞市新玛博创超声波科技有限公司20181019专利CN108672867A公布了一种铜基材料的无助焊剂脉冲超声低温钎焊方法，它是将母材和合金钎料组成待焊组件；采用钎焊温度为100℃～287℃，对待焊组件的焊接部位进行超声钎焊，使焊接母材形成冶金结合。西安交通大学20111116专利CN101596632B 公布了一种空气气氛中铝材和铜材的钎焊方法，它包括铝材的清洗、铜材的清洗、丝状钎料的清洗、电镀、烘烤、钎焊等步骤。
上述例子的共同的特点包括焊接温度较高、焊接效率低下和操作要求高等。因此，有必要提供一种新型的焊接方法解决上述技术问题。
发明内容
本发明针对现有技术的上述不足，本发明的目的在于提供一种超声辅助钎焊用钎焊粉及钎焊方法，其所用的合金钎焊粉材料成本低、制作简单，在钎焊过程中，该方法的操作十分简单，可以节约大量的人力财力。
为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：
一种超声辅助钎焊用钎焊粉，其特征在于由以下质量百分比的原料制成：锡铜粉或锡银铜粉，或锡铜粉或锡银铜粉按照各自大于百分之零的质量比混合，与直径在1-1000nm范围中的活性纳米颗粒的镍粉、钴粉、铜粉、锡粉、钛粉的任一种，或任两种，或任三种，或任四种，或五种，按不超过20%的质量比均匀混合。
进一步的特征是：所述锡铜粉或锡银铜粉，是Sn0.7Cu或Sn0.3Ag0.5Cu或Sn3.0Ag0.5Cu。
所述锡铜粉或锡银铜粉，是1-8号粒度的粉末，或者是微米级别的锡球。
一种超声辅助钎焊的钎焊方法，其特征在于，包括以下步骤:
1）选用紫铜，或其他铜合金，或铝及铝合金作为待钎焊母材，将待钎焊母材的待焊表面区域打磨光滑，再用酒精喷洗待焊区域表面，然后进行烘干处理；
2）将锡铜粉或锡银铜粉，与直径在1-1000nm范围中的活性纳米颗粒的镍粉、钴粉、铜粉、锡粉、钛粉的任一种，或任两种，或任三种，或任四种，或五种，按不超过20%的质量比均匀混合而成钎焊粉；
3）将两个待钎焊母材放置在加热台上，用酒精完全润湿的钎焊粉放置在两个待钎焊母材之间；或者先将用酒精完全润湿的钎焊粉放置在两个待钎焊母材之间，再将两个待钎焊母材放置在加热台上；夹持或压紧两个待钎焊母材；
4）调整超声发生装置的位置，将超声发生装置的超声振子压在一个或两个待钎焊母材上，或者将超声振子压在加热台上，在酒精还未完全挥发完前，达到工艺要求的钎焊温度后，启动超声发生装置,进行超声辅助焊接，达到工艺要求的焊接时间后，停止发生装置,焊接完成。
所述超声发生装置包括横向超声发生器，横向超声发生器产生超声的频率为20-50KHz、功率为100-2000w，钎焊温度为室温-230℃，超声辅助时间为20s— 30s，焊接时间为60s—150 s。
所述超声发生装置还包括纵向超声发生器，纵向超声发生器产生超声的频率为25-40KHz、功率为100-2000w，钎焊温度为室温-230℃，超声辅助时间为20s— 30s，焊接时间为60s—150 s。
横向超声发生装置和纵向超声发生装置,为连续超声振动，或者为间隔一定时间的间隙振动，两超声可以单用也可以同时或先后使用。
相对于现有技术，本发明的超声辅助钎焊用钎焊粉及钎焊方法，具有如下有益效果：
1、本发明焊接时温度低，采用焊料的活性纳米颗粒，通过超声发生装置的振荡生热，促使焊料或纳米颗粒与母材发生冶金反应，实现无铅焊料全固相或半固态的低温互连，焊接温度较传统液相互连低30℃以上。而且可以节省加热能源，而且焊接时间短。
2、本发明焊料的活性纳米颗粒，通过超声发生装置产生的振荡活化和摩擦，促使焊接母材表面氧化膜破裂，达到去膜的效果，降低了焊接助焊剂产生的气体污染及焊接气孔等缺陷的产生，焊接污染少、接头质量高。
3、本发明可以钎焊同质或异质材料，尤其是可以钎焊难以钎焊的材料；如紫铜与紫铜之间的焊接成型，紫铜与其他铜合金之间的焊接成型，紫铜与铝合金之间的焊接成型，铝合金与铝合金之间的焊接成型等。采用单种纳米颗粒或者混合纳米颗粒，促使纳米颗粒与不同母材间发生冶金反应，可实现异种材料的快速连接，连接效率高、适应面广。
4、本发明的实验不使用助焊剂，它不仅环保，而且极大地节约了成本。
5、本发明使用的是双超声，在去除焊接母材表面氧化膜的同时，可以进一步密实焊缝组织，控制界面IMC的厚度及形状，焊接效果更好。
附图说明
图1 为具体实施例1的装置示意图；
图2 为具体实施例2的装置示意图；
图3 为具体实施例3的装置示意图；
图4为 具体实施例4的装置示意图；
图5 为具体实施例5的装置示意图；
图6为 具体实施例6的装置示意图；
图7为 具体实施例7的装置示意图；
图8为 具体实施例8的装置示意图；
图9为 具体实施例9的装置示意图。
具体实施方式
以下将结合具体实施方式和附图，对本发明进行详细说明。
一种超声辅助钎焊用钎焊粉，其特征在于，由以下质量百分比的原料制成：
锡铜粉或锡银铜粉，或锡铜粉或锡银铜粉按照各自大于百分之零的质量比混合，
与直径在1-1000nm范围中的活性纳米颗粒的镍粉、钴粉、铜粉、锡粉、钛粉的任一种，或任两种，或任三种，或任四种，或五种，按大于零至不超过20%的质量比均匀混合而成；
本发明的钎焊粉末是合金钎焊粉末，其中的焊锡粉为锡铜粉或锡银铜粉，可以用1-8号粒度的粉末，或者为微米级别的锡球；不限于同一种粉末以及同一种粉末尺寸，也可以用两种及两种以上的直径（粒度）不同的同种或异种焊锡粉混合而成；把配好的焊锡粉与配好的活性纳米颗粒均匀混合就得到合金钎焊粉末。
活性纳米颗粒的质量比，即与锡铜粉或锡银铜粉混合后的质量比，可以选择如下比例： 1%、1.5%、2%、2.5%、3%、3.5%、4%、4.5%、5%、5.5%、6%、6.5%、7%、7.5%、8%、8.5%、9%、9.5%、10%、10.5%、11%、12.5%、13%、13.6%、14%、14.5%、15%、15.5%、16%、16.6%、17%、17.5%、18%、18.5%、19%、19.5%、20%等，都能满足本发明的需要。
本发明的超声辅助钎焊方法，其特征在于包括如下步骤：
1、选用紫铜，或其他铜合金，或铝及铝合金作为待钎焊母材，将待钎焊母材的待焊表面区域打磨光滑，再用酒精喷洗待焊区域表面，然后进行烘干处理；
2、将锡铜粉或锡银铜粉，或锡铜粉或锡银铜粉按照各自大于百分之零的质量比混合的粉末，与直径在1-1000nm范围中的活性纳米颗粒的镍粉、钴粉、铜粉、锡粉、钛粉的任一种，或任两种，或任三种，或任四种，或五种，按大于零至不超过20%的质量比均匀混合而成钎焊粉；
3、将两个待钎焊母材放置在加热台上，用酒精完全润湿的钎焊粉放置在两个待钎焊母材之间；或者先将用酒精完全润湿的钎焊粉放置在两个待钎焊母材之间，再将两个待钎焊母材放置在加热台上；夹持或压紧两个待钎焊母材；
4、调整超声发生装置的位置，将超声发生装置的超声振子压在一个或两个待钎焊母材上，或者将超声振子压在加热台上，在酒精还未完全挥发完前，达到工艺要求的钎焊温度后，启动超声发生装置,进行超声辅助焊接，达到工艺要求的辅助焊接时间后，停止发生装置,焊接完成。
超声发生装置的频率设定为20-130KHz、功率设定为100-2000w，钎焊温度设定为室温-液相线℃，对待钎焊母材（试件）进行超声辅助焊接，超声辅助焊接时间为20s以及以上。
超声发生装置包括横向超声发生装置和/或纵向超声发生装置, 可以为连续超声振动，或者为间隔一定时间的间隙振动，两超声可以单用也可以同时或先后使用，还可以在任意角度对试件加超声辅助焊接。
横向超声发生器产生超声的频率设定为20-50KHz、功率设定为100-2000w，纵向超声发生器产生超声的频率设定为25-40KHz、功率设定为100-2000w，钎焊温度设定为室温-230℃，对待钎焊母材（试件）进行超声辅助焊接，超声辅助焊接时间为20s— 30s，焊接时间为60s—150 s。
具体实施例1
（1）待钎焊母材为形紫铜板2与方形紫铜板4，将方形紫铜板2与方形紫铜板4的待焊表面区域用砂纸打磨光滑，再用酒精喷洗待焊区域表面，然后进行烘干处理；
（2）先把紫铜板2、紫铜板4放在模具的凹槽里，再把用酒精完全润湿的合金钎焊粉放置在紫铜板2、紫铜板4之间。
（3）把按位置放置好的试件用大镊子放到有挡块5、6的平台7上，将纵向超声波发生器的纵向超声振子1压在紫铜板2上，纵向超声波发生器超声的频率为50KHz、功率为2000w，钎焊温度为室温，对待焊试件进行超声辅助焊接，超声辅助焊接时间为30s，焊接时间为150 s。
所述带有活性纳米颗粒的中间焊接体优选为Sn0.7Cu带（块）+2%纳米Ni、Sn0.7Cu带（块）+2%纳米Co、Sn0.7Cu带（块）+2%纳米Sn、Sn0.7Cu带（块）+5%纳米Ti、Sn0.7Cu带（块）+10%纳米Cu、Sn0.7Cu带（块）+2%纳米Ni+2%纳米Co、Sn0.7Cu带（块）+5%纳米Ti+5%纳米Cu、Sn0.7Cu带（块）+2%纳米Co+8%纳米Sn、Sn0.7Cu带（块）+2%纳米Co+4%纳米Sn+4%纳米Cu、
Sn0.3Ag0.7Cu带（块）+2%纳米Ni、Sn0.3Ag0.7Cu带（块）+2%纳米Co、Sn0.3Ag0.7Cu带（块）+2%纳米Sn、Sn0.3Ag0.7Cu带（块）+5%纳米Ti、Sn0.3Ag0.7Cu带（块）+10%纳米Cu、Sn0.3Ag0.7Cu带（块）+2%纳米Ni+2%纳米Co、Sn0.3Ag0.7Cu带（块）+5%纳米Ti+5%纳米Cu、Sn0.3Ag0.7Cu带（块）+2%纳米Co+8%纳米Sn、Sn0.3Ag0.7Cu带（块）+2%纳米Co+4%纳米Sn+4%纳米Cu、Sn3.0Ag0.5Cu带（块）+2%纳米Ni、Sn3.0Ag0.5Cu带（块）+2%纳米Co、Sn3.0Ag0.5Cu带（块）+2%纳米Sn、Sn3.0Ag0.5Cu带（块）+5%纳米Ti、Sn3.0Ag0.5Cu带（块）+10%纳米Cu、Sn3.0Ag0.5Cu带（块）+2%纳米Ni+2%纳米Co、Sn3.0Ag0.5Cu带（块）+5%纳米Ti+5%纳米Cu、Sn3.0Ag0.5Cu带（块）+2%纳米Co+8%纳米Sn、Sn3.0Ag0.5Cu带（块）+2%纳米Co+4%纳米Sn+4%纳米Cu。
所述的按位置放置好（夹持或压紧两个待钎焊母材）的待钎焊母材通过酒精使待焊区域与合金钎焊粉紧密接触，试件放置在恒温平台上几秒钟酒精就完全挥发了，在酒精挥发的同时合金钎焊粉末的组分之间、合金钎焊粉末与紫铜板之间接触得更加紧密。
所述的焊接过程，在纵向超声振子1压在紫铜板2上后就开始用计时器计时，在计时器显示10s时开启超声，在计时器显示40s时关闭超声，直到计时器显示150s时，控制超声振子1远离平台7后取下试件，试件在空气中冷却，即完成焊接。
具体实施例2
（1）将方形紫铜板2与方形铝合金板4的待焊表面区域用砂纸打磨光滑，再用酒精喷洗待焊区域表面，然后进行烘干处理；
（2）如图2所示，待焊试件按紫铜板2、带有活性纳米颗粒的中间焊接体3、铝合金板4顺序放置。
（3）把按位置放置好的试件用大镊子放到有挡块5的加热平台6上，将纵向超声波发生器的超声振子1压在待焊接试件上，横向超声波发生器超声的频率为20KHz、功率为100w，钎焊温度为230℃，对待焊试件进行超声辅助焊接，超声辅助焊接时间为20s，焊接时间为50 s。
所述带有活性纳米颗粒的中间焊接体优选为Sn0.7Cu带（块）+2%纳米Ni、Sn0.7Cu带（块）+2%纳米Co、Sn0.7Cu带（块）+2%纳米Sn、Sn0.7Cu带（块）+5%纳米Ti、Sn0.7Cu带（块）+10%纳米Cu、Sn0.7Cu带（块）+2%纳米Ni+2%
纳米Co、Sn0.7Cu带（块）+5%纳米Ti+5%纳米Cu、Sn0.7Cu带（块）+2%纳米Co+8%纳米Sn、Sn0.7Cu带（块）+2%纳米Co+4%纳米Sn+4%纳米Cu、Sn0.3Ag0.7Cu带（块）+2%纳米Ni、Sn0.3Ag0.7Cu带（块）+2%纳米Co、Sn0.3Ag0.7Cu带（块）+2%纳米Sn、Sn0.3Ag0.7Cu带（块）+5%纳米Ti、Sn0.3Ag0.7Cu带（块）+10%纳米Cu、Sn0.3Ag0.7Cu带（块）+2%纳米Ni+2%纳米Co、Sn0.3Ag0.7Cu带（块）+5%纳米Ti+5%纳米Cu、Sn0.3Ag0.7Cu带（块）+2%纳米Co+8%纳米Sn、Sn0.3Ag0.7Cu带（块）+2%纳米Co+4%纳米Sn+4%纳米Cu、Sn3.0Ag0.5Cu带（块）+2%纳米Ni、Sn3.0Ag0.5Cu带（块）+2%纳米Co、Sn3.0Ag0.5Cu带（块）+2%纳米Sn、Sn3.0Ag0.5Cu带（块）+5%纳米Ti、Sn3.0Ag0.5Cu带（块）+10%纳米Cu、Sn3.0Ag0.5Cu带（块）+2%纳米Ni+2%纳米Co、Sn3.0Ag0.5Cu带（块）+5%纳米Ti+5%纳米Cu、Sn3.0Ag0.5Cu带（块）+2%纳米Co+8%纳米Sn、Sn3.0Ag0.5Cu带（块）+2%纳米Co+4%纳米Sn+4%纳米Cu。---种类太多，如何加到20%。
所述的按位置放置好（夹持或压紧两个待钎焊母材）的待钎焊母材通过酒精使待焊区域与合金钎焊粉紧密接触，试件放置在恒温平台上几秒钟酒精就完全挥发了，在酒精挥发的同时合金钎焊粉末的组分之间、合金钎焊粉末与紫铜板之间接触得更加紧密。
所述的焊接过程，在横向超声振子1压在紫铜板2上后就开始用计时器计时，在计时器显示10s时开启超声，在计时器显示20s时关闭超声，在计时器显示30s时开启超声，在计时器显示40s时关闭超声，直到计时器显示50s时，控制超声振子1远离试件后取下试件，试件在空气中冷却，即完成焊接。
具体实施例3
（1）将方形铝合金板2与方形铝合金板4的待焊表面区域用砂纸打磨光滑，再用酒精喷洗待焊区域表面，然后进行烘干处理；
（2）如图3所示，待焊试件按铝合金板2、带有活性纳米颗粒的中间焊接体3、铝合金板4顺序放置在模具的凹槽里；
（3）把放有试件的模具用大镊子放到加热平台6上，将纵向超声波发生器的超声振子1压在待焊接试件上，纵向超声波发生器超声的频率为30KHz、功率为1500w，钎焊温度为150℃，对待焊试件进行超声辅助焊接，超声辅助焊接时间为40s，焊接时间为100 s。
所述带有活性纳米颗粒的中间焊接体优选为S Sn0.7Cu带（块）+2%纳米Ni、Sn0.7Cu带（块）+2%纳米Co、Sn0.7Cu带（块）+2%纳米Sn、Sn0.7Cu带（块）+5%纳米Ti、Sn0.7Cu带（块）+10%纳米Cu、Sn0.7Cu带（块）+2%纳米Ni+2%纳米Co、Sn0.7Cu带（块）+5%纳米Ti+5%纳米Cu、Sn0.7Cu带（块）+2%纳米Co+8%纳米Sn、Sn0.7Cu带（块）+2%纳米Co+4%纳米Sn+4%纳米Cu、Sn0.3Ag0.7Cu带（块）+2%纳米Ni、Sn0.3Ag0.7Cu带（块）+2%纳米Co、Sn0.3Ag0.7Cu带（块）+2%纳米Sn、Sn0.3Ag0.7Cu带（块）+5%纳米Ti、Sn0.3Ag0.7Cu带（块）+10%纳米Cu、Sn0.3Ag0.7Cu带（块）+2%纳米Ni+2%纳米Co、Sn0.3Ag0.7Cu带（块）+5%纳米Ti+5%纳米Cu、Sn0.3Ag0.7Cu带（块）+2%纳米Co+8%纳米Sn、Sn0.3Ag0.7Cu带（块）+2%纳米Co+4%纳米Sn+4%纳米Cu、Sn3.0Ag0.5Cu带（块）+2%纳米Ni、Sn3.0Ag0.5Cu带（块）+2%纳米Co、Sn3.0Ag0.5Cu带（块）+2%纳米Sn、Sn3.0Ag0.5Cu带（块）+5%纳米Ti、Sn3.0Ag0.5Cu带（块）+10%纳米Cu、Sn3.0Ag0.5Cu带（块）+2%纳米Ni+2%纳米Co、Sn3.0Ag0.5Cu带（块）+5%纳米Ti+5%纳米Cu、Sn3.0Ag0.5Cu带（块）+2%纳米Co+8%纳米Sn、Sn3.0Ag0.5Cu带（块）+2%纳米Co+4%纳米Sn+4%纳米Cu。
所述的按位置放置好（夹持或压紧两个待钎焊母材）的待钎焊母材通过酒精使待焊区域与合金钎焊粉紧密接触，试件放置在恒温平台上几秒钟酒精就完全挥发了，在酒精挥发的同时合金钎焊粉末的组分之间、合金钎焊粉末与紫铜板之间接触得更加紧密。
所述的焊接过程，在横向超声振子1压在紫铜板2上后就开始用计时器计时，在计时器显示10s时开启超声，在计时器显示30s时关闭超声，在计时器显示40s时开启超声，在计时器显示60s时关闭超声，直到计时器显示100s时，控制超声振子1远离试件后取下试件，试件在空气中冷却，即完成焊接。
具体实施例4
如图1所示，本发明的钎焊方法，包括如下步骤：
（1）待钎焊母材为形紫铜板2与方形紫铜板4，将方形紫铜板2与方形紫铜板4的待焊表面区域用砂纸打磨光滑，再用酒精喷洗待焊区域表面，然后进行烘干处理；
（2）先把紫铜板2、紫铜板4放在模具的凹槽里，再把用酒精完全润湿的合金钎焊粉放置在紫铜板2、紫铜板4之间。
（3）把按位置放置好的试件用大镊子放到有挡块8的加热平台7上，调整横向超声发生装置、纵向超声发生装置的位置，趁酒精还未完全挥发，将纵向超声发生装置的纵向超声振子1迅速压在紫铜板2、4上，再把横向超声发生装置的横向超声振子6压在加热平台7上，纵向超声的频率设定为20KHz、功率设定为100w，横向超声的频率设为25KHz、功率控制在100w，钎焊温度控制在230℃，超声辅助焊接时间为30s，焊接时间为80s。
所述合金钎焊粉优选为Sn0.7Cu带（块）+2%纳米Ni、Sn0.7Cu带（块）+2%纳米Co、Sn0.7Cu带（块）+2%纳米Sn、Sn0.7Cu带（块）+5%纳米Ti、Sn0.7Cu带（块）+10%纳米Cu、Sn0.7Cu带（块）+2%纳米Ni+2%纳米Co、Sn0.7Cu带（块）+5%纳米Ti+5%纳米Cu、Sn0.7Cu带（块）+2%纳米Co+8%纳米Sn、Sn0.7Cu带（块）+2%纳米Co+4%纳米Sn+4%纳米Cu、Sn0.3Ag0.7Cu带（块）+2%纳米Ni、Sn0.3Ag0.7Cu带（块）+2%纳米Co、Sn0.3Ag0.7Cu带（块）+2%纳米Sn、Sn0.3Ag0.7Cu带（块）+5%纳米Ti、Sn0.3Ag0.7Cu带（块）+10%纳米Cu、Sn0.3Ag0.7Cu带（块）+2%纳米Ni+2%纳米Co、Sn0.3Ag0.7Cu带（块）+5%纳米Ti+5%纳米Cu、Sn0.3Ag0.7Cu带（块）+2%纳米Co+8%纳米Sn、Sn0.3Ag0.7Cu带（块）+2%纳米Co+4%纳米Sn+4%纳米Cu、Sn3.0Ag0.5Cu带（块）+2%纳米Ni、Sn3.0Ag0.5Cu带（块）+2%纳米Co、Sn3.0Ag0.5Cu带（块）+2%纳米Sn、Sn3.0Ag0.5Cu带（块）+5%纳米Ti、Sn3.0Ag0.5Cu带（块）+10%纳米Cu、Sn3.0Ag0.5Cu带（块）+2%纳米Ni+2%纳米Co、Sn3.0Ag0.5Cu带（块）+5%纳米Ti+5%纳米Cu、Sn3.0Ag0.5Cu带（块）+2%纳米Co+8%纳米Sn、Sn3.0Ag0.5Cu带（块）+2%纳米Co+4%纳米Sn+4%纳米Cu。
所述的按位置放置好（夹持或压紧两个待钎焊母材）的待钎焊母材通过酒精使待焊区域与合金钎焊粉紧密接触，试件放置在恒温平台上几秒钟酒精就完全挥发了，在酒精挥发的同时合金钎焊粉末的组分之间、合金钎焊粉末与紫铜板之间接触得更加紧密。
所述的焊接过程，在纵向超声振子1压在紫铜板2、4上以及横向超声振子6压在加热平台7上后就开始用计时器计时，在计时器显示10s时开启纵向超声，在计时器显示20s时关闭纵向超声，在计时器显示30s时开启横向超声，在计时器显示40s时关闭横向超声，在计时器显示50s时开启纵向超声，在计时器显示60s时关闭纵向超声，直到计时器显示80s时，控制横向超声振子远离试件以及升高纵向超声振子并取下试件，试件在空气中冷却，即完成焊接。
具体实施例5
（1）将方形紫铜板2与方形铜合金板4的待焊表面区域用砂纸打磨光滑，再用酒精喷洗待焊区域表面，然后进行烘干处理；
（2）如图2所示，先把紫铜板2、铜合金板4放在模具的凹槽里，再把用酒精完全润湿的合金钎焊粉放置在紫铜板2、铜合金板4之间。
（3）把按位置放置好的试件用大镊子放到加热平台7上，趁酒精还未完全挥发，调整横向超声发生装置、纵向超声发生装置的位置，纵向超声发生装置的纵向超声振子1迅速压在紫铜板2、铜合金板4上，再把横向超声发生装置的横向超声振子6压在加热平台7上，横向超声的频率设定为25KHz、功率设定为200w，纵向超声的频率设为30KHz、功率控制在300w，钎焊温度控制在220℃，超声辅助焊接时间为30s，焊接时间为90s。
所述合金钎焊粉优选为Sn0.7Cu带（块）+2%纳米Ni、Sn0.7Cu带（块）+2%纳米Co、Sn0.7Cu带（块）+2%纳米Sn、Sn0.7Cu带（块）+5%纳米Ti、Sn0.7Cu带（块）+10%纳米Cu、Sn0.7Cu带（块）+2%纳米Ni+2%纳米Co、Sn0.7Cu带（块）+5%纳米Ti+5%纳米Cu、Sn0.7Cu带（块）+2%纳米Co+8%纳米Sn、Sn0.7Cu带（块）+2%纳米Co+4%纳米Sn+4%纳米Cu、Sn0.3Ag0.7Cu带（块）+2%纳米Ni、Sn0.3Ag0.7Cu带（块）+2%纳米Co、Sn0.3Ag0.7Cu带（块）+2%纳米Sn、Sn0.3Ag0.7Cu带（块）+5%纳米Ti、Sn0.3Ag0.7Cu带（块）+10%纳米Cu、Sn0.3Ag0.7Cu带（块）+2%纳米Ni+2%纳米Co、Sn0.3Ag0.7Cu带（块）+5%纳米Ti+5%纳米Cu、Sn0.3Ag0.7Cu带（块）+2%纳米Co+8%纳米Sn、Sn0.3Ag0.7Cu带（块）+2%纳米Co+4%纳米Sn+4%纳米Cu、Sn3.0Ag0.5Cu带（块）+2%纳米Ni、Sn3.0Ag0.5Cu带（块）+2%纳米Co、Sn3.0Ag0.5Cu带（块）+2%纳米Sn、Sn3.0Ag0.5Cu带（块）+5%纳米Ti、Sn3.0Ag0.5Cu带（块）+10%纳米Cu、Sn3.0Ag0.5Cu带（块）+2%纳米Ni+2%纳米Co、Sn3.0Ag0.5Cu带（块）+5%纳米Ti+5%纳米Cu、Sn3.0Ag0.5Cu带（块）+2%纳米Co+8%纳米Sn、Sn3.0Ag0.5Cu带（块）+2%纳米Co+4%纳米Sn+4%纳米Cu。
所述的按位置放置好（夹持或固定）的试件通过酒精使待焊区域与合金钎焊粉紧密接触，试件放置在恒温平台上几秒钟酒精就完全挥发了，在酒精挥发的同时合金钎焊粉末组分之间、合金钎焊粉末与紫铜板、合金钎焊粉末与铜合金板之间接触得更加紧密。
所述的焊接过程，在纵向超声振子1压在紫铜板2、铜合金板4上以及横向超声振子6压在加热平台7上后就开始用计时器计时，在计时器显示10s时开启纵向超声1、6，在计时器显示400s时关闭纵向超声1、6，直到计时器显100s时，控制两个纵向超声振子1、6远离加热平台7并取下试件，试件在空气中冷却，即完成焊接。
具体实施例6
（1）将方形紫铜板2与方形铝合金板4的待焊表面区域用砂纸打磨光滑，再用酒精喷洗待焊区域表面，然后进行烘干处理；
（2）如图3所示，先把紫铜板2、铝合金板4放在模具5的凹槽里，再把用酒精完全润湿的合金钎焊粉放置在紫铜板2、铝合金板4之间，再用另一块方形块8盖住带有凹槽的模具5。
（3）把按位置放置好（夹持或固定）的试件用大镊子放到的加热平台7上，调整横向超声发生装置、纵向超声发生装置的位置，趁酒精还未完全挥发纵向超声振子1迅速压在紫铜板2上，再把横向超声振子6压在模具5、8上，纵向超声振子1的频率设定为30KHz、功率设定为300w，横向超声振子6的频率设为34KHz、功率控制在400w，钎焊温度控制在210℃，超声辅助焊接时间为30s，焊接时间为80s。
所述合金钎焊粉优选Sn0.7Cu带（块）+2%纳米Ni、Sn0.7Cu带（块）+2%纳米Co、Sn0.7Cu带（块）+2%纳米Sn、Sn0.7Cu带（块）+5%纳米Ti、Sn0.7Cu带（块）+10%纳米Cu、Sn0.7Cu带（块）+2%纳米Ni+2%纳米Co、Sn0.7Cu带（块）+5%纳米Ti+5%纳米Cu、Sn0.7Cu带（块）+2%纳米Co+8%纳米Sn、Sn0.7Cu带（块）+2%纳米Co+4%纳米Sn+4%纳米Cu、Sn0.3Ag0.7Cu带（块）+2%纳米Ni、Sn0.3Ag0.7Cu带（块）+2%纳米Co、Sn0.3Ag0.7Cu带（块）+2%纳米Sn、Sn0.3Ag0.7Cu带（块）+5%纳米Ti、Sn0.3Ag0.7Cu带（块）+10%纳米Cu、Sn0.3Ag0.7Cu带（块）+2%纳米Ni+2%纳米Co、Sn0.3Ag0.7Cu带（块）+5%纳米Ti+5%纳米Cu、Sn0.3Ag0.7Cu带（块）+2%纳米Co+8%纳米Sn、Sn0.3Ag0.7Cu带（块）+2%纳米Co+4%纳米Sn+4%纳米Cu、Sn3.0Ag0.5Cu带（块）+2%纳米Ni、Sn3.0Ag0.5Cu带（块）+2%纳米Co、Sn3.0Ag0.5Cu带（块）+2%纳米Sn、Sn3.0Ag0.5Cu带（块）+5%纳米Ti、Sn3.0Ag0.5Cu带（块）+10%纳米Cu、Sn3.0Ag0.5Cu带（块）+2%纳米Ni+2%纳米Co、Sn3.0Ag0.5Cu带（块）+5%纳米Ti+5%纳米Cu、Sn3.0Ag0.5Cu带（块）+2%纳米Co+8%纳米Sn、Sn3.0Ag0.5Cu带（块）+2%纳米Co+4%纳米Sn+4%纳米Cu。
所述的按位置放置好的试件通过酒精使待焊区域与合金钎焊粉紧密接触，试件放置在恒温平台上几秒钟酒精就完全挥发了，在酒精挥发的同时合金钎焊粉末的组分之间、合金钎焊粉末与紫铜板、合金钎焊粉末与铝合金板之间接触得更加紧密。
所述的焊接过程，在纵向超声振子1压在紫铜板2上以及横向超声振子6压在模具5、8上后就开始用计时器计时，在计时器显示10s时开启纵向超声振子1，在计时器显示20s时关闭纵向超声振子1，在计时器显示30s时开启横向超声振子6，在计时器显示40s时关闭横向超声振子6，在计时器显示50s时开启纵向超声振子1，在计时器显示60s时关闭纵向超声振子1，直到计时器显示90s时，控制纵向超声振子1、6远离试件并取下试件，试件在空气中冷却，即完成焊接。
具体实施例7
（1）将梯形铝合金板2与方形铝合金板4的待焊表面区域用砂纸打磨光滑，再用酒精喷洗待焊区域表面，然后进行烘干处理；
（2）如图4所示，先把铝合金板2、铝合金板4放在模具的凹槽里，再把用酒精完全润湿的合金钎焊粉放置在铝合金板2、铝合金板4之间。
（3）把按位置放置好的试件用大镊子放到有挡块8的加热平台7上，调整横向超声发生装置、纵向超声发生装置的位置，趁酒精还未完全挥发纵向超声振子1迅速压在铝合金板2、4上，再把横向超声振子6压在铝合金板2上，纵向超声1的频率设定为35KHz、功率设定为400w，横向超声振子6的频率设为36KHz、功率控制在600w，钎焊温度控制在200℃，超声辅助焊接时间为30s，焊接时间为80s。
所述的按位置放置好的试件通过酒精使待焊区域与合金钎焊粉紧密接触，试件放置在恒温平台上几秒钟酒精就完全挥发了，在酒精挥发的同时合金钎焊粉末的组分之间、合金钎焊粉末与铝合金板之间接触得更加紧密。
所述的焊接过程，在纵向超声振子1压在铝合金板2、4上以及超声振子6压在铝合金板2上后就开始用计时器计时，在计时器显示10s时开启纵向超声1，在计时器显示20s时关闭纵向超声1，在计时器显示30s时开启超声6，在计时器显示40s时关闭超声6，在计时器显示50s时开启纵向超声1，在计时器显示60s时关闭纵向超声1，直到计时器显示90s时，控制超声振子1、6远离加热平台并取下试件，试件在空气中冷却，即完成焊接。
具体实施例8
（1）将方形铜合金板2与方形铜合金板4的待焊表面区域用砂纸打磨光滑，再用酒精喷洗待焊区域表面，然后进行烘干处理；
（2）如图5所示，待焊试件按铜合金板2、用酒精完全润湿的合金钎焊粉、铜合金板4顺序放置。
（3）把按位置放置好的试件用大镊子放到有挡块5、8的加热平台7上，调整横向超声发生装置、纵向超声发生装置的位置，趁酒精还未完全挥发纵向超声振子1迅速压在铜合金板2上，再把横向超声振子6压在加热平台7上，纵向超声1的频率设定为40KHz、功率设定为600w，纵向超声6的频率设为38KHz、功率控制在800w，钎焊温度控制在190℃，超声辅助焊接时间为30s，焊接时间为80s。
所述的按位置放置好（夹持或固定）的试件通过酒精使待焊区域与合金钎焊粉紧密接触，试件放置在恒温平台上几秒钟酒精就完全挥发了，在酒精挥发的同时合金钎焊粉末的组分之间、合金钎焊粉末与铜合金板之间接触得更加紧密。
所述的焊接过程，在纵向超声振子1压在铜合金板2上以及横向超声振子6压在加热平台7上后就开始用计时器计时，在计时器显示10s时开启纵向超声1，在计时器显示20s时关闭纵向超声1，在计时器显示30s时开启纵向超声6，在计时器显示40s时关闭纵向超声6，在计时器显示50s时开启纵向超声1，在计时器显示60s时关闭纵向超声1，直到计时器显示80s时，控制纵向超声振子1、6远离加热平台并取下试件，试件在空气中冷却，即完成焊接。
具体实施例9
（1）将方形铜合金板2与方形铝合金板4的待焊表面区域用砂纸打磨光滑，再用酒精喷洗待焊区域表面，然后进行烘干处理；
（2）如图6所示，待焊试件按铜合金板2、用酒精完全润湿的合金钎焊粉、铝合金板4顺序放置。
（3）把按位置放置好的试件用大镊子放到有挡块5的加热平台7上，趁酒精还未完全挥发先把纵向超声振子1迅速压在铜合金板2上，再把横向超声振子6压在待焊试件上，纵向超声的频率设定为50KHz、功率设定为1000w，横向超声的频率设为40KHz、功率控制在1000w，钎焊温度控制在180℃，超声辅助焊接时间为30s，焊接时间为80s。
所述的按位置放置好的试件通过酒精使待焊区域与合金钎焊粉紧密接触，试件放置在恒温平台上几秒钟酒精就完全挥发了，在酒精挥发的同时合金钎焊粉末的组分之间、合金钎焊粉末与铜合金板、合金钎焊粉末与铝合金板之间接触得更加紧密。
所述的焊接过程，在纵向超声振子1压在铜合金板2上以及横向超声振子6压在待焊试件上后就开始用计时器计时，在计时器显示10s时开启纵向超声，在计时器显示20s时关闭纵向超声，在计时器显示30s时开启横向超声，在计时器显示40s时关闭横向超声，在计时器显示50s时开启纵向超声1，在计时器显示60s时关闭纵向超声1，直到计时器显示80s时，控制纵向超声振子1与横向超声振子6远离加热平台并取下试件，试件在空气中冷却，即完成焊接。
最后需要说明的是，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非限制技术方案，尽管申请人参照较佳实施例对本发明进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，那些对本发明的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本技术方案的宗旨和范围，均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。
Claims (2)
1.一种超声辅助钎焊的钎焊方法，其特征在于，包括以下步骤:
1）选用紫铜与紫铜，或紫铜与铜合金，或紫铜与铝合金，或铝合金与铝合金作为待钎焊母材，将待钎焊母材的待焊表面区域打磨光滑，再用酒精喷洗待焊区域表面，然后进行烘干处理；
2）将锡铜粉或锡银铜粉，或将锡铜粉与锡银铜粉按照各自大于百分之零的质量比混合的粉末，与直径在1-1000nm范围中的活性纳米颗粒的镍粉、钴粉、铜粉、钛粉的两种，或任三种，或四种，按不超过1—19%的质量比均匀混合而成钎焊粉；所述锡铜粉或锡银铜粉，是Sn0.7Cu，或Sn0.3Ag0.5Cu，或Sn3.0Ag0.5Cu，是微米级别的锡球；
3）将两个待钎焊母材放置在加热台上，用酒精完全润湿的钎焊粉放置在两个待钎焊母材之间；或者先将用酒精完全润湿的钎焊粉放置在两个待钎焊母材之间，再将两个待钎焊母材放置在加热台上；夹持或压紧两个待钎焊母材；
4）调整超声发生装置的位置,将超声发生装置的超声振子压在待钎焊母材上，或者压在加热台上，分别在酒精还未完全挥发完前，达到工艺要求的钎焊温度后，启动超声发生装置,进行超声辅助焊接，达到工艺要求的辅助焊接时间后，停止超声发生装置；
所述超声发生装置包括横向超声发生器，横向超声发生器产生超声的频率为20-50KHz、功率为100-2000w，钎焊温度为室温-230℃，超声辅助时间为20s— 30s，焊接时间为30s—150 s；
所述超声发生装置还包括纵向超声发生器，纵向超声发生器产生超声的频率为25-40KHz、功率为100-2000w，钎焊温度为室温-230℃，超声辅助时间为20s— 30s，焊接时间为30s—150 s。
2.根据权利要求1所述超声辅助钎焊的钎焊方法，其特征在于，所述超声发生装置为连续超声振动，或者为间隔一定时间的间隙振动。
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Citations (2)
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| CN108672867A (zh) * | 2018-05-28 | 2018-10-19 | 东莞市新玛博创超声波科技有限公司 | 铜基材料的无助焊剂脉冲超声低温钎焊方法 |
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