CN110102848A - 一种钎焊方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种钎焊方法，包括如下步骤：步骤1：喷涂助焊剂形成预涂焊料；步骤2：组件的清洗、风干；步骤3：配装组件；步骤4：钎焊；步骤5：检测、清洗以及风干。本发明的优点在于，该钎焊方法通过自动化喷涂助焊剂形成预涂焊片，不仅能够精确控制助焊剂的表面涂覆量，保证钎透率，防止涂覆过量导致助焊剂残留物多，提高喷涂质量和效率，使得钎焊工作者无需接触助焊剂，身体伤害小，还能高效契合智能化生产，从而提高整个钎焊生产的效率，满足大批量组件自动化、智能化生产的需求。

Description

一种钎焊方法
技术领域
本发明涉及电子工业中的钎焊技术领域，具体为一种钎焊方法。
背景技术
随着电子工业的发展，电子产品性能的竞争加剧，一套完整的电子设备往往需要集成千上万只组件以满足性能指标，在巨量的组件需求和对组件一致性的系统需求面前，自动化生产、智能化生产成为应对的唯一途径。电子产品的自动化、数字化、智能化生产成为目前市场上应用和研究的热点。然而，虽然大部分满足SMT(Surface MountedTechnology的缩写，即表面贴装技术)工艺标准的组件已经在逐步尝试智能制造了，但无论是在雷达、大型计算机、航空航天等领域中均广泛应用的深腔组件，由于其较高壳壁的限制，锡膏喷印以及助焊剂自动喷涂等等方式均无法应用，导致其钎焊制造过程却仍一直停留在手工涂覆助焊剂与配装的阶段，难以实现自动化。
传统的SMT工艺中器件等的钎焊均在表面，焊后残留物也在表面，易于清洗。与之相比，电子产品深腔组件的钎焊需要考虑钎焊后残留物的腐蚀性，因此钎剂的选用要求一般为R型或RMA型的松香焊剂，该型钎剂禁含卤素，手工涂覆等方式均无法做到精确控制焊剂涂覆量，生产中经常出现焊剂涂覆过量导致焊剂残留物多，深腔组件的焊后残留物往往留在基板与壳体内部，极难清洗干净，往往一经烘烤焊剂残留物便通过缝隙处反复地漫流到基板上，严重影响表面质量。
传统的电子产品组件的钎焊生产配装过程大都为：配装组件并采用毛刷、海绵等手工方式涂覆助焊剂，但钎焊的效果极其不理想。一是助焊剂的量无法精确控制，涂覆的量少了钎透率差，涂覆过量导致焊剂残留物多；二是手工涂覆等严重制约了钎焊生产效率的提高，无法满足大批量组件自动化、智能化生产的需求。
发明内容
本发明所要解决的技术问题在于：传统的电子产品组件的钎焊生产均为手工涂覆助焊剂和装配，无法精确控制助焊剂的量，还严重制约了钎焊生产中质量和效率。
为解决上述技术问题，本发明提供如下技术方案：
一种钎焊方法，包括如下步骤：
步骤1：喷涂助焊剂形成预涂焊料
对焊料表面自动化喷涂助焊剂，喷涂完成后进行烘干形成预涂焊料；通过自动化喷涂助焊剂不仅可以精确控制助焊剂的表面涂覆量，提高喷涂质量和效率，能够满足大批量组件自动化、智能化生产的需求，还保证了钎透率，防止涂覆过量导致助焊剂残留物多。
步骤2：组件的清洗、风干
将组件壳体和待焊件分别置于清洗液中清洗，清洗完成后进行风干；去除壳体和待焊件上的油污和氧化膜。
步骤3：配装组件
依次将预涂焊料和待焊件配装在组件壳体内，形成待焊组件模块。
步骤4：钎焊
将待焊组件模块置于钎焊设备中进行钎焊，完成钎焊后形成组件模块，并冷却至室温。
步骤5：检测、清洗以及风干
对冷却后的组件模块进行钎透率检测，再置于清洗液中清洗，清洗完成后进行风干，只需使用清洗液清洗一次，即可洗净组件中大多数的钎焊残留物，这样也大大提高了整个钎焊生产的效率，还减少了清洗液的使用与排放，满足绿色制造需求。
优选地，所述步骤1中助焊剂为无卤素的RMA或ROLO型助焊剂，所述助焊剂的改性松香含量为8wt.％～12wt.％，所述助焊剂与焊片质量比为1.5wt.％～3.5wt.％，低于该比例助焊效果差，超出该比例焊后残留物多，这样更好的保证了钎透率，防止涂覆过量导致助焊剂残留物多。
优选地，所述助焊剂采用自动化超声雾化喷涂、风刀吹涂或液体恒流喷涂中任意一种喷涂方式进行喷涂。
优选地，所述步骤2中所述壳体和待焊件的待焊面镀金或镀银，使得壳体和待焊件的待焊面无氧化，保证预涂焊料上的助焊剂能与壳体和待焊件的待焊面完全反应，减少焊后残留物。
优选地，所述步骤2中壳体的材质为铝、铜、铝合金、铜合金、可伐合金或碳硅铝中任意一种。
优选地，所述钎焊设备为热台、回流炉或气相焊炉中任意一种钎焊设备。
优选地，所述步骤2和步骤5中的清洗液为酒精或乙二醇。
优选地，所述步骤1中焊料为焊片，步骤2中壳体为深腔壳体，待焊件为电路板。
优选地，所述步骤3中通过机器人手臂或自动贴片机依次对预涂焊片和电路板进行自动化配装，实现自动化配装，提高配装效率，进而提高整个钎焊生产的效率，满足大批量组件自动化、智能化生产的需求。
优选地，所述步骤1中焊料为焊环，步骤2中待焊件为连接器。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：
1、该钎焊方法通过自动化喷涂助焊剂形成预涂焊片，不仅能够精确控制助焊剂的表面涂覆量，保证钎透率，防止涂覆过量导致助焊剂残留物多，提高喷涂质量和效率，使得钎焊工作者无需接触助焊剂，身体伤害小，还能高效契合智能化生产，从而提高整个钎焊生产的效率，满足大批量组件自动化、智能化生产的需求。
2、利用机械人手臂或自动贴片机进行配装预涂焊片和电路板，实现自动化配装，提高配装效率，进而提高整个钎焊生产的效率，满足大批量组件自动化、智能化生产的需求。
3、只需使用清洗液清洗一次，即可洗净组件模块中大多数的钎焊残留物，这样也大大提高了整个钎焊生产的效率，还减少了清洗液的使用与排放，满足绿色制造需求。
4、通过壳体和待焊件的待焊面镀金或镀银，使得壳体和待焊件的待焊面无氧化，保证预涂焊料上的助焊剂能与壳体和待焊件的待焊面完全反应，减少焊后残留物。
附图说明
图1为本发明实施例一的一种钎焊方法的工艺流程图；
图2为本发明实施例一组件模块的示意图；
图3为本发明实施例二的配装示意图。
具体实施方式
为便于本领域技术人员理解本发明技术方案，现结合说明书附图对本发明技术方案做进一步的说明。
实施例一
参阅图1，本实施例公开了一种钎焊方法，包括如下步骤：
步骤1：自动化喷涂助焊剂形成预涂焊片1
在焊片表面采用自动化超声雾化喷涂、风刀吹涂或液体恒流喷涂中任意一种喷涂方式进行预先喷涂无卤素的RMA或ROLO型助焊剂，钎焊工作者无需接触液态助焊剂，身体伤害小。
其原理在于，钎焊时，松香与焊料和基板表面的氧化物(如SnO和Cu2O等)发生了下面的反应:
2C19H29COOH+SnO→Sn(C19H29COOH)2+H2O (1)
2C19H29COOH+Cu2O→2CuCOOC19H29+H2O (2)
由于深腔壳体2和电路板3的待焊面镀金或镀银，使得深腔壳体2和电路板3待焊面无氧化，因此无需考虑(2)式，保证预涂焊片1上的助焊剂能与深腔壳体2和电路板3待焊面完全反应，减少焊后残留物。
具体的，所述助焊剂与焊片质量比(表面涂覆量)为1.5wt.％～3.5wt.％，低于该比例助焊效果差，超出该比例焊后残留物多，这样更好的保证了钎透率，防止涂覆过量导致助焊剂残留物多，其中，助焊剂中主要固体成分为改性松香，改性松香含量为8wt.％～12wt.％，采用该方法制备的预涂焊片1，组件钎焊后松香几乎全部反应生成易清洗的盐类，从而实现钎焊残留物量的精确控制，焊后松香残留率小于1％，进而有效地改善电子产品组件焊后残留物难以清洗的状况；通过以上自动化喷涂以及将喷涂的表面涂覆量设为1.5wt.％～3.5wt.％，不仅可以精确控制助焊剂的表面涂覆量，提高喷涂质量和效率，能够满足大批量组件自动化、智能化生产的需求，还保证了钎透率，防止涂覆过量导致助焊剂残留物多。
焊片喷涂完成后置于烘箱内烘干，形成预涂焊片1。
步骤2：组件的清洗、风干
将组件深腔壳体2和电路板3分别置于清洗液中清洗5～10min，去除深腔壳体2和电路板3上的油污和氧化膜，清洗完成后对深腔壳体2和电路板3进行风干。
步骤3：配装组件
将组件深腔壳体2装夹固定，利用配备定制吸嘴的机械人手臂对规则结构或异形结构的预涂焊片1配装在深腔壳体2上，或利用自动贴片机对预涂焊片1配装在深腔壳体2上，以及将电路板3配装在预涂焊片1上，而自动贴片机适用于形状较规则以及尺寸较小的预涂焊片1与电路板3，通过同样的方式再将电路板3配装在预涂焊片1上，参阅图2，这样就配装成待焊组件模块，为下一步钎焊做准备；利用机械人手臂或自动贴片机进行配装，实现自动化配装，提高配装效率，进而提高整个钎焊生产的效率，满足大批量组件自动化、智能化生产的需求。
步骤4：钎焊
将待焊组件模块置于钎焊设备中进行钎焊，以升温速率为0.5～1℃/s设置钎焊预热区，将组件加热到150～170℃，然后在温度为150～170℃的条件下保温2～5min，接着在最高温为195～210℃钎焊区进行回流焊，钎焊过程可另加氮气或真空辅助，完成钎焊后形成组件模块，并冷却至室温。
步骤5：检测、清洗以及风干
使用X光设备对组件模块进行钎透率检测，检测满足要求后且焊后组件中松香残留物的量＜1％，只需使用电子产品专用的清洗液清洗一次，时间10～15min，即可洗净组件模块中大多数的钎焊残留物，即使经过粘胶或键合等工艺过程中较长时间烘烤，也不会再出现钎焊残留物漫流到基板表面上的现象，这样也大大提高了整个钎焊生产的效率，还减少了清洗液的使用与排放，满足绿色制造需求。
进一步的，所述步骤2中深腔壳体2的材质为铝、铜、铝合金、铜合金、可伐合金或碳硅铝中任意一种，电路板3的材料为5880、RO4350B、6002、RF-5、TLY-5、LTCC或CER-10中任意一种。
再进一步的，所述步骤2和步骤5中的清洗液为酒精或乙二醇。
实施例二
参本实施例公开了一种钎焊方法，包括如下步骤：
步骤1：自动化喷涂助焊剂形成预涂焊环4
在焊环表面采用自动化超声雾化喷涂、风刀吹涂或液体恒流喷涂中任意一种喷涂方式进行预先喷涂无卤素的RMA或ROLO型助焊剂，钎焊工作者无需接触液态助焊剂，身体伤害小。
其原理在于，钎焊时，松香与焊料和基板表面的氧化物(如SnO和Cu2O等)发生了下面的反应:
2C19H29COOH+SnO→Sn(C19H29COOH)2+H2O (1)
2C19H29COOH+Cu2O→2CuCOOC19H29+H2O (2)
由于壳体5和连接器6的待焊面镀金或镀银，使得壳体5和连接器6待焊面无氧化，因此无需考虑(2)式，保证预涂焊环4上的助焊剂能与壳体5和连接器6待焊面完全反应，减少焊后残留物。
具体的，所述助焊剂与焊片质量比(表面涂覆量)为1.5wt.％～3.5wt.％，低于该比例助焊效果差，超出该比例焊后残留物多，这样更好的保证了钎透率，防止涂覆过量导致助焊剂残留物多，其中，助焊剂中主要固体成分为改性松香，改性松香含量为8wt.％～12wt.％，采用该方法制备的预涂焊环4，组件钎焊后松香几乎全部反应生成易清洗的盐类，从而实现钎焊残留物量的精确控制，焊后松香残留率小于1％，进而有效地改善电子产品组件焊后残留物难以清洗的状况；通过以上自动化喷涂以及将喷涂的表面涂覆量设为1.5wt.％～3.5wt.％，不仅可以精确控制助焊剂的表面涂覆量，提高喷涂质量和效率，能够满足大批量组件自动化、智能化生产的需求，还保证了钎透率，防止涂覆过量导致助焊剂残留物多。
焊片喷涂完成后置于烘箱内烘干，形成预涂焊环4。
步骤2：组件的清洗、风干
将组件壳体5和连接器6分别置于清洗液中清洗5～10min，去除壳体5和连接器6上的油污和氧化膜，清洗完成后对壳体5和连接器6进行风干。
步骤3：配装组件
参阅图3，将组件壳体5装夹固定，利用镊子将预涂焊环4放置于壳体5上与连接器6配装的装配孔内，然后再插入连接器6，最终组成待焊组件模块。
步骤4：钎焊
将待焊组件模块置于钎焊设备中进行钎焊，以升温速率为0.5～1℃/s设置钎焊预热区，将组件加热到150～170℃，然后在温度为150～170℃的条件下保温2～5min，接着在最高温为195～210℃钎焊区进行回流焊，钎焊过程可另加氮气或真空辅助，完成钎焊后形成组件模块，并冷却至室温。
步骤5：检测、清洗以及风干
使用X光设备对深腔组件模块进行钎透率检测，检测满足要求后且焊后组件中松香残留物的量＜1％，只需使用电子产品专用的清洗液清洗一次，时间10～15min，即可洗净组件模块中大多数的钎焊残留物，即使经过粘胶或键合等工艺过程中较长时间烘烤，也不会再出现钎焊残留物漫流到基板表面上的现象，这样也大大提高了整个钎焊生产的效率，还减少了清洗液的使用与排放，满足绿色制造需求。
进一步的，所述步骤2中壳体5的材质为铝、铜、铝合金、铜合金、可伐合金或碳硅铝中任意一种。
再进一步的，所述步骤2和步骤5中的清洗液为酒精或乙二醇。
对于本领域技术人员而言，显然本发明不限于上述示范性实施例的细节，而且在不背离本发明的精神或基本特征的情况下，能够以其他的具体形式实现本发明。因此，无论从哪一点来看，均应将实施例看作是示范性的，而且是非限制性的，本发明的范围由所附权利要求而不是上述说明限定，因此旨在将落在权利要求的等同要件的含义和范围内的所有变化囊括在本发明内，不应将权利要求中的任何附图标记视为限制所涉及的权利要求。
以上所述实施例仅表示发明的实施方式，本发明的保护范围不仅局限于上述实施例，对于本领域的技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明保护范围。

Claims (10)

1.一种钎焊方法，其特征在于：包括如下步骤：
步骤1：喷涂助焊剂形成预涂焊料
对焊料表面自动化喷涂助焊剂，喷涂完成后进行烘干形成预涂焊料；
步骤2：组件的清洗、风干
将组件壳体和待焊件分别置于清洗液中清洗，清洗完成后进行风干；
步骤3：配装组件
依次将预涂焊料和待焊件配装在组件壳体内，形成待焊组件模块；
步骤4：钎焊
将待焊组件模块置于钎焊设备中进行钎焊，完成钎焊后形成组件模块，并冷却至室温；
步骤5：检测、清洗以及风干
对冷却后的组件模块进行钎透率检测，再置于清洗液中清洗，清洗完成后进行风干。
2.根据权利要求1所述的一种钎焊方法，其特征在于：所述步骤1中助焊剂为无卤素的RMA或ROLO型助焊剂，所述助焊剂的改性松香含量为8wt.％～12wt.％，所述助焊剂与焊料质量比为1.5wt.％～3.5wt.％。
3.根据权利要求2所述的一种钎焊方法，其特征在于：所述助焊剂采用自动化超声雾化喷涂、风刀吹涂或液体恒流喷涂中任意一种喷涂方式进行喷涂。
4.根据权利要求1所述的一种钎焊方法，其特征在于：所述步骤2中所述壳体和待焊件的待焊面镀金或镀银。
5.根据权利要求1所述的一种钎焊方法，其特征在于：所述步骤2中壳体的材质为铝、铜、铝合金、铜合金、可伐合金或碳硅铝中任意一种。
6.根据权利要求1所述的一种钎焊方法，其特征在于：所述钎焊设备为热台、回流炉或气相焊炉中任意一种钎焊设备。
7.根据权利要求1所述的一种钎焊方法，其特征在于：所述步骤2和步骤5中的清洗液为酒精或乙二醇。
8.根据权利要求1所述的一种钎焊方法，其特征在于：所述步骤1中焊料为焊片，步骤2中壳体为深腔壳体，待焊件为电路板。
9.根据权利要求8所述的一种钎焊方法，其特征在于：所述步骤3中通过机器人手臂或自动贴片机依次对预涂焊片和电路板进行自动化配装。
10.根据权利要求1所述的一种钎焊方法，其特征在于：所述步骤1中焊料为焊环，步骤2中待焊件为连接器。
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