CN110256096A - 多个陶瓷基板与壳体回流焊接的工艺方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种多个陶瓷基板与壳体回流焊接的工艺方法，包括：步骤1、涂覆助焊剂；步骤2、裁剪焊片；步骤3、通过焊接工装将陶瓷基板固定至壳体上；步骤4、设置好回流炉工艺参数并将组件放置在传送带上，进行回流焊接；步骤5、对焊接后的成品进行验证。该工艺方法加热面积大、人为误差小，能够实现多个陶瓷基板一次焊接成型，极大地提高了焊接效率，同时降低了人力和物料成本。
Description
技术领域
本发明涉及基板与壳体焊接技术领域，具体地，涉及一种多个陶瓷基板与壳体回流焊接的工艺方法。
背景技术
产品装配的“四高”要求，即高效、高质量、高集成度和高可靠性，促进了微组装工艺技术的发展。
目前模块的装配中，陶瓷基板与壳体焊接是放置在热台上进行手工摩擦焊接，而在焊接过程中会出现以下问题：第一、在热台上进行手工摩擦焊，摩擦时间长，焊料氧化快，产生焊料锡渣，这样后续需要花费大量人员清理锡渣，并且锡渣并不能完全清理干净，从而影响产品的质量；第二、在烧结过程中多个陶瓷基板逐一手工摩擦焊接在壳体上，生产效率低，不能满足批量生产的需要。
因此，急需要提供一种新的陶瓷基板与壳体焊接方法来解决上述技术难题。
发明内容
本发明的目的是提供一种多个陶瓷基板与壳体回流焊接的工艺方法，该工艺方法加热面积大、人为误差小，能够实现多个陶瓷基板一次焊接成型，极大地提高了焊接效率，同时降低了人力和物料成本。
为了实现上述目的，本发明提供了一种多个陶瓷基板与壳体回流焊接的工艺方法，包括：
步骤1、涂覆助焊剂；
步骤2、裁剪焊片；
步骤3、通过焊接工装将陶瓷基板固定至壳体上；
步骤4、设置好回流炉工艺参数并将组件放置在传送带上，进行回流焊接；
步骤5、对焊接后的成品进行验证。
优选地，步骤1包括使用毛刷蘸助焊剂后在无尘布上点一下，再在壳体上刷一遍，并且，毛刷每蘸助焊剂一次用于刷两个壳体；其中，助焊剂的型号为Alpha EF9301。
优选地，步骤2包括根据陶瓷基板的形状大小裁剪焊片，并将裁剪好的焊片平整放置在涂覆有助焊剂的壳体内，再将多个陶瓷基板平整放置在焊片上，得到组件一；其中，焊片为In52Sn48低温焊片。
优选地，步骤3中的焊接工装包括工装框架和多个压杆，多个压杆一端通过弹簧可调节地固定至工装框架上，另一端竖直向下延伸并能够对多个陶瓷基板施加压力以将多个陶瓷基板固定在壳体上的焊接位置；并且，通过改变弹簧的压缩量能改变焊接过程中的压力，将组件一安装固定至焊接工装上得到组件二。
优选地，步骤4中的热风回流焊炉分为上、下温区且各有十个加热区和两个冷却区，其中，进口区长度为600mm、加热区长度为3380mm、冷却区长度为750mm。
优选地，步骤5包括将回流焊接后的组件通过X-RAY检测焊透率是否达到90％以上且在显微镜下观察焊锡表面状态是否明亮。
根据上述技术方案，本发明用回流焊炉进行陶瓷基板与壳体焊接的工艺方法，陶瓷基板与壳体回流焊接的本质是热风回流软钎焊，通过设置合适的温度曲线，并施加适当的压力和气氛保护，实现陶瓷基板与壳体原子间结合的工艺过程。而影响回流焊接效果的因素主要有温度曲线、焊接压力和焊料尺寸等，从温度曲线、焊接压力、焊片尺寸和助焊剂用量等方面总结出具体工艺参数和工艺方法，通过本发明制作的模块组件，使得陶瓷基板与壳体焊接焊透率能达到90％以上。相比较于传统手工摩擦的工艺方法，本发明采用的热风回流焊接的有效加热面积大，利用专用夹具进行装夹和定位，避免了人为误差，可实现多陶瓷基板一次焊接成型，极大地提高了焊接效率，并降低了人力和物料成本。
本发明的其他特征和优点将在随后的具体实施方式部分予以详细说明。
附图说明
附图是用来提供对本发明的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与下面的具体实施方式一起用于解释本发明，但并不构成对本发明的限制。在附图中：
图1是本发明中多个陶瓷基板与壳体回流焊接的工艺方法的流程图；
图2是本发明中焊接工装的结构示意图；
图3是本发明中模块组件安装固定在焊接工装上的示意图；
图4是本发明中陶瓷基板安装在壳体上的示意图。
具体实施方式
以下结合附图对本发明的具体实施方式进行详细说明。应当理解的是，此处所描述的具体实施方式仅用于说明和解释本发明，并不用于限制本发明。
在本发明中，在未作相反说明的情况下，“上、下、内、外”等包含在术语中的方位词仅代表该术语在常规使用状态下的方位，或为本领域技术人员理解的俗称，而不应视为对该术语的限制。
参见图1至图4，本发明提供一种多个陶瓷基板与壳体回流焊接的工艺方法，包括：
步骤1、涂覆助焊剂；
步骤2、裁剪焊片；
步骤3、通过焊接工装将陶瓷基板固定至壳体上；
步骤4、设置好回流炉工艺参数并将组件放置在传送带上，进行回流焊接；
步骤5、对焊接后的成品进行验证。
其中，步骤1包括使用毛刷蘸助焊剂后在无尘布上点一下，再在壳体上刷一遍，并且，毛刷每蘸助焊剂一次用于刷两个壳体；其中，助焊剂的型号为Alpha EF9301。
步骤2包括根据陶瓷基板的形状大小裁剪焊片，并将裁剪好的焊片平整放置在涂覆有助焊剂的壳体内，再将多个陶瓷基板平整放置在焊片上，得到组件一；其中，焊片为In52Sn48低温焊片。
步骤3中的焊接工装包括工装框架和多个压杆，多个压杆一端通过弹簧可调节地固定至工装框架上，另一端竖直向下延伸并能够对多个陶瓷基板施加压力以将多个陶瓷基板固定在壳体上的焊接位置；并且，通过改变弹簧的压缩量能改变焊接过程中的压力，将组件一安装固定至焊接工装上得到组件二。
步骤4中的热风回流焊炉分为上、下温区且各有十个加热区和两个冷却区，其中，进口区长度为600mm、加热区长度为3380mm、冷却区长度为750mm。
步骤5包括将回流焊接后的组件通过X-RAY检测焊透率是否达到90％以上且在显微镜下观察焊锡表面状态是否明亮。
具体地，在一种实施方式中，步骤1中所用助焊剂型号为Alpha EF9301，属于低残留助焊剂。涂覆助焊剂所用的工具为白色毛刷，用白色毛刷蘸助焊剂，轻轻在无尘布上点一下，在壳体上刷一遍，每次白色毛刷蘸助焊剂一次，刷两个壳体即可。
接着，步骤2采用的焊料为In52Sn48低温焊片。由于In52Sn48焊片本身浸润性不好，焊料无法完全铺展开来，所以会容易出现未焊透区域。所以在裁剪焊片时，焊片尺寸跟陶瓷基板形状大小一样，焊接后观察边缘焊料可见，钎焊区未出现未焊透区域，在满足焊接要求的前提下，选用焊片尺寸为23*13.5*0.05mm。将裁剪好的焊片平整放置在涂覆有助焊剂的壳体内，然后将多个陶瓷基板平整放置在焊片上，得到组件一。
然后，步骤3选用导热系数高的铝材设计了一种焊接工装，该工装能整体对多个陶瓷基板施加压力，既能使陶瓷基板在焊接过程中不移动，又能施加一定压力排除气泡，操作简单方便。焊接压力取决于焊接工装上的弹簧压缩量，通过焊接工装上的压杆作用在陶瓷基板上来施加压力，所以只需要改变弹簧的压缩量就可以改变焊接压力。将组件一安装固定在焊接工装上，此时焊接工装上的压杆正好作用在陶瓷基板上施加压力，得到组件二。
再然后，步骤4中采用的热风回流焊炉的设备型号为IPC810N，分为上、下温区，各有10个加热区和2个冷却区，进口区长度为600mm、加热区长度为3380mm、冷却区长度为750mm。其中，温度曲线的设置是回流焊接的一个工艺难点，前期在摸索温度曲线时，用壳体+功率管(不加电路板以及焊料)过回流炉用热电偶测温度曲线，根据实际测得温度曲线，分析预热区、活性区、回流区以及冷却区的温度、时间，再结合链条传送带的速度，进行炉温曲线调整优化，得到与焊料相匹配的焊接温度和焊接时间。此过程需要进行多次组别试验，来相互比较，才能找到最优炉温曲线。
本实施例中陶瓷基板与壳体回流焊工艺参数见下表：
设置好回流炉工艺参数后，将组件二放置在传送带上，进行回流焊接。
最后，步骤5中将回流焊接后的组件通过X-RAY检测焊透率达到90％以上，在显微镜下观察焊锡表面状态明亮。
以上结合附图详细描述了本发明的优选实施方式，但是，本发明并不限于上述实施方式中的具体细节，在本发明的技术构思范围内，可以对本发明的技术方案进行多种简单变型，这些简单变型均属于本发明的保护范围。
另外需要说明的是，在上述具体实施方式中所描述的各个具体技术特征，在不矛盾的情况下，可以通过任何合适的方式进行组合，为了避免不必要的重复，本发明对各种可能的组合方式不再另行说明。
此外，本发明的各种不同的实施方式之间也可以进行任意组合，只要其不违背本发明的思想，其同样应当视为本发明所公开的内容。
Claims (6)
1.一种多个陶瓷基板与壳体回流焊接的工艺方法，其特征在于，包括：
步骤1、涂覆助焊剂；
步骤2、裁剪焊片；
步骤3、通过焊接工装将陶瓷基板固定至壳体上；
步骤4、设置好回流炉工艺参数并将组件放置在传送带上，进行回流焊接；
步骤5、对焊接后的成品进行验证。
2.根据权利要求1所述的多个陶瓷基板与壳体回流焊接的工艺方法，其特征在于，步骤1包括使用毛刷蘸助焊剂后在无尘布上点一下，再在壳体上刷一遍，并且，毛刷每蘸助焊剂一次用于刷两个壳体；其中，助焊剂的型号为Alpha EF9301。
3.根据权利要求2所述的多个陶瓷基板与壳体回流焊接的工艺方法，其特征在于，步骤2包括根据陶瓷基板的形状大小裁剪焊片，并将裁剪好的焊片平整放置在涂覆有助焊剂的壳体内，再将多个陶瓷基板平整放置在焊片上，得到组件一；其中，焊片为In52Sn48低温焊片。
4.根据权利要求3所述的多个陶瓷基板与壳体回流焊接的工艺方法，其特征在于，步骤3中的焊接工装包括工装框架和多个压杆，多个压杆一端通过弹簧可调节地固定至工装框架上，另一端竖直向下延伸并能够对多个陶瓷基板施加压力以将多个陶瓷基板固定在壳体上的焊接位置；并且，通过改变弹簧的压缩量能改变焊接过程中的压力，将组件一安装固定至焊接工装上得到组件二。
5.根据权利要求4所述的多个陶瓷基板与壳体回流焊接的工艺方法，其特征在于，步骤4中的热风回流焊炉分为上、下温区且各有十个加热区和两个冷却区，其中，进口区长度为600mm、加热区长度为3380mm、冷却区长度为750mm。
6.根据权利要求5所述的多个陶瓷基板与壳体回流焊接的工艺方法，其特征在于，步骤5包括将回流焊接后的组件通过X-RAY检测焊透率是否达到90％以上且在显微镜下观察焊锡表面状态是否明亮。
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