CN114554724A

CN114554724A - 一种针对密封smd器件的缓释片及其应用方法

Info

Publication number: CN114554724A
Application number: CN202210181803.6A
Authority: CN
Inventors: 陈鹏; 姚宇清; 李雪; 袁佳英
Original assignee: Xian Microelectronics Technology Institute
Current assignee: Xian Microelectronics Technology Institute
Priority date: 2022-02-25
Filing date: 2022-02-25
Publication date: 2022-05-27

Abstract

本发明一种针对密封SMD器件的缓释片及其应用方法，该缓释片包括两个直板片和一个弧形片，连接后呈“U”字形，U形缓释片增加了SMD器件和PCB的距离，加入U形缓释片相当于在SMD器件和PCB之间放置了一个弹簧。设置U形缓释片可以释放在环境温度变化时，器件陶瓷本体、焊点以及PCB组装基板的热膨胀系数不一致产生的应力，起到应力释放的作用，从而增加焊接的疲劳寿命，提高焊接可靠性。该结构同时解决了高可靠的焊接工艺技术和高密度PCB布局矛盾的问题，即在实现原焊盘原位替换的基础上，解决了PCB组装基板和SMD器件热膨胀系数失配导致陶瓷体开裂的问题。

Description

一种针对密封SMD器件的缓释片及其应用方法

技术领域

本发明属于电子元器件安全可靠性技术领域，涉及一种针对密封SMD器件的缓释片及其应用方法。

背景技术

密封SMD器件为无引线陶瓷封装器件，其焊盘在陶瓷体底部，组装时直接使用焊料将SMD焊盘和PCB焊盘连接起来。但其焊接完成后在产品使用过程中环境温度变化，由于器件陶瓷本体、焊点以及PCB组装基板的热膨胀系数不一致，器件的陶瓷体和焊点同时受剪切应力，最终因陶瓷体强度较低开裂使器件性能失效。

为了避免上述问题的发生，国内外学者对此类大尺寸SMD装联进行了相关研究，即采用转接基板方式或改变原SMD封装形式的方法缓解PCB组装基板和SMD器件热膨胀系数失配的问题，但以上工艺方法均扩大了器件的安装尺寸，无法原焊盘替换，无法发挥器件自身小型化设计的优势。

发明内容

本发明的目的在于克服上述现有技术的缺点，提供一种针对密封SMD器件的缓释片及其应用方法，以解决现有技术中PCB组装基板和SMD器件热膨胀系数失配导致陶瓷体开裂的问题。

为达到上述目的，本发明采用以下技术方案予以实现：

一种针对密封SMD器件的缓释片，包括两个直板片和一个弧形片，所述弧形片的两个直边分别和一个直板片的端部连接；所述弧形片和直板片一体连接；所述弧形片的截面为弧形线；

所述缓释片用于焊接连接SMD器件和PCB板。

本发明的进一步改进在于：

优选的，所述两个直板片和一个弧形片呈“U”字形。

优选的，所述缓释片的材质为4J29。

优选的，所述缓释片通过板材剪切后弯折成形。

一种上述的针对密封SMD器件的缓释片的应用方法，包括以下步骤：

步骤1，在SMD器件的所有金属焊端上印刷焊料，将一个直板片的外侧壁焊接在一个金属焊端上，一个金属焊端对应一个缓释片；

步骤2，在PCB板上印刷焊料，将另一个直板片的外侧壁焊接在PCB上，所有的缓释片焊接在一个PCB板上，使得焊接有缓释片的SMD器件焊接在PCB板上。

优选的，步骤1中，通过丝网印刷技术在SMD器件的金属焊端上印刷焊料；

步骤2中，通过丝网印刷技术在PCB板上印刷焊料。

优选的，所述丝网印刷技术中的钢网厚度为0.15mm。

优选的，步骤1中，通过热风再流焊接技术将一个直板片的外侧壁焊接在一个金属焊端上；

步骤2中，通过热风再流焊接技术将另一个直板片的外侧壁焊接在PCB上。

优选的，所述热风再流焊接技术中的焊接温度与印刷用的焊料的材料匹配。

优选的，步骤1中，缓释片的长＝金属焊端长-1；缓释片的宽＝金属焊端宽-1；缓释片的厚度≤1mm。

与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：

本发明一种针对密封SMD器件缓释片焊接，该缓释片包括两个直板片和一个弧形片，连接后呈“U”字形，U形缓释片增加了SMD器件和PCB的距离，加入U形缓释片相当于在SMD器件和PCB之间放置了一个弹簧。设置U形缓释片可以释放在环境温度变化时，器件陶瓷本体、焊点以及PCB组装基板的热膨胀系数不一致产生的应力，起到应力释放的作用，从而增加焊接的疲劳寿命，提高焊接可靠性。该结构同时解决了高可靠的焊接工艺技术和高密度PCB布局矛盾的问题，即在实现原焊盘原位替换的基础上，解决了PCB组装基板和SMD器件热膨胀系数失配导致陶瓷体开裂的问题。

本发明还公开了一种针对密封SMD器件缓释片焊接的应用方法，更为具体的，是缓释片的焊接工艺方法，该方法可应用于所有SMD器件的焊接，有较强的普适性，该方法可推广至元器件生产商，增加器件缓释片的设计，从源头上提高器件的组装可靠性，该方法实现原焊盘原位替换的基础上，减少了器件陶瓷体在环境温度变化时的应力，提高器件的使用寿命。

附图说明

图1为SMD-1器件外形图；其中，(a)图为俯视图；(b)图为侧视图；(c)图为仰视图；

图2为缓释片一的外形图；其中，(a)图为立体图；(b)图为侧视图和俯视图；

图3为缓释片二和缓释片三的外形图；其中，(a)图为立体图；(b)体为侧视图和俯视图；

图4为缓释片焊接后示意图；

图5为SMD焊接完成后示意图；

图中：1-缓释片一，2-缓释片二，3-缓释片三，4-SMD器件，5-金属焊端，6-焊料，7-PCB板；8-直板片；9-弧形片。

具体实施方式

下面结合附图和具体的实施例对本发明做进一步详细描述：

在本发明的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制；术语“第一”、“第二”、“第三”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性；此外，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

本发明的实施例之一为提供了一种针对密封SMD器件缓释片，该缓释片为针对每一个SMD进行制定的缓释片，更为具体的，针对SMD器件4上的每一个金属焊端5制备一个缓释片。优选的，缓释片材料采用4J29，4J29为Fe-Co-Ni合金，集成电路外引出线大量使用该材料，使得缓释片能够和引出线的材料相匹配，易于组装，方便后续信息数据的传输。

参见图2和图3，每一个缓释片包括两个直板片8和一个弧形片9，由两个直板片8和一个弧形片9一体连接组成。所述弧形片9的截面为弧形线，弧形片9的两个直边分别连接一个直板片8。优选的，两个直板片8平行，缓释片呈“U”字形。弧形线倒圆角的半径应大于4J29板材的厚度，即0.15mm。

优选的，缓释片的长和宽应与SMD器件端的每一个焊盘的尺寸相匹配(长＝焊盘长-1mm，宽＝焊盘宽-1mm)，整个缓释片的厚度以不大于1mm为宜，该厚度包括两个直板片8的厚度以及两个直板片之间的距离。

优选的，缓释片的制作方法为，将0.15mm厚度的4J29板材剪切至适宜长度，然后进行“U”字成形。优选的，“U”字成形通过专用工装制备，专用工装分为上模(凸模)和下模(凹模)。成形时，将板材置于下模，上模运动至下模后，上模和下模一起向下运动，完成U字成形。其中，上模和下模的形状应与“U形”相匹配。

本发明还提供了一个实施例，为一种针对密封SMD器件缓释片的应用方法，更为具体的是缓释片的焊接方法，包括以下步骤：

步骤1：参见图1，使用丝网印刷技术在SMD器件4的金属焊端5上印刷焊料6，因为SMD器件4有三个金属焊端5，因此制定有三个缓释片，分别将缓释片一1、缓释片二2和缓释片3焊接在对应的金属焊端5上，使用热风再流焊接技术将缓释片焊接上SMD器件4的金属焊端上，使二者成为一体。具体的，一个直板片8的外侧壁和印刷焊料6焊接连接。

优选的，丝网印刷技术中所使用的钢网厚度应为0.15mm；

优选的，热风再流焊接技术中的焊接温度应与印刷用的焊料相匹配。

步骤2，使用丝网印刷技术在PCB板7上印刷焊料6，将带有缓释片的SMD器件贴装在PCB板7上，使用热风再流焊接技术将带有缓释片的SMD器件焊接在PCB板7上，其中缓释片中的另一个直板片8的外侧壁和PCB板7焊接连接。。

优选的，丝网印刷技术中所使用的钢网厚度应为0.15mm；

下面结合具体的对本发明进一步的说明。

实施例

步骤1：SMD-1器件的外形尺寸如图1所示。根据SMD-1的封装特点，分别需定制匹配三个金属焊端5的缓释片。缓释片一的外形尺寸如图2所示，缓释片二和缓释片三的外形尺寸如图3所示。

步骤2：使用丝网印刷技术(钢网厚度：0.15mm)在SMD-1器件上印刷焊料(焊料材料：Sn63Pb37)，将缓释片贴装在SMD-1器件的金属焊端5上，使用热风再流焊接技术将缓释片焊接上SMD器件4的金属焊端5上，使二者成为一体，如图4所示。

其中，热风再流焊接温度宜为203℃～213℃，183℃以上时间宜为20s～30s。

步骤3：使用丝网印刷技术(钢网厚度：0.15mm)在PCB板的金属焊盘上印刷焊料(焊料材料：Sn63Pb37)，将带有缓释片的SMD器件贴装在PCB板的金属焊盘上，使用热风再流焊接技术将带有缓释片的SMD器件焊接在PCB上，如图5所示。

其中，热风再流焊接最高为213℃～225℃,183℃以上时间宜为30s～60s。

再流焊接过程是焊料与焊盘/焊端/引线的金属材料完成浸润，形成金属间化合物的过程。行业内，再流焊接的合金层厚度一般为0.5μm-4μm。一般来说，温度越高，高温时间越长，合金层厚度越厚。步骤2是对SMD器件和缓释片的焊接，焊接后二者成为一个整体；这个整体会在步骤3时再进行一次焊接。因此步骤2完成后形成的合金层在进行步骤三时会再一次进行再流焊接。为了降低合金层厚度超标的风险，因此将步骤2中温度设置要求，在能形成合金层的基础上，尽量降低。

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、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims

1.一种针对密封SMD器件的缓释片，其特征在于，包括两个直板片(8)和一个弧形片(9)，所述弧形片(9)的两个直边分别和一个直板片(8)的端部连接；所述弧形片(9)和直板片(8)一体连接；所述弧形片(9)的截面为弧形线；

所述缓释片用于焊接连接SMD器件(4)和PCB板(7)。

2.根据权利要求1所述的一种针对密封SMD器件的缓释片，其特征在于，所述两个直板片(8)和一个弧形片(9)呈“U”字形。

3.根据权利要求1所述的一种针对密封SMD器件的缓释片，其特征在于，所述缓释片的材质为4J29。

4.根据权利要求1所述的一种针对密封SMD器件的缓释片，其特征在于，所述缓释片通过板材剪切后弯折成形。

5.一种权利要求1所述的针对密封SMD器件的缓释片的应用方法，其特征在于，包括以下步骤：

步骤1，在SMD器件(4)的所有金属焊端(5)上印刷焊料(6)，将一个直板片(8)的外侧壁焊接在一个金属焊端(5)上，一个金属焊端(5)对应一个缓释片；

步骤2，在PCB板(7)上印刷焊料(6)，将另一个直板片(8)的外侧壁焊接在PCB(7)上，所有的缓释片焊接在一个PCB板(7)上，使得焊接有缓释片的SMD器件(4)焊接在PCB板(7)上。

6.根据权利要求5所述的一种针对密封SMD器件的缓释片的应用方法，其特征在于，步骤1中，通过丝网印刷技术在SMD器件(4)的金属焊端(5)上印刷焊料(6)；

步骤2中，通过丝网印刷技术在PCB板(7)上印刷焊料(6)。

7.根据权利要求5所述的一种针对密封SMD器件的缓释片的应用方法，其特征在于，所述丝网印刷技术中的钢网厚度为0.15mm。

8.根据权利要求5所述的一种针对密封SMD器件的缓释片的应用方法，其特征在于，步骤1中，通过热风再流焊接技术将一个直板片(8)的外侧壁焊接在一个金属焊端(5)上；

步骤2中，通过热风再流焊接技术将另一个直板片(8)的外侧壁焊接在PCB(7)上。

9.根据权利要求8所述的一种针对密封SMD器件的缓释片的应用方法，其特征在于，所述热风再流焊接技术中的焊接温度与印刷用的焊料(6)的材料匹配。

10.根据权利要求5-9任意一项所述的针对密封SMD器件的缓释片的应用方法，其特征在于，步骤1中，缓释片的长＝金属焊端(5)长-1；缓释片的宽＝金属焊端(5)宽-1；缓释片的厚度≤1mm。