CN208680800U - 一种低空泡率预成型焊片 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及电子器件焊接用材料技术领域，具体提供了一种低空泡率预成型焊片。本实用新型的预成型焊片，所述焊片的至少一个表面上设置有多个间隔一定间距的突起部和/或间隔一定间距的凹陷部。本实用新型的预成型焊片，在焊接时，预热阶段有利于还原性气体或助焊剂顺着突起部和/或凹陷部形成的波纹的间隙进入要焊接的部位，从而更有效的还原焊片和被焊接面的氧化膜，而且有利于还原后产生的气体顺着突起部和/或凹陷部形成的波纹的间隙逸出。而焊片的波峰处或者凸起处，由于与元器件接触，会优先熔化，并逐渐往低处熔化推进直至焊料全部熔化，进一步促使焊接过程产生的气体得以逸出，从而达到降低焊接空泡率、提高焊接质量的目的。

Description

一种低空泡率预成型焊片

技术领域

本实用新型涉及电子器件焊接用材料技术领域，具体提供了一种低空泡率预成型焊片。

背景技术

随着电子元器件日趋精密和集成化，对封装的散热和可靠性要求越来越高，而降低焊接后焊接面的空泡率是提高散热和可靠性的重中之重。如果焊接后的空泡率高，则焊点的热阻就会增大，焊点的可靠性也会不佳，抗冷热循环及耐冲击性能就会变差，焊点易出现裂纹甚至断裂，极有可能给元器件造成不可弥补的损失。

预成型焊片的焊接，目前一般是通过助焊剂还原焊接或者甲酸(或氢气)还原焊接，焊接时助焊剂或者甲酸(或氢气)自身，或者助焊剂或者甲酸(或氢气)还原被焊接面和焊料表面的氧化膜时都会产生气体，当平面的焊片封装焊接时，焊接时所产生的气体由于没有逸出的通道，被封闭在焊接面中不便逸出，甚至无法逸出，从而给降低焊接空泡率、提高焊接质量带来不少的困扰。

实用新型内容

鉴于此，有必要针对上述问题提供一种降低焊接空泡率、提高焊接质量的预成型焊片。

本实用新型是通过以下技术方案实现的：

一种低空泡率预成型焊片，所述焊片的至少一个表面上设置有多个间隔的突起部和/或间隔的凹陷部。

进一步的，所述间隔的距离优选为：0.1-100mm。所述间隔的突起部和/或间隔的凹陷部使焊片不会在同一时间完全封闭待焊接材料表面，使预热阶段和焊接阶段产生的气体有足够时间及通道排出，故所述突起部和/或凹陷部的间隔不限于所优选的间距值，所有间距值均能实现本实用新型方案的功能，只是在优选值范围内综合效果最优。

进一步的，所述低空泡率预成型焊片表面的最高点和最低点的距离为：0.005-5mm。所述间隔的突起部和/或间隔的凹陷部使焊片不会在同一时间完全封闭待焊接材料表面，使预热阶段和焊接阶段产生的气体有足够时间及通道排出，故所述预成型焊片表面的最高点和最低点的距离不限于所优选的值，所有距离值均能实现本实用新型方案的功能，只是在优选值范围内综合效果最优。

进一步的，所述突起部或凹陷部的数量至少为2个。

进一步的，所述突起部包括：凸棱(突起部顶端呈线状，或与待焊接物的接触方式为线接触)、凸点(突起部顶端汇集成点状，或与待焊接物的接触方式为点接触)或凸台(突起部顶端为平面状，或待焊接物的接触方式为面接触)等。

进一步的，所述凹陷部包括凹槽(凹陷部开口于焊片表面，向焊片本体内部凹陷，凹陷的最底部为平面状或汇集成一条线，如圆柱形或方形的凹陷、梯形、V字形的沟壑状凹陷等)、凹坑(凹陷部开口于焊片表面，向焊片本体内部凹陷，凹陷的最底部为平面状或汇集成一个点，如半球形、扇形、方形、梯形、圆锥形的凹陷等)等。

进一步的，所述低空泡率预成型焊片每个表面设置的突起部和/或凹陷部的形状、尺寸、间隔、排列方式、突起部高度和/或凹陷部深度等可以相同，也可以不相同。

进一步的，当所述低空泡率预成型焊片的两个表面上均设置突起部和/或凹陷部时，两个表面上的突起部和/或凹陷部的形状、尺寸、间隔、排列方式、突起部高度和/或凹陷部深度等可以相同，也可以不相同。比如，可以两面分别都是波纹(突起部和凹陷部结合形成)、凹凸点或凸台；也可以也可以是一面是波纹(突起部和凹陷部结合形成)，一面是凹点、凸点或凸台；也可以是一面是凹点或凸点，一面是凸台。其他具体形式的突起部和/或凹陷部任意组合也可以。

进一步的，所述低空泡率预成型焊片表面的突起部或凹陷部的截面可以是正方形、长方形、梯形、三角形等多边形，也可以是U形、扇形等各种形状；所述突起部或凹陷部的尺寸对本实用新型预成型焊片的功能无影响，即尺寸不限；排列方式可以是规则均匀连续的，也可以是不规则不均匀不连续的。

进一步的，所述低空泡率预成型焊片表面的突起部和/或凹陷部可以是冲压或轧制成型，也可用其他机械(如焊片本体与突起部分别制备，再通过预设卡槽或孔等，组装而成)或化学(如化学刻蚀、喷镀等)的方法成型。

进一步的，所述低空泡率预成型焊片的合金材料可以是锡基、铅基、铟基、铋基、锌基、锑基、银基、铜基、铝基焊料等其中任意一种作为合金材料制成的预成型焊片，或任意选取其中至少两种合金材料，多层复合而成的预成型焊片；也可以是焊料内部附有金属或非金属网或丝的复合预成型焊片，也可以为焊料基体内含有金属或非金属颗粒的复合预成型焊片。

进一步的，所述低空泡率预成型焊片，可以是不含助焊剂的预成型焊片，也可以为含有助焊剂的预成型焊片；所述助焊剂在焊片上的存在方式可以为表面涂覆、焊片基体内部包含(即将助焊剂加入到基体材料中，一起制成焊片基体)等方式。

进一步的，所述低空泡率预成型焊片可以做成多边形状(如方形、条形等)、圆形、弧形、环形、框形等形状。

本实用新型有益效果：

本实用新型的低空泡率预成型焊片，在焊接时，预热阶段有利于还原性气体或助焊剂顺着突起部和/或凹陷部形成的波纹的间隙进入要焊接的部位，从而更有效的还原焊片和被焊接面的氧化膜，而且有利于还原后产生的气体顺着突起部和/或凹陷部形成的波纹的间隙逸出；焊接阶段，焊片的波峰处或者凸起处，由于与元器件接触，会优先熔化，并逐渐往低处熔化推进直至焊料全部熔化，进一步促使焊接过程产生的气体得以逸出，从而达到降低焊接空泡率、提高焊接质量的目的。预热阶段和焊接阶段，只要至少一个阶段的逸出气体的作用实现，则足以达到降低焊接空泡率的作用，故所述突起部和/或凹陷部的间隔不限于所优选的间距值，所述低空泡率预成型焊片表面的最高点和最低点的距离也不限于所优选的值。

附图说明

为方便对本实用新型更清晰的理解，请参考所附示意图。所附示意图不应当理解为对本实用新型内容的限制，但意在示例性的说明。

图1和3为现有的平片焊接后超声波检测空泡率图。其中白色部分表示焊接空泡，黑色部分表示焊接良好。

图2(单面含有突起部的焊片)和图4(双面含有凸点的焊片)为本实用新型的低空泡率预成型焊片焊接后超声波检测空泡率图。其中白色部分表示焊接空泡，黑色部分表示焊接良好。

图5包含图5a、图5b和图5c，为一种低空泡率预成型焊片含有单面突起部(凸起的棱)的示意图。其中5a为规则均匀排列方式；5b为规则不均匀排列方式；5c为不规则不均匀排列方式。

图6为一种低空泡率预成型焊片含有单面突起部(凸点)的示意图。

图7包含图7a、图7b和图7c，为一种低空泡率预成型焊片含有双面波纹的示意图。

图8为一种低空泡率预成型焊片含有双面突起部的示意图(双面尺寸不同)。

图9为一种低空泡率预成型焊片含有双面突起部的示意图(双面形状不同)，其中一面是凸起的棱，一面是凸台。

具体实施方式

为了更好的说明本实用新型技术方案所要解决的问题、采用的技术方案和达到的有益效果，现结合具体实施方式进一步阐述。值得说明的是，本实用新型技术方案包含但不限于以下实施方式。

本实用新型实施例中未注明具体技术或条件的，按照本领域内的文献所描述的技术或条件或者按照产品说明书进行。所用试剂或仪器未注明生产厂商者，均为可以通过市购等途径获得的常规产品。

实施例1

参见图5，为一种低空泡率预成型焊片单面含有突起，即单面含有波纹(凸起的棱)的示意图(左)及其截面图(右)。

本实施例的低空泡率预成型焊整体为片状，所述突起部为凸棱，所述凸棱间的间距为1mm，并由冲床冲压成型。

所述凸棱截面为扇形，所述凸棱的顶边为焊片表面的最高点，底边为焊片表面的最低点，最高点与最低点之间的距离为0.09mm。所述凸棱间相互平行、连续的分布于焊片表面。

该低空泡率预成型焊片的合金材料为铅基焊料。

该低空泡率预成型焊片为表面涂覆有助焊剂的预成型焊片。

在其他一些实施例中，所述如5a中凸棱形成波纹也可以由凹槽或凹坑形成；也可以由轧辊轧制成型，或者也可用其他机械(如焊片本体与突起部分别制备，再通过预设卡槽或孔等，组装而成)或化学(如化学刻蚀、喷镀等)的方法成型。焊片的整体形状可以做成方形、圆形、弧形、环形、框形、条形等。

在其他一些实施例中，所述凸棱或凹槽的截面形状还可以是正方形、长方形、梯形、三角形、U形等。

在其他一些实施例中，所述突起部高度和/或凹陷部深度，凸棱、凹槽或凹坑之间的间距，可以保持一个固定的值，规则均匀的排列在焊片上，也可以同时选择不同的突起部高度和/或凹陷部深度，不同的间距值(如图5c所示)甚至交叉(如图5b所示)，不规则不均匀的分布在焊片表面。

在其他一些实施例中，所述低空泡率预成型焊片还可以选择锡基、铟基、铋基、锌基、锑基、银基、铜基、铝基焊料等其中任意一种作为合金材料制成的预成型焊片，也可以是锡基、铅基、铟基、铋基、锌基、锑基、银基、铜基、铝基等焊料中任意两种或两种以上合金材料，以任意比例多层复合而成的预成型焊片。

在其他一些实施例中，所述低空泡率预成型焊片的内部结构，可以是焊料内部附有金属或非金属网或丝的复合预成型焊片，也可以为焊料基体内含有金属或非金属颗粒的复合预成型焊片。

在其他一些实施例中，所述低空泡率预成型焊片还可以为表面未涂覆有助焊剂的预成型焊片，或者是焊料基体内部含有助焊剂的预成型焊片。

实施例2

参见图6，为一种低空泡率预成型焊片单面含有凸点(突起部)的示意图(左)及其截面图(右)。

本实施例的低空泡率预成型焊片整体为片状，所述突起部间距为1.5mm，焊片表面最高点和最低点之间的距离为0.2mm，并用轧辊轧制成型。

所述凸点均为半球形，规则均匀的分布在焊片表面。

所述低空泡率预成型焊片的合金材料为锡基焊料。

所述低空泡率预成型焊片为表面涂覆有助焊剂的预成型焊片。

在其他一些实施例中，所述突起部还可以为凸台(远离焊片本体的顶端为一个平面)；所述焊片也可以由冲床冲压成型，或者也可用其他机械(如焊片本体与突起部分别制备，再通过预设卡槽或孔等，组装而成)或化学(如化学刻蚀、喷镀等)的方法成型。焊片的整体形状可以做成方形、圆形、环形、框形、条形等。

在其他一些实施例中，所述凸台顶面形状可以是正方形、长方形、三角形、圆形、梯形等。

在其他一些实施例中，所述凸点或凸台的高度和/或间距可以保持一个固定的值，规则均匀的排列在焊片上，也可以同时选择不同的高度和/或间距值，不规则不均匀的分布在焊片表面。

在其他一些实施例中，所述低空泡率预成型焊片还可以选择铅基、铟基、铋基、锌基、锑基、银基、铜基、铝基焊料等其中任意一种作为合金材料制成的预成型焊片，也可以是锡基、铅基、铟基、铋基、锌基、锑基、银基、铜基、铝基等焊料中任意两种或两种以上合金材料，以任意比例多层复合而成的预成型焊片。

在其他一些实施例中，所述低空泡率预成型焊片的内部结构，可以是焊料内部附有金属或非金属网或丝的复合预成型焊片，也可以为焊料基体内含有金属或非金属颗粒的复合预成型焊片。

在其他一些实施例中，所述焊片还可以为表面未涂覆有助焊剂的预成型焊片，或者是焊料基体内部含有助焊剂的预成型焊片。

实施例3

参见图7，其中图7a、图7b和图7c为一种低空泡率预成型焊片双面含有突起部的示意图。

本实施例中图7a、图7b和图7c为实施例1(图5a、图5b和图5c)的变型。区别在于本实施例在焊片的两个表面均设有突起部，且两个表面上的突起部形状、尺寸、排列方式相同。

在其他一些实施例中，所述如7a中凸棱形成波纹的也可以由凹槽或凹坑形成；所述焊片也可以由轧辊轧制成型，或者也可用其他机械(如焊片本体与突起部分别制备，再通过预设卡槽或孔等，组装而成)或化学(如化学刻蚀、喷镀等)的方法成型。焊片的整体形状可以做成方形、圆形、环形、框形、条形等。

在其他一些实施例中，所述凸棱或凹槽的截面形状还可以是正方形、长方形、梯形、三角形、U形等。

在其他一些实施例中，所述突起部高度和/或凹陷部深度，凸棱、凹槽或凹坑之间的间距，可以保持一个固定的值，规则均匀的排列在焊片上，也可以同时选择不同的突起部高度和/或凹陷部深度，不同的间距值(如图7c所示)甚至交叉(如图7b所示)，不规则不均匀的分布在焊片表面。

在其他一些实施例中，所述低空泡率预成型焊片还可以选择锡基、铟基、铋基、锌基、锑基、银基、铜基、铝基焊料等其中任意一种作为合金材料制成的焊片，也可以是锡基、铅基、铟基、铋基、锌基、锑基、银基、铜基、铝基等焊料中任意两种或两种以上合金材料，以任意比例多层复合而成的预成型焊片。

在其他一些实施例中，所述低空泡率预成型焊片的内部结构，可以是焊料内部附有金属或非金属网或丝的复合预成型焊片，也可以为焊料基体内含有金属或非金属颗粒的复合预成型焊片。

在其他一些实施例中，所述焊片还可以为表面未涂覆有助焊剂的预成型焊片，或者是焊料基体内部含有助焊剂的预成型焊片。

实施例4

参见图8，为一种低空泡率预成型焊片双面含有突起部的示意图(左)及其截面图(右)。

本实施例中图8为实施例2中图6的变型。区别在于本实施例在焊片的两个表面均设有突起部，且两个表面上的突起部形状、排列方式相同，尺寸不同。

在其他一些实施例中，所述突起部还可以为凸台(远离焊片本体的顶端为一个平面)；所述焊片也可以由冲床冲压成型，或者也可用其他机械(如焊片本体与突起部分别制备，再通过预设卡槽或孔等，组装而成)或化学(如化学刻蚀、喷镀等)的方法成型。焊片的整体形状可以做成方形、圆形、环形、框形、条形等。

在其他一些实施例中，所述凸台顶面形状可以是正方形、长方形、三角形、圆形、梯形等。

在其他一些实施例中，所述凸点或凸台的高度和/或间距可以保持一个固定的值，规则均匀的排列在焊片上，也可以同时选择不同的高度和/或间距值，不规则不均匀的分布在焊片表面。

在其他一些实施例中，所述低空泡率预成型焊片还可以选择铅基、铟基、铋基、锌基、锑基、银基、铜基、铝基焊料等其中任意一种作为合金材料制成的焊片，也可以是锡基、铅基、铟基、铋基、锌基、锑基、银基、铜基、铝基等焊料中任意两种或两种以上合金材料，以任意比例多层复合而成的预成型焊片。

在其他一些实施例中，所述预成型焊片的内部结构，可以是焊料内部附有金属或非金属网或丝的复合预成型焊片，也可以为焊料基体内含有金属或非金属颗粒的复合预成型焊片。

在其他一些实施例中，所述焊片还可以为表面未涂覆有助焊剂的预成型焊片，或者是焊料基体内部含有助焊剂的预成型焊片。

实施例5

参见图9，为一种低空泡率预成型焊片含有双面突起部的示意图(双面形状不同)，其中一面是凸起的棱，一面是凸点。

该实施例中的低空泡率预成型焊片可以理解为实施例1中(图5a)的焊片表面和实施例2中(图6)的焊片表面的结合。

本实施例中的所述低空泡率预成型焊片为锡基和铜基的合金材料按6:1多层复合轧制或冲压而成。

所述低空泡率预成型焊片为表面涂覆有助焊剂的预成型焊片。

在其他一些实施例中，所述预成型焊片还可以选择锡基、铅基、铟基、铋基、锌基、锑基、银基、铜基、铝基焊料等其中任意一种作为合金材料制成的预成型焊片，也可以是锡基、铅基、铟基、铋基、锌基、锑基、银基、铜基、铝基等焊料中任意两种或两种以上合金材料，以任意比例多层复合而成的预成型焊片。

在其他一些实施例中，所述低空泡率预成型焊片的内部结构，可以是焊料内部附有金属或非金属网或丝的复合预成型焊片，也可以为焊料基体内含有金属或非金属颗粒的复合预成型焊片。

在其他一些实施例中，所述焊片还可以为表面未涂覆有助焊剂的预成型焊片，或者是焊料基体内部含有助焊剂的预成型焊片。

上述实施例1-5中，凹槽、凹坑和突起都是相对而言，有突起，没突的地方就可以理解为凹槽或凹坑，比如图5a、图7a、图9等，既可以理解为突起的示意图，也可以理解为凹槽的示意图，故此处不再单独增加附图即相关文字说明。

实验例1本实用新型预成型焊片空泡率检测试验

检测样品：市售双面均为平面的焊片和本实用新型实施例1的一面含有突起部，另一面为平面的焊片。

样品基本情况和实验过程：

焊料成分：Sn63Pb37(简称为6337)

焊片尺寸：38.5*31.5*0.2mm(该单面含有突起的焊片，同样的尺寸与平片的重量一致，保证焊接后焊缝的厚度一致，突起部高度为0.09mm)。

表面涂覆有相同的助焊剂，(平片和单面含有突起部的焊片)助焊剂含量均为1％。

被焊接材料：2mm厚无氧铜板，

焊接方式：两块2mm厚无氧铜板中间夹预成型焊片，进行回流焊接。

检测空泡率设备：超声波检测仪。

市售双面平面焊片和本实用新型实施例1的单面含有突起部的焊片各20片，分别采用上述焊接方式对上述被焊接材料进行焊接。然后采用超声波检测仪分别检测各焊片所焊接的产品的空泡率，记录，计算各组平均值。结果见表1。

表1实施例1和比较例检测结果

为了更直观的表示焊接空泡率结果对比，图1和图2分别为平片和单面含有突起部的焊片,焊接后超声波检测空泡率对比图，其中图1为现有的平片焊接后超声波检测空泡率图，图2为本实用新型的预成型焊片(单面含有突起部)焊接后超声波检测空泡率图。图1和图2中白色部分表示焊接空泡，黑色部分表示焊接良好。对比可明显看出，本实用新型的焊片焊接的空泡明显少于现有技术的平片。

实验例2本实用新型预成型焊片空泡率检测试验

检测样品：市售双面平面焊片和本实用新型实施例4的双面设有凸点(突起部)焊片。

样品基本情况和实验过程：

焊料成分：Sn96.5Ag3Cu0.5(简称为SAC305)

焊片尺寸：38.5*31.5*0.25mm(该双面设有凸点的焊片，同样的尺寸与平片的重量一致，保证焊接后焊缝的厚度一致，两侧凸点高度均为0.07mm)。

表面涂覆有相同的助焊剂，(平片和双面设有凸点的焊片)助焊剂含量均为2％。

被焊接材料：2mm厚无氧铜板，

焊接方式：两块2mm厚无氧铜板中间夹预成型焊片，进行回流焊接。

检测空泡率设备：超声波检测仪。

市售双面平面焊片和本实用新型实施例4的双面设有凸点的焊片个20片，分别采用上述焊接方式对上述被焊接材料进行焊接。然后采用超声波检测仪分别检测各焊片所焊接的产品的空泡率，记录，计算各组平均值。结果见表2。

表2实施例4和比较例检测结果

为了更直观的表示焊接空泡率结果对比，图3和图4分别为平片和双面设有凸点(突起)的预成型焊片焊接后超声波检测空泡率对比图，其中图3为现有的平片焊接后超声波检测空泡率图，图4为本实用新型的预成型焊片(双面设有凸点焊片)焊接后超声波检测空泡率图。图3和图4中白色部分表示焊接空泡，黑色部分表示焊接良好。对比可明显看出，本实用新型的焊片焊接的空泡明显少于现有技术的平片。

以上所述实施例仅表达了本实用新型的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对本实用新型专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本实用新型的保护范围。因此，本实用新型专利的保护范围应以所附权利要求为准。

Claims (7)

1.一种低空泡率预成型焊片，其特征在于，所述预成型焊片是焊料内部附有金属或非金属网或丝的复合预成型焊片，或者是焊料基体内含有金属或非金属颗粒的复合预成型焊片；所述焊片的至少一个表面上设置有多个间隔的突起部和/或间隔的凹陷部；所述间隔的距离为：0.1-100mm；所述低空泡率预成型焊片表面的最高点和最低点的距离为：0.005-5mm。

2.根据权利要求1所述的低空泡率预成型焊片，其特征在于，所述突起部或凹陷部的数量至少为2个。

3.根据权利要求1所述的低空泡率预成型焊片，其特征在于，所述突起部包括凸棱、凸点或凸台。

4.根据权利要求1所述的低空泡率预成型焊片，其特征在于，所述凹陷部包括凹槽、凹坑。

5.根据权利要求1所述的低空泡率预成型焊片，其特征在于，所述预成型焊片是锡基、铅基、铟基、铋基、锌基、锑基、银基、铜基、铝基合金中的至少一种。

6.根据权利要求1所述的低空泡率预成型焊片，其特征在于，所述预成型焊片表面的突起部或凹陷部的截面形状为正方形、长方形、梯形、三角形、U形或扇形。

7.根据权利要求1-6任意一项所述的低空泡率预成型焊片，其特征在于，所述预成型焊片整体形状为方形、圆形、弧形、环形、框形或条形。