[发明专利]一种用于陶瓷基板上锡焊元器件的新型焊接装置及方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种用于陶瓷基板上锡焊元器件的新型焊接装置及方法。

背景技术

陶瓷基板是指铜箔在高温下直接键合到氧化铝(Al2O3)或氮化铝(AlN)陶瓷基片表面(单面或双面)上的特殊工艺板。所制成的超薄复合基板具有优良电绝缘性能，高导热特性，优异的软钎焊性和高的附着强度，并可像PCB板一样能刻蚀出各种图形，具有很大的载流能力。因此，陶瓷基板已成为大功率电力电子电路结构技术和互连技术的基础材料。而更多的基于陶瓷材料的封装技术也得到广泛应用，如低温共烧陶瓷(Low Temperature Co-fired Ceramic LTCC)技术和高温共烧陶瓷技术。随着电子元件不断趋向于小型化、集成化、模块化，在陶瓷基板上焊接的电子元件的也日趋小型化，同时也对相应的焊接工艺提出了更高的技术要求。

在陶瓷基板上焊接元器件，常用的连接方式是锡焊连接。焊接过程根据批量大小和成本控制，通常采用小型焊接加热装置或者平流炉进行焊接。该方法首先要在元器件背部涂抹焊锡膏并置于基板上，随后加热使之融化，取下基板待锡膏冷却固化后即完成焊接。而冷却过程中待焊元器件，尤其是尺寸较小的元器件，其任何微小位移都会极大降低焊接质量。

现有焊接工艺的主要问题是：当基板上元器件尺寸较小时(横向尺寸小于1mm×1mm)，元件尺寸与锡膏尺寸相近，冷却过程中基板的任何微小移动都会造成元器件的晃动，焊点会因此呈现出各种不规则形状，器件会出现倒状、扭转、移出焊盘、虚焊等现象，即使元器件尺寸稍大，也会存在焊盘移动、虚焊等现象，严重影响焊接质量和产品性能；同时由于焊接过程受操作人员熟练度影响较大，导致焊接一致性较差，焊接效率较低。

发明内容

为解决现有技术存在的不足，本发明公开了一种用于陶瓷基板上锡焊元器件的新型焊接装置及方法，发明一种新型的焊接加热装置，本发明的目的在于改进现有的焊接方法，该装置能够最大程度保证加热和冷却过程中焊接对象的稳定性和焊点的可靠性，同时充分考虑高质量焊接所需要的升温和冷却速度，提高焊接过程的可操作性，有效提高焊接质量和焊接效率，改善焊接工艺环节。

为实现上述目的，本发明的具体方案如下：

一种用于陶瓷基板上锡焊元器件的新型焊接装置，包括加热组件、升降组件及承载组件，所述加热组件包括电加热台，电加热台通过升降组件与待加热基板接触或者脱离，电加热台上方设置有承载组件，所述承载组件包括调节块，用于调节承载板间的间距的调节块设置在外壳的上。

所述升降组件固定于外壳内壁上，升降组件包括齿轮齿条传动机构，齿轮与升降旋钮相连，齿轮齿条传动机构的齿条与连接板相连，加热台固定在连接板上，通过旋转升降旋钮，即可升降加热台。

所述调节块上设置有滑槽，承载板的两端分别放置在相对布置的调节块的滑槽上，承载板之间的距离可调，承载板用于承载待加热基板。

所述承载板的数量为两个，调节块的数量为两个，通过调节块上的两个滑槽，调节承载板之间的距离。

所述承载板之间可以通过增加生瓷片的方式，用于承载极小尺寸的基板；极小尺寸的基板的尺寸为长宽均为4mm。

所述加热台通过热传递块向待加热基板底部传递热量，所述热传递块放置在加热台上，热传递块的加热面与基板底面充分接触。

所述基板本身采用陶瓷材料，直接与基板接触的承载板采用环氧玻璃布板材料。

所述焊接装置还包括观察组件，观察组件包括放大镜和支撑轴，放大镜通过支撑轴固定在外壳的上部。

一种用于陶瓷基板上锡焊元器件的新型焊接装置的方法，包括以下步骤：

步骤一：根据待加热基板的尺寸，调节承载板的间距，根据承载板间距，选择热传递块，并放置于加热台上；将待加热基板放置在承载板之间的间距上；

步骤二：开启电源，加热台预热；

步骤三：旋转升降旋钮，借助齿轮齿条配合提升加热台，当看到待加热基板顶起后，停止提升，通过放大镜观察，等待焊锡融化，待融化完全，下降加热台；

步骤四：待观察到焊锡膏完全凝固，取下基板，完成焊接。

所述步骤一中承载板的间距使得承载板能恰好支撑起待加热基板并保证所有待加热部位都能与热传递块贴合。

所述步骤一中热传递块放置于加热台上时，通过升降组件调节加热台的高度，使得热传递块能恰好通过承载板中间的空挡。