[发明专利]一种使用磁振颗粒辅助进行堆叠焊接的方法

权利要求书

1.一种使用磁振颗粒辅助进行堆叠焊接的方法，其特征在于，包括以下步骤：

S1：提供进行堆叠焊接所需要的焊料、磁振颗粒；

S2：提供待堆叠焊接的电路片或器件；

S3：将定制的网板与上层电路板或器件的上焊盘对准、压紧，其对位误差不超过10%；

S4：将磁振颗粒放入网板的通孔中，在上层电路板或器件背面放置永磁铁，避免磁振颗粒移动或弹出通孔；

S5：通过焊膏印刷工艺，将软钎焊料印刷入通孔中，使焊膏包覆磁振颗粒，并与上焊盘紧密接触，完成焊膏印刷后拆卸网板，所述焊膏的材料与焊球的材料一致；

S6：使用热风回流焊接工艺，使得印刷得到的焊膏融化，得到焊球，完成植球过程；

S7：将植球后的上层电路板或器件的焊球与下层电路板或器件的焊盘对准，形成组合体；

S8：将电路板或器件的组合体，放置于承载板上；

S9：使用上加热器、下加热器和加热控制器加热至焊料熔点；同时，使用上磁场发生器、下磁场发生器和磁场控制器产生交变磁场，使焊料中的磁振颗粒往复运动撞击焊料并破除焊料氧化层；

S10：冷却，完成不依赖于还原气氛或真空环境的无助焊剂的堆叠焊接过程；

S11：重复上述过程，实现多层电路板或器件的三维堆叠焊接；

所述使用磁振颗粒辅助进行堆叠焊接的方法所使用的装置包括磁场控制器、上磁场发生器、下磁场发生器、加热控制器、上加热器、下加热器和承载板，所述上加热器和下加热器平行设置且均与加热控制器连接，所述上加热器上方设有上磁场发生器，所述下加热器下方设有下磁场发生器，所述上磁场发生器和下磁场发生器均与磁场控制器连接，所述磁场控制器控制上磁场发生器和下磁场发生器产生交变磁场，所述下加热器上方设有承载板，在承载板上通过焊球以及焊球内部的磁振颗粒对上层器件和下层电路板进行堆叠焊接。

2.根据权利要求1所述的使用磁振颗粒辅助进行堆叠焊接的方法，其特征在于，所述交变磁场的切换周期为0.1s～20s，磁场强度为1Gs～1000Gs，所述交变磁场的磁力线垂直于被焊电路板或器件的焊盘，所述磁力线偏移垂线的角度范围为0～25度，所述交变磁场的径向分布范围为5mm～500mm。

3.根据权利要求1所述的使用磁振颗粒辅助进行堆叠焊接的方法，其特征在于，所述加热控制器控制上加热器和下加热器提供室温～400℃的加热温度，所述承载板能耐受400℃以上的高温，并能实现交变磁场的穿透和热量的快速传导。

4.根据权利要求1所述的使用磁振颗粒辅助进行堆叠焊接的方法，其特征在于，所述焊球的材料为Sn、Sn-Ag、Sn-Au、Sn-Cu、Sn-Ag-Cu、Sn-Bi、Sn-Bi-Ag、Sn-Zn、Sn-In、Sn-Pb、In、In-Pb、In-Ag中的至少1种。

5.根据权利要求1所述的使用磁振颗粒辅助进行堆叠焊接的方法，其特征在于，所述焊球的熔点为100℃～400℃，典型尺寸为0.2mm～1.5mm。

6.根据权利要求1所述的使用磁振颗粒辅助进行堆叠焊接的方法，其特征在于，所述磁振颗粒为圆形颗粒，单个焊球、单个通孔内磁振颗粒的数量为1个或多个。

7.根据权利要求1所述的使用磁振颗粒辅助进行堆叠焊接的方法，其特征在于，所述磁振颗粒材料为Fe、Co、Ni的单一材料或合金材料，所述合金材料为软磁材料。

8.根据权利要求7所述的使用磁振颗粒辅助进行堆叠焊接的方法，其特征在于，所述软磁材料为柯伐合金、低碳钢、铁硅合金、铁铝合金、纯铁、铁镍合金、硅钢合金、铁钴合金、锰锌铁氧体。

9.根据权利要求1所述的使用磁振颗粒辅助进行堆叠焊接的方法，其特征在于，所述磁振颗粒的居里温度为350℃～2000℃，典型尺寸为0.02mm～0.8mm。

10.根据权利要求1所述的使用磁振颗粒辅助进行堆叠焊接的方法，其特征在于，所述磁振颗粒的表面材料为Au、In、Sn、Ag、Ni、Ni-Pd-Au、Sn-Ag、Sn-Au、Sn-Cu、Sn-Ag-Cu、Sn-Bi、Sn-Bi-Ag、Sn-Zn、Sn-In、Sn-Pb、In-Pb、In-Ag中的至少1种，满足磁振颗粒与焊料相润湿的焊接工艺需求，所述磁振颗粒表面材料通过电镀、溅射、化镀、滚镀或搪锡工艺制备。