CN104722874A - 回流焊接方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种回流焊接方法，涂有焊料的待焊工件在回流焊炉内依次经过预热区、活化区、回流区和冷却区处理，在预热区内，待焊工件依次进入第一升温阶段、振动阶段和第二升温阶段。本发明提供的回流焊接方法，在预热区对待焊工件进行加热的过程中，设定振动阶段，通过焊料振动以促使焊料中的挥发性物质充分挥发，从而在不降低待焊工件的焊接质量的前提下，实现了防止焊料飞溅的目的，同时，也为回流焊接方法的改良提供了新途径和新思路。
Description
技术领域
本发明涉及焊接技术领域，具体而言，涉及一种回流焊接方法。
背景技术
目前，在回流焊接工艺中，涂有锡膏的待焊工件依次经过预热区、保温区、回流焊接区和冷却区处理，现有的预热区处理的目的主要为：通过预热区加热，以尽可能地迫使锡膏的溶剂及水分充分挥发，从而避免锡膏中的溶剂及水分在后续的回流焊接工艺过程中挥发导致锡膏飞溅的情况发生，同时，也可通过预热使焊料充分润湿待焊工件，以确保焊接质量；在预热区的设置中，若预热温度过高，或预热温升过快，则导致待焊工件因受热不均而受到损伤，或加速了待焊工件的氧化，不利于提高回流焊接质量，若预热温度过低，或预热温升过缓慢，则很难使焊料充分润湿待焊工件，且也无法实现使锡膏的溶剂及水分充分挥发目的，现有技术中也有诸多方案在预热温度范围和预热温升速度的设定上进行改良，企图在不降低焊接质量与防止焊料飞溅两方面找到最佳的平衡点，但是，由于预热温度范围的设定主要取决于焊料的组份及各组份的相关性质，故而，很难通过对预热温度范围改进来解决这一技术问题，则如何在不降低焊接质量的同时，又能实现防止焊料飞溅成为回流焊接技术领域亟待解决的问题。
发明内容
为了解决上述技术问题至少之一，本发明的目的在于提供一种能够促使焊料中挥发性物质充分挥发，且能够有效地保证焊接质量的回流焊接方法。
有鉴于此，本发明提供了一种回流焊接方法，涂有焊料的待焊工件在回流焊炉内依次经过预热区、活化区、回流区和冷却区处理，在所述预热区内，所述待焊工件依次进入第一升温阶段、振动阶段和第二升温阶段。
本发明提供的回流焊接方法，在预热区对待焊工件进行加热的过程中，设定振动阶段，通过焊料振动以促使焊料中的挥发性物质充分挥发，从而避免在后续的回流焊接过程中，因焊料中的挥发性物质在远高于挥发性物质沸点的温条件下挥发，而导致焊料飞溅的情况出现，从而有效地保证了对待焊工件的焊接质量；在此基础上，将振动阶段设置在第一升温阶段与第二升温阶段之间，故而，在实现焊料充分润湿待焊工件的前提下，可设置在振动阶段中，预热区内的温度在挥发性物质的沸点附近，则通过焊料振动以促使挥发性物质挥发的过程中，有效地避免焊料飞溅的情况发生，从而进一步提高对待焊工件的预热效果，进而提高对待焊工件的焊接质量。
具体而言，现有回流焊接工艺主要对预热温度范围改进，但是，由于预热温度范围主要取决于焊料的组份及各组份的相关性质，故而，通过改进预热温度范围的途径，无法在不降低焊接质量的前提下，实现防止焊料飞溅的目的，而本发明提供的回流焊接方法，在预热区对待焊工件进行加热的过程中，设定振动阶段，通过焊料振动以促使焊料中的挥发性物质充分挥发，从而在不降低待焊工件的焊接质量的前提下，实现了防止焊料飞溅的目的，同时，也为回流焊接方法的改良提供了新途径和新思路。
另外，本发明提供的上述实施例中的回流焊接方法还可以具有如下附加技术特征：
在本发明的一个实施例中，在所述振动阶段，所述焊料在超声波作用下振动。
在本发明的一个实施例中，在所述振动阶段，所述预热区内的温度为85℃～90℃。
在本发明的一个实施例中，所述振动阶段的持续时长为4s～5s。
在本发明的一个实施例中，在所述第一升温阶段，所述预热区内的温度以小于或者等于4℃/s的速度上升至85℃～90℃；在所述第二升温阶段，所述预热区内的温度以小于或者等于4℃/s的速度上升至150℃。
在本发明的一个实施例中，所述待焊工件在所述预热区内的处理时长不超过100s。
在本发明的一个实施例中，在所述活化区内，所述待焊工件依次进入保温阶段和第三升温阶段；在所述保温阶段，所述活化区内的温度从第一初始温度以小于或者等于2℃/s的速度上升至170℃；在所述第三升温阶段，所述活化区内的温度以小于或者等于4℃/s的速度上升至200℃；其中，所述第一初始温度为所述待焊工件在所述预热区内处理结束时，所述预热区内的温度。
在本发明的一个实施例中，所述保温阶段的持续时长为60s～100s。
在本发明的一个实施例中，在所述回流区内，所述待焊工件依次进入第四升温阶段、回流阶段和第一降温阶段；其中，在所述回流阶段，所述回流区内的温度保持在峰值温度上下5℃的范围内，且所述回流阶段的持续时长不超过8s。
在本发明的一个实施例中，在所述回流阶段，所述焊料在超声波作用下振动。
在本发明的一个实施例中，在所述第四升温阶段，所述回流区内的温度从第二初始温度以1℃/s～2℃/s的速度上升至所述峰值温度；在所述第一降温阶段，所述回流区内的温度下降25℃～35℃，且所述第一降温阶段的持续时长为15s～25s；其中，所述第二初始温度为所述待焊工件在所述活化区内处理结束时，所述活化区内的温度。
在本发明的一个实施例中，所述回流区内的温度大于或者等于210℃的时长不超过30s。
在本发明的一个实施例中，所述待焊工件经过所述回流区处理形成回流焊接工件；在所述冷却区内，回流焊接工件进入第二降温阶段；在第二降温阶段，所述冷却区内的温度从第三初始温度以小于或者等于6℃/s的速度下降；其中，所述第三初始温度为所述待焊工件在所述回流区内处理结束时，所述回流区内的温度。
本发明的附加方面和优点将在下面的描述部分中变得明显，或通过本发明的实践了解到。
附图说明
本发明的上述和/或附加的方面和优点从结合下面附图对实施例的描述中将变得明显和容易理解，其中：
图1是本发明一个实施例所述的回流焊接方法的示意流程图；
图2是本发明所述回流焊炉内温度随时间变化的示意曲线图。
具体实施方式
为了能够更清楚地理解本发明的上述目的、特征和优点，下面结合附图和具体实施方式对本发明进行进一步的详细描述。需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请的实施例及实施例中的特征可以相互组合。
在下面的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本发明，但是，本发明还可以采用其他不同于在此描述的其他方式来实施，因此，本发明的保护范围并不受下面公开的具体实施例的限制。
下面参照图1至图2描述根据本发明一些实施例所述回流焊接方法。
如图1所示，本发明提供的回流焊接方法包括以下步骤：
步骤S2，涂有焊料的待焊工件在回流焊炉内经过预热区处理；
步骤S4，经过预热区处理后的待焊工件经过活化区处理；
步骤S6，经过活化区处理后的待焊工件经过回流区处理；
步骤S8，经过回流区处理后的回流焊接工件经过冷却区处理。
其中，步骤S2中包括以下子步骤：
步骤S22，待焊工件进入第一升温阶段；
步骤S24，待焊工件进入振动阶段；
步骤S26，待焊工件进入第二升温阶段；
其中，步骤S4中包括以下子步骤：
步骤S42，经过预热区处理后的待焊工件进入保温阶段；
步骤S44，待焊工件进入第三升温阶段。
其中，步骤S6中包括以下子步骤：
步骤S62，经过活化区处理后的待焊工件进入第四升温阶段；
步骤S64，待焊工件进入回流阶段，形成回流焊接工件；
步骤S66，回流焊接工件进入第一降温阶段。
其中，步骤S8中包括以下子步骤：
步骤S82，经过回流区处理后的待焊工件进入第二降温阶段。
本发明提供的回流焊接方法，在预热区对待焊工件进行加热的过程中，设定步骤S24，通过焊料振动以促使焊料中的挥发性物质充分挥发，从而避免在后续的回流焊接过程中，因焊料中的挥发性物质在远高于挥发性物质沸点的温条件下挥发，而导致焊料飞溅的情况出现，从而有效地保证了对待焊工件的焊接质量；在此基础上，将步骤S24设置在步骤S22与步骤S26之间，故而，在实现焊料充分润湿待焊工件的前提下，可设置在步骤S24中，预热区内的温度在挥发性物质的沸点附近，则通过焊料振动以促使挥发性物质挥发的过程中，有效地避免焊料飞溅的情况发生，从而进一步提高对待焊工件的预热效果，进而提高对待焊工件的焊接质量。
进一步地，如图1所示，在步骤S24中，焊料在超声波作用下振动。
在该实施例中，由于超声波的能量较高，当超声波作用于焊料或者待焊工件时，焊料以及焊料中的挥发性物质在超声场作用下发生振动，且随着振动的进行，焊料中挥发性物质(如焊料的溶剂、焊料中的水分等)的能量不断升高，当挥发性物质的能量到达一定程度时，挥发性物质可汽化并逃逸到焊料外。
进一步地，如图1和图2所示，在步骤S24中，预热区内的温度为85℃～90℃。
在该实施例中，设置焊料在温度为85℃～90℃的条件，并在超声波辅助下振动，由于85℃～90℃的温度值低于焊料中水分的沸点，从而可确保焊料中大部分水分还未蒸发之前，借助超声波的振动作用，使水分自身的能量不断升高至水分汽化逃出焊料，一方面，可使得预热区内的热量更多的作用于焊料，以使焊料充分润湿待焊工件，从而提高对待焊工件的焊接效果；另一方面，可降低水分蒸发后在焊料内形成汽泡的概率，从而减少焊料内汽泡的数量，进而降低超声波作用下汽泡崩溃的概率，以降低在待焊工件上出现局部高温的可能性，从而在实现充分去除焊料内挥发性物质的前提下，有效地降低了待焊工件受到热损伤的概率。
进一步地，优选地，设置步骤S24的持续时长为4s～5s，以确保焊料内的挥发性物质充分挥发。
在本发明的一个实施例中，如图1和图2所示，在步骤S22中，预热区内的温度以小于或者等于4℃/s的速度上升至85℃～90℃；
在步骤S26中，预热区内的温度以小于或者等于4℃/s的速度上升至150℃。
进一步地，优选地，步骤S2的时长不超过100s。
在上述实施例中，在实现充分去除焊料内挥发性物质的前提下，设置步骤S22与步骤S26中，预热区内的温度以小于或者等于4℃/s的速度上升，一方面避免预热区内的温度上升过快而导致待焊工件的出现氧化加速的情况，从而降低焊接工件受到热损失的概率，当然，综合待焊工件的厚度、面积以及热容量的具体情况，可对预热区内温度上升的速度进行适当调整，但均应在本发明的保护范围内。
步骤S42中，活化区内的温度从150℃以小于或者等于2℃/s的速度上升至170℃；
步骤S44中，活化区内的温度以小于或者等于4℃/s的速度上升至200℃。
在该实施例中，优选地，设置步骤S42的持续时长为60s～100s，以使焊料在步骤S42中充分软化，且设置步骤S42中活化区的温度上升速度小于或者等于2℃/s，则可进一步降低待焊工件的各个部位之间的温差，以提高热量在待焊工件上的分布均匀性；此外，此处以锡膏为例，设置步骤S44中活化区内的温度以小于或者等于4℃/s的速度上升至焊料熔点温度，即200℃，从而使得焊料在步骤S44中充分融化，并快速地扩散，并覆盖到最大区域的焊点。
在步骤S62中，回流区内的温度从200℃/s以1℃/s～2℃/s的速度上升至峰值温度。
在该实施例中，由于回流阶段中，须将焊料中的金属粉末充分融化，以使其再次呈现流动状态，从而使得焊料能够充分润湿待焊工件，故而，本方案中设置回流区的温度上升至峰值温度。
其中，上述峰值温度取决于焊料的熔点温度及待焊工件所能承受的温度值，在本方案中根据焊料确定峰值温度，具体地，设定峰值温度比焊料熔点温度高20℃～30℃，优选地，比焊料熔点温度高20℃。
在步骤S64中，回流区内的温度保持在峰值温度上下5℃的范围内，且回流阶段的持续时长不超过8s。
进一步地，在步骤S64中，焊料在超声波作用下振动。
在该实施例中，对于回流焊接过程的回流阶段，若温度过高则容易对待焊工件造成热损伤，若温度太低，则以使焊料因浸润不充分而出现空洞等焊接缺陷，本方案在步骤S64中利用超声波作用于待焊工件或者焊料，以使液态的焊料振动，从而提高焊料的流动性，进而提高焊料对待焊工件浸润的均匀性和对待焊工件上焊点的覆盖能力。
在步骤S66中，回流区内的温度下降25℃～35℃，且步骤S66中的持续时长为15s～25s。
在该实施例中，该步骤的设置可充分地利用步骤S64中残留的热量，使回流焊接工件在步骤S66中持续15s～25s，以进一步提升焊料对回流焊接工件的浸润均匀性，此外，在实现提升焊料对回流焊接工件的浸润均匀性的同时，也可避免步骤S64的持续时长过长而对焊接工件带来热损伤。
优选地，步骤S64结束后，回流区内的温度为200℃。
在本发明的一个实施例中，设置回流区内的温度大于或者等于210℃的时长不超过30s，在实现提升焊料对回流焊接工件的浸润均匀性的同时，避免回流焊接工件长时间处于高温环境中而对回流焊接工件造成热损伤。
在步骤S82中，冷却区内的温度从200℃以小于或者等于6℃/s的速度下降。
在该实施例中，在略低于焊料的熔点温度至焊料的熔点温度范围内，冷却效率过低易导致回流焊接工件中的电子元件与基板之间的温度梯度过大，从而造成电子元件与基板之间的膨胀程度不匹配，进而使得电子元件与基板产生应力，本方案通过在冷却区设置风扇与水循环冷却装置，控制冷却区内温度以小于或者等于6℃/s的速度下降，这一方面，提高了对回流焊接工件的冷却效率，另一方面，可在焊接点处形成细致的合晶结构，以提高回流焊接工件的焊接强度。
进一步地，冷却区内温度降至30℃～45℃时，步骤S82结束。
综上所述，本发明提供的回流焊接方法，在预热区对待焊工件进行加热的过程中，设定振动阶段，通过焊料振动以促使焊料中的挥发性物质充分挥发，从而避免在后续的回流焊接过程中，因焊料中的挥发性物质在远高于挥发性物质沸点的温条件下挥发，而导致焊料飞溅的情况出现，从而有效地保证了对待焊工件的焊接质量；在此基础上，将振动阶段设置在第一升温阶段与第二升温阶段之间，故而，在实现焊料充分润湿待焊工件的前提下，可设置在振动阶段中，预热区内的温度在挥发性物质的沸点附近，则通过焊料振动以促使挥发性物质挥发的过程中，有效地避免焊料飞溅的情况发生，从而进一步提高对待焊工件的预热效果，进而提高对待焊工件的焊接质量。
具体而言，现有回流焊接工艺主要对预热温度范围改进，但是，由于预热温度范围主要取决于焊料的组份及各组份的相关性质，故而，通过改进预热温度范围途径无法在不降低焊接质量的前提下，实现防止焊料飞溅的目的，而本发明提供的回流焊接方法，在预热区对待焊工件进行加热的过程中，设定振动阶段，通过焊料振动以促使焊料中的挥发性物质充分挥发，从而在不降低待焊工件的焊接质量的前提下，实现了防止焊料飞溅的目的，同时，也为回流焊接方法的改良提供了新途径和新思路。
在本发明中，术语“第一”、“第二”、“第三”、“第四”仅用于描述的目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。
在本说明书的描述中，术语“一个实施例”、“一些实施例”、“具体实施例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或实例。而且，描述的具体特征、结构、材料或特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。
以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。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 (13)
1.一种回流焊接方法，涂有焊料的待焊工件在回流焊炉内依次经过预热区、活化区、回流区和冷却区处理，其特征在于，在所述预热区内，所述待焊工件依次进入第一升温阶段、振动阶段和第二升温阶段。
2.根据权利要求1所述的回流焊接方法，其特征在于，
在所述振动阶段，所述焊料在超声波作用下振动。
3.根据权利要求2所述的回流焊接方法，其特征在于，
在所述振动阶段，所述预热区内的温度为85℃～90℃。
4.根据权利要求3所述的回流焊接方法，其特征在于，
所述振动阶段的持续时长为4s～5s。
5.根据权利要求1至4中任一项所述的回流焊接方法，其特征在于，
在所述第一升温阶段，所述预热区内的温度以小于或者等于4℃/s的速度上升至85℃～90℃；
在所述第二升温阶段，所述预热区内的温度以小于或者等于4℃/s的速度上升至150℃。
6.根据权利要求5所述的回流焊接方法，其特征在于，
所述待焊工件在所述预热区内的处理时长不超过100s。
7.根据权利要求1至4中任一项所述的回流焊接方法，其特征在于，
在所述活化区内，所述待焊工件依次进入保温阶段和第三升温阶段；
在所述保温阶段，所述活化区内的温度从第一初始温度以小于或者等于2℃/s的速度上升至170℃；
在所述第三升温阶段，所述活化区内的温度以小于或者等于4℃/s的速度上升至200℃；
其中，所述第一初始温度为所述待焊工件在所述预热区内处理结束时，所述预热区内的温度。
8.根据权利要求7所述的回流焊接方法，其特征在于，
所述保温阶段的持续时长为60s～100s。
9.根据权利要求1至4中任一项所述的回流焊接方法，其特征在于，
在所述回流区内，所述待焊工件依次进入第四升温阶段、回流阶段和第一降温阶段；
其中，在所述回流阶段，所述回流区内的温度保持在峰值温度上下5℃的范围内，且所述回流阶段的持续时长不超过8s。
10.根据权利要求9所述的回流焊接方法，其特征在于，
在所述回流阶段，所述焊料在超声波作用下振动。
11.根据权利要求9所述的回流焊接方法，其特征在于，
在所述第四升温阶段，所述回流区内的温度从第二初始温度以1℃/s～2℃/s的速度上升至所述峰值温度；
在所述第一降温阶段，所述回流区内的温度下降25℃～35℃，且所述第一降温阶段的持续时长为15s～25s；
其中，所述第二初始温度为所述待焊工件在所述活化区内处理结束时，所述活化区内的温度。
12.根据权利要求9所述的回流焊接方法，其特征在于，
所述回流区内的温度大于或者等于210℃的时长不超过30s。
13.根据权利要求1至4中任一项所述的回流焊接方法，其特征在于，
所述待焊工件经过所述回流区处理形成回流焊接工件；
在所述冷却区内，所述回流焊接工件进入第二降温阶段；
在第二降温阶段，所述冷却区内的温度从第三初始温度以小于或者等于6℃/s的速度下降；
其中，所述第三初始温度为所述待焊工件在所述回流区内处理结束时，所述回流区内的温度。
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