铝钎焊技术在电子产品中的应用

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1、铝钎焊技术在电子产品中的应用

2、第1钎料是钎焊工艺中的关键连接材料，Al-Si、Al-Si-Sr-La共晶钎料适合于空气炉、气体保护炉有钎剂钎焊，目前使用的为Φ1.5mm的盘状钎料，为了使钎料贴近钎缝形成满意的焊缝，要求钎料必须直，在校直过程中我们采用退火工艺后拉直，现在钎料可以做的很直，有利于钎焊质量的提高。Al-Si-Mg钎料及复合钎料板适用于真空钎焊，在钎料中加入一定量的Mg，可以提高局部去膜效果。3.2钎剂和活化剂铝合金表面氧化膜致密稳定、熔点高，在普通钎焊温度下不易分解，在空气炉、气体保护炉钎焊必须使用钎剂，QF型氟化物钎剂有较强的去氧化膜能力，但其机理目前尚不清楚，有人认为主要是氟

3、铝酸钾能溶解氧化铝膜，且常温下不与水反应，我们用的就是带水的浆状钎剂。铝的真空钎焊由于铝的氧化膜在真空中也很难分解，所以在很长的一段时间内没有取得进展，直到提出采用所谓金属活化剂后，铝的真空钎焊才被实现。试验表明，Mg是铝真空钎焊最好的活化剂，通过加入镁可以获得良好的钎焊性能和优良的钎焊接头。3.3工件结构特点的分析和加工过程3.3.1工件结构特点的分析由于各工件技术要求不同，加工工艺也不一样，合理的钎焊接头设计十分必要，通过对散热器、冷板和平板缝隙天线各自特点的分析，提出如图2的结构形式。空气、氮气炉钎焊散热器采用铣定位槽结构，该结构定位可靠，钎剂和钎料添加位置合理，大面为整体材料，变形易

4、控制，已在生产中大量采用。真空钎焊散热器、冷板采用复合钎料板夹在基材中的夹层结构，该结构由于利用了复合钎料板良好的钎焊性能，只要控制好工艺，钎焊质量易保证，但对上面结构的散热器要兼顾钎料流淌和强度，温度过高，钎料流淌严重，温度过低，强度不易保护。真空钎焊平板缝隙天线采用扭式榫头，中间夹钎料箔的结构，该接头相比目前常用的胀铆榫头结构，减少铆接应力，加工也比较方便。3.3.2典型工件的加工过程空气（氮气）炉钎焊散热器、冷板的工序为：1）热校平；2）焊前清洗、零件铣成形；3）装配、加钎剂钎料（不需要烘干）；4）钎焊；5）清洗；6）机加工成形。真空钎焊散热器、冷板的工序：1）零件成形；2）焊前清洗、

5、钎焊；3）机加工成形。平板缝隙天线的工序为：1）数冲阵面板成形、波导等零件铣或线切割成形；2）焊前工件、钎料表面处理，尤其线切割面的处理；3）装配钎焊成形，包括夹具设计；4）校形；5）电性能测试。3.4夹具设计铝合金钎焊一般要加热到600℃左右，在这个过程中，工件易变形，尺寸精度不易保证，同时为了保证钎焊间隙通常要采用夹具，铝合金钎焊夹具材料一般采用不锈钢，有特殊要求时也可以选用其他材料作为夹具材料。采用不锈钢夹具材料时，由于不锈钢和铝合金的热膨胀系数不同，LF21的热膨胀系数为25×10-6/℃，1Cr18Ni9Ti的热膨胀系数为18×10-6/℃，工件从25℃加热到600℃时，当所限制尺

6、寸为100mm（散热器）时，铝合金与不锈钢的膨胀量差为0.4mm,当所限制尺寸为600mm（如平板缝隙天线）时，膨胀量差为2.4mm，在钎焊温度时由于不锈钢的刚性远大于铝合金，所以铝合金会产生变形。另外，工件在加热和冷却过程中由于速度不均匀也会产生变形。夹具设计时根据工件不同要求，在考虑定位需要的同时还必须考虑以上因素。散热器、冷板钎焊主要对加工大面的平面度、侧板与底板垂直度、焊缝间隙有要求，其他要求不十分严格，采用强制变形夹具可以满足使用要求，图3为强制变形夹具的使用状态，待焊件依配合尺寸而紧固于夹具体内，在钎焊过程中，被焊件的变形行为始终受夹具的限制，即随夹具的变形而变形，这样在焊后其配

7、合尺寸即为夹具尺寸。由于夹具的刚性远大于铝合金，因而配合尺寸基本可以保证。另外为了降低工件的冷却速度，设计一个冷却罩，在工件出炉后立即罩上，使工件与冷空气热交换减少，达到使工件均匀冷却，减少变形的目的。对于平板缝隙天线这类工件，不仅有配合尺寸要求而且对外形尺寸精度要求高的零件，采用强制变形夹具就不能满足要求，当所限制长度方向尺寸为600mm（天线）时，膨胀量差为2.4mm，可能引起的变形量就达2.4mm，而厚度方向尺寸为10mm时，可能的变形量为0.04mm，这对于壁厚为1mm，尺寸公差为0.05mm的波导来说，这种变形是不允许的，必须考虑别的结构形式的夹具，如文献［4］提出的柔性夹具。3.

8、5钎焊设备（1）KBC-L型铝钎焊空气炉的主要结构组成,该炉由控制系统、可动炉体和推车三部分组成，如图4所示。钎焊炉工作方式为：炉体预热→炉罩上升→推车移出→工件放置→推车复位→炉罩下降→钎焊出炉。该炉温测控系统主要由Al人工智能工业调节器、小型圆图温度记录仪、可控硅模块、各功能按钮及仪表等组成。将设定值输入Al人工智能工业调节器（温度和时间），由调节器控制可控硅模块，通过调整一个固定的时间内可控硅通断比例来