一种预成型焊片及其制备方法

摘要

本发明涉及电子元器件焊接技术领域，公开了一种预成型焊片，其包括焊片和定位结构，所述定位结构设于所述焊片的表面，所述焊片的熔点低于所述定位结构的熔点。本发明还公开了一种预成型焊片的制备方法，其包括如下步骤：S1、按照所述焊片的合金成分进行软焊料的配置，且将所述软焊料制备成所需厚度的焊锡带；S2、将带状金属进行冲裁，以得到所需形状的所述定位结构；S3、将步骤S1中的所述焊锡带与步骤S2中的所述定位结构贴合在一起；S4、将步骤S3中的表面贴合有所述定位结构的所述焊锡带进行冲裁，以得到所需尺寸的所述预成型焊片。本发明提供了一种预成型焊片及其制备方法，以解决现有技术中的封装的焊层的厚度不均匀的问题。

权利要求

1.一种预成型焊片的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：S1、按照所述焊片的合金成分进行软焊料的配置，且将所述软焊料制备成所需厚度的焊锡带；

S2、将带状金属进行冲裁，以得到所需形状的定位结构，在对所述带状金属进行冲裁前，在所述带状金属表面热镀一层熔点比所述预成型焊片的熔点低的焊料；

S3、将步骤S1中的所述焊锡带与步骤S2中的所述定位结构贴合在一起；

S4、将步骤S3中的表面贴合有所述定位结构的所述焊锡带进行冲裁，以得到所需尺寸的所述预成型焊片。

2.根据权利要求1所述的预成型焊片的制备方法，其特征在于，所述焊料的熔点比所述预成型焊片的熔点低50℃以上。

3.根据权利要求1所述的预成型焊片的制备方法，其特征在于，所述步骤S3中，所述焊锡带和所述定位结构通过热压焊、回流焊、点焊或者粘合贴合在一起。

说明书

一种预成型焊片及其制备方法

技术领域

[0001] 本发明涉及电子元器件焊接技术领域，特别是涉及一种预成型焊片及其制备方法。

背景技术

[0002] 目前，随着电子元器件往精密和集成化的方向发展，人们对电子元器件的封装技术的要求也不断提高。据了解，封装的焊层的厚度均匀性对电子元器件的散热性和可靠性
起着重要的作用，当封装的焊层存在厚度不均匀的问题时，其存在如下缺点：

[0003] (1)对于焊层在较厚的部位而言，焊层的热阻较大，当电子元器件所产生的热量在焊层较厚的部位积聚时，会导致电子元器件局部温度过高，进而造成电子元器件的失效或
者烧损；

[0004] (2)对于焊层在较薄的部位而言，由于焊层的锡量不够，焊层在受到冷热循环的冲击时，其容易退化、易出现裂纹甚至断裂，极有可能给功率器件造成不可弥补的损失。

发明内容

[0005] 本发明要解决的技术问题是：本发明提供了一种预成型焊片及其制备方法，以解决现有技术中的封装的焊层的厚度不均匀的问题。

[0006] 为了解决上述技术问题，本发明提供了一种预成型焊片，其包括焊片和定位结构，所述定位结构设于所述焊片的表面，所述焊片的熔点低于所述定位结构的熔点。

[0007] 本申请的一些实施例中，所述焊片的材质为锡基、铅基、铟基和铋基中的至少一种，所述定位结构的材质为铜、镍、银和金中的至少一种。

[0008] 本申请的一些实施例中，所述焊片的厚度为0.05－0.4mm，所述定位结构的厚度为0.03－0.35mm。

[0009] 本申请的一些实施例中，所述定位结构的形状为多边形框状、圆圈状、椭圆形状、树枝状、辐射状和U型状中的一种。

[0010] 本申请的一些实施例中，该预成型焊片还包括助焊剂层，所述助焊剂层设于所述焊片的表面。

[0011] 为了达到相同的目的，本发明实施例还提供了一种预成型焊片的制备方法，其包括如下步骤：

[0012] S1、按照所述焊片的合金成分进行软焊料的配置，且将所述软焊料制备成所需厚度的焊锡带；

[0013] S2、将带状金属进行冲裁，以得到所需形状的所述定位结构；

[0014] S3、将步骤S1中的所述焊锡带与步骤S2中的所述定位结构贴合在一起；

[0015] S4、将步骤S3中的表面贴合有所述定位结构的所述焊锡带进行冲裁，以得到所需尺寸的所述预成型焊片。

[0016] 本申请的一些实施例中，所述步骤S2中，在对所述带状金属进行冲裁前，在所述带状金属表面热镀一层熔点比所述预成型焊片的熔点低的焊料。

[0017] 本申请的一些实施例中，所述焊料的熔点比所述预成型焊片的熔点低50℃以上。

[0018] 本申请的一些实施例中，所述步骤S3中，所述焊锡带和所述定位结构通过热压焊、回流焊、点焊或者粘合贴合在一起。

[0019] 本发明实施例提供了一种预成型焊片及其制备方法，其与现有技术相比，其有益效果在于：

[0020] 本发明实施例的预成型焊片，其包括焊片和定位结构，定位结构设于焊片的表面，焊片的熔点低于定位结构的熔点，由此，当该预成型焊片设于封装部位后，对该预成型焊片
进行加热焊接，焊片熔化形成焊层，定位结构不熔化，定位结构对焊层的高度起到了限制的
作用，从而确保焊层的厚度的均匀性，进而使得焊层散热均匀，并且抑制了焊层受到冷热循
环冲击后的退化，提高了焊层的可靠性；

[0021] 本发明实施例的预成型焊片制备方法，由于其用于制备上述预成型焊片，由此，其制备得到的预成型焊片熔化后，具有厚度均匀的优点；此外，该预成型焊片制备方法以可规
模化生产为出发点，工艺简单，成本低，可操作性强，可批量生产，经济效益显著。

附图说明

[0022] 图1是本发明实施例一的预成型焊片的结构示意图之一。

[0023] 图2是本发明实施例一的预成型焊片的结构示意图之二。

[0024] 图3是本发明实施例二的预成型焊片的结构示意图。

[0025] 图4是本发明实施例三的预成型焊片的结构示意图。

[0026] 图5是本发明实施例四的预成型焊片的结构示意图。

[0027] 图6是本发明实施例五的预成型焊片的结构示意图之一。

[0028] 图7是本发明实施例五的预成型焊片的结构示意图之二。

[0029] 图8是本发明实施例五的预成型焊片的结构示意图之三。

[0030] 图9是本发明实施例五的预成型焊片的结构示意图之四。

[0031] 图10是本发明实施例五的预成型焊片的结构示意图之五。

[0032] 图11是本发明实施例六的预成型焊片的结构示意图。

[0033] 图12是本发明实施例七的预成型焊片的结构示意图之一。

[0034] 图13是本发明实施例七的预成型焊片的结构示意图之二。

[0035] 图14是本发明实施例八的预成型焊片的结构示意图之一。

[0036] 图15是本发明实施例八的预成型焊片的结构示意图之二。

[0037] 图中，1、焊片；2、定位结构。

具体实施方式

[0038] 下面结合附图和实施例，对本发明的具体实施方式作进一步详细描述。以下实施例用于说明本发明，但不用来限制本发明的范围。

[0039] 在本发明的描述中，需要理解的是，术语“上”、“下”、“左”、“右”、“顶”、“底”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描
述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，
因此不能理解为对本发明的限制。

[0040] 实施例一：

[0041] 如图1和2所示，本发明实施例提供了一种预成型焊片，其包括焊片1和定位结构2，定位结构2设于焊片1的表面，焊片1的熔点低于定位结构2的熔点。

[0042] 基于上述设置，本发明实施例的预成型焊片，当该预成型焊片设于封装部位后，对该预成型焊片进行加热焊接，焊片1熔化形成焊层，定位结构2不熔化，定位结构2对焊层的
高度起到了限制的作用，从而确保焊层的厚度的均匀性，进而使得焊层散热均匀，并且抑制
了焊层受到冷热循环冲击后的退化，提高了焊层的可靠性。

[0043] 在一些实施例中，可选的，如图1和2所示，焊片1可以为由锡基、铅基、铟基和铋基中的任意一种制成，或者任意选取其中至少两种材质制成；定位结构2可以为由铜、镍、银和
金中的任意一种制成，或者任意选取其中至少两种材质制成，在本实施例中，焊片1的材质
为锡基，具体为Sn96.5Ag3Cu0.5，定位结构2的材质为铜。

[0044] 在一些实施例中，可选的，如图1和2所示，焊片1的厚度为0.05－0.4mm，定位结构2的厚度为0.03－0.35mm。

[0045] 在一些实施例中，可选的，如图1和2所示，定位结构2的形状为多边形框状、圆圈状、椭圆形状、树枝状、辐射状和U型状中的一种，本实施例中的定位结构2的形状为圆圈状
和椭圆形状。

[0046] 在一些实施例中，可选的，如图1和2所示，该预成型焊片还包括助焊剂层，助焊剂层设于焊片1的表面。由此，助焊剂层有利于降低焊片1熔化后的表面张力，起界面活性作
用，有助于焊料在焊接面上的润湿和铺展；此外，在焊片1焊接完成之前，能够有效、持续地
保护焊料和焊接面，防止其二次氧化。

[0047] 在一些实施例中，可选的，如图1和2所示，本发明实施例提供了一种预成型焊片的焊接方法，其包括如下步骤：

[0048] S1、按照焊片1的合金成分进行软焊料的配置，软焊料的配置为Sn96.5Ag3Cu0.5，且将该软焊料制备成厚度为0.15mm的料带；

[0049] S2、在厚度为0.13mm的紫铜带的表面热镀一层厚度为0.015mm的Sn48In52焊料，其中Sn48In52焊料的熔点比Sn96.5Ag3Cu0.5的熔点低约100℃；

[0050] S3、将热镀有Sn48In52焊料的紫铜带冲裁成所需形状的紫铜圈；

[0051] S4、将步骤S1中的料带和步骤S3中的紫铜圈热压焊接在一起，以使得紫铜圈贴合在步骤S1中的料带的表面；

[0052] S5、将步骤S4中的表面贴合有紫铜圈的料带，冲裁成所需尺寸的且表面附有紫铜圈的预成型焊片。

[0053] 实施例二：

[0054] 本实施例与前面所述的各个实施例的区别在于，如图3所示，本实施例的焊片1的材质为Sn95Sb5，定位结构2为四边形镍框，且定位结构2热镀有熔点比Sn95Sb5的熔点低约
96℃的In97Ag3的焊料。

[0055] 如图3所示，本实施例的预成型焊片制备方法，其包括如下步骤：

[0056] S1、按照焊片1的合金成分进行软焊料的配置，软焊料的配置为Sn95Sb5，且将该软焊料制备成厚度为0.25mm的料带；

[0057] S2、在厚度为0.235mm的镍带表面热镀一层厚度为0.025mm的In97Ag3的焊料；

[0058] S3、将热镀有In97Ag3焊料的镍带冲裁成所需形状的四边形镍框；

[0059] S4、将步骤S1中的料带与步骤S3中的四边形镍框通过回流焊焊接在一起，以使得四边形镍框贴合在步骤S1中的料带的表面；

[0060] S5、将步骤S4中的表面贴合有镍框的料带，冲裁成所需尺寸的且表面附有四边形镍框的预成型焊片；

[0061] S6、在步骤S5中的预成型焊片的表面涂上助焊剂。

[0062] 实施例三：

[0063] 本实施例与前面所述的各个实施例的区别在于，如图4所示，本实施例的焊片1的材质为Sn63Pb37，定位结构2为三角形紫铜框。

[0064] 如图4所示，本实施例的预成型焊片制备方法，其包括如下步骤：

[0065] S1、按照焊片1的合金成分进行软焊料的配置，软焊料的配置为Sn63Pb37，且将该软焊料制备成厚度为0.2mm的料带；

[0066] S2、将厚度为0.195mm的紫铜带冲裁成三角形紫铜框；

[0067] S3、将步骤S2中的三角形紫铜框点焊在步骤S1中的料带；

[0068] S4、将步骤S3的料带冲裁成所需尺寸的预成型焊片。

[0069] 实施例四：

[0070] 本实施例与前面所述的各个实施例的区别在于，如图5所示，本实施例的焊片1的材质为Sn99.3Cu0.7，定位结构2为树枝状的银框。

[0071] 如图5所示，本实施例的预成型焊片制备方法，其包括如下步骤：

[0072] S1、按照焊片1的合金成分进行软焊料的配置，软焊料的配置为Sn99.3Cu0.7，且将该软焊料制备成厚度为0.3mm的料带；

[0073] S2、将厚度为0.28mm的银带冲裁成树枝状的银框；

[0074] S3、将步骤S2中的银框粘合在步骤S1中的料带；

[0075] S4、将步骤S3中的料带，冲裁成所需尺寸的预成型焊片。

[0076] 实施例五：

[0077] 本实施例与前面所述的各个实施例的区别在于，如图6－10所示，本实施例的焊片1的材质为Pb92.5Sn5Ag2.5；定位结构2为辐射状金层，且定位结构2的表面热镀有熔点比
Pb92.5Sn5Ag2.5的熔点低约120℃的Sn77.2In20Ag2.8。

[0078] 如图6－9所示，本实施例的预成型焊片制备方法，其包括如下步骤：

[0079] S1、按照焊片1的合金成分进行软焊料的配置，软焊料的配置为Pb92.5Sn5Ag2.5，且将该软焊料制备成厚度为0.1mm的料带；

[0080] S2、在厚度为0.095mm的金带表面电镀一层厚度为0.01mm的Sn77.2In20Ag2.8的焊料；

[0081] S3、将电镀有Sn77.2In20Ag2.8的焊料的金带冲裁成辐射状金层；

[0082] S4、将步骤S1的料带与步骤S3的辐射状金层通过回流焊焊接在一起，以使得辐射状金层贴合在料带的表面；

[0083] S5、将步骤S4的料带冲裁成所需尺寸的预成型焊片；

[0084] S6、在步骤S5的预成型焊片的表面涂上助焊剂。

[0085] 实施例六：

[0086] 本实施例与前面所述的各个实施例的区别在于，如图11所示，定位结构2为多边形状。

[0087] 实施例七：

[0088] 本实施例与前面所述的各个实施例的区别在于，如图12和13所示，定位结构2为U型结构。

[0089] 实施例八：

[0090] 本实施例与前面所述的各个实施例的区别在于，如图14和15所示，定位结构2为留有缺口的圆形结构或者多边形框状结构。

[0091] 为了进一步验证本发明的技术效果，以下对本发明的预成型焊片进行焊接试验，其中，焊接试验所需用到的检测样品和被焊接材料具体为：

[0092] 检测样品：市售焊片1和本发明实施例1的表面附有紫铜圈的预成型焊片，其中，市售焊片1的尺寸为62.5＊41.8＊0.15mm，本发明实施例1的预成型焊片的尺寸为62.5＊
41.8＊0.15mm(焊片1表面附有外圈直径38mm，内圈直径36mm的紫铜圈)；

[0093] 被焊接材料：厚度为1.3mm的无氧铜板。

[0094] 以下对焊接后的预成型焊片进行性能测试，焊接后的预成型焊片的性能测试包括预成型焊片的焊接面平面度、焊缝平面度和焊接空洞率、对焊接件在进行温度循环冲击后
的空洞率。

[0095] (1)实验一：市售焊片1与预成型焊片的焊接面平面度

[0096] 在两块无氧铜板上面分别平铺放置市售焊片1和本发明实施例一的预成型焊片，且对市售焊片1和预成型焊片进行真空甲酸回流焊焊接，然后通过平面度测量仪测量焊接
面的平整度(焊接面上各点的锡厚差)，每个焊接面上取50个测试点，以求出平面度，测试结
果如表1所示，其中，平面度＝(锡厚差/焊片1厚度)＊100％，平面度的数值越小，说明焊接
面的锡厚越均匀。

[0097] 表1市售焊片1与预成型焊片的焊接面平面度测试结果

[0098]

[0099] 从表1可以看出，本发明实施例一的预成型焊片在焊接后的焊接面平面度比市售焊片1在焊接后的焊接面平面度要优良。

[0100] (2)实验二：市售焊片1与预成型焊片的焊缝平面度和空洞率

[0101] 在两块无氧铜板中间夹设一块市售焊片1或者本发明实施例一的预成型焊片，且对市售焊片1和预成型焊片进行真空甲酸回流焊焊接，然后通过平面度测量仪测量焊缝的
平整度，每个焊接件取50个测试点，以求出平面度，并且检测各个测试点的焊接空洞率(温
度冲击前)，测试结果如表2所示。

[0102] 表2市售焊片1与预成型焊片的焊缝平面度和空洞率测试结果

[0103]

[0104] 从表2可以看出，本发明实施例一的预成型焊片在焊接后的焊缝平面度比市售焊片1在焊接后的焊缝平面度要优良，本发明实施例的预成型焊片在焊接后的空洞率比市售
焊片1在焊接后的空洞率要优良。

[0105] (3)实验三：市售焊片1与预成型焊片在经过温度冲击后的空洞率(退化程度)

[0106] 将实验二中的市售焊片1和预成型焊片中相互对应的五组焊接件进行－40℃－125℃，在经过1000次的温度冲击后，检测其焊接空洞率(温度冲击后的空洞率相较于温度
冲击前的空洞率变化较大时，说明退化程度较严重，其中，退化程度＝温度冲击后的空洞
率－温度冲击前的空洞率)，测试结果如表3所示。

[0107] 表3市售焊片1与预成型焊片的焊缝平面度和空洞率测试结果

[0108]

[0109] 从表3可以看出，市售焊片1和本发明实施例的预成型焊片在经过1000次，－40℃－125℃的温度冲击后，本发明实施例的预成型焊片的退化程度明显优于市售焊片1的退
化程度。

[0110] 以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明技术原理的前提下，还可以做出若干改进和替换，这些改进和替换
也应视为本发明的保护范围。