本發(fā)明屬于釬焊材料技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種預(yù)成型焊片。

背景技術(shù)：

隨著微電子技術(shù)的發(fā)展，功率管器件密度越大，對(duì)組裝焊接的散熱要求也就越嚴(yán)苛。減少焊接空洞，是大功率器件組裝的核心問(wèn)題。真空焊接雖然可以十分有效的減少，甚至消除空洞，但生產(chǎn)效率低、工藝復(fù)雜。回流焊接效率高，但使用錫膏的焊接空洞率達(dá)到40%以上，嚴(yán)重影響散熱性能。

大焊盤使用錫膏焊接時(shí)，空洞的產(chǎn)生主要是由于錫膏中有大量的有機(jī)溶劑，可以占到總體積的40%-50%，這些溶劑在釬焊加熱過(guò)程中逐漸揮發(fā)，產(chǎn)生的大量氣體，被封閉在焊盤內(nèi)后，最終形成空洞。

預(yù)成型焊片是一種最近逐漸興起的先進(jìn)焊接材料，其構(gòu)成包括薄片狀的預(yù)成型錫片和表面的助焊劑預(yù)涂層。由于其定位精確，釬料含量穩(wěn)定、焊接空洞率低和助焊劑殘留少的優(yōu)點(diǎn)，特別適合大焊盤、高品質(zhì)要求的焊接場(chǎng)合。使用預(yù)成型焊片取代錫膏進(jìn)行回流焊接，是一種降低焊件空洞率的有效手段。預(yù)成型焊片是一種薄片狀的焊料制成品，與錫膏相比，其采用了固體的助焊劑，因此沒(méi)有大量的有機(jī)溶劑所導(dǎo)致的揮發(fā)物，從而防止和降低了焊接時(shí)空洞產(chǎn)生。

如圖1所示，回流焊中，平面焊片1被器件2和pcb板3夾在中間，由于器件2和pcb板3的遮擋，平面焊片1無(wú)法直接被熱風(fēng)和紅外燈加熱，熔化的熱量，主要來(lái)自于器件焊盤4和pcb焊盤5的熱傳導(dǎo)；器件焊盤4和pcb焊盤5的尺寸越大，焊盤中心和邊緣的溫度差就越大，因此整個(gè)焊盤的溫度呈現(xiàn)出不均勻，平面焊片1的溫度分布即呈現(xiàn)為中心低，邊緣高的特點(diǎn)。

焊料在釬焊溫度下，液態(tài)焊料潤(rùn)濕擴(kuò)展時(shí)其前沿的推進(jìn)，是受焊片上的溫度梯度控制的。由于焊片邊緣溫度高，中心溫度低，焊料熔化首先出現(xiàn)在外側(cè)邊緣位置，然后向中心發(fā)展，導(dǎo)致中心的氣體被外側(cè)的液態(tài)焊料封閉在焊盤中心而無(wú)法逸出，最終演化成空洞。

美國(guó)專利us2011186617-1提出了一種翅片狀的預(yù)成型焊片，通過(guò)在焊片上開(kāi)楔形切口，提供更多氣體逸散的通道，從而降低空洞率。但這種方法實(shí)際上減小了焊片的覆蓋面積，而且當(dāng)切口閉合時(shí)，也存在封閉氣體的風(fēng)險(xiǎn)。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

針對(duì)以上技術(shù)問(wèn)題，本發(fā)明公開(kāi)了一種預(yù)成型焊片，改善預(yù)成型焊片焊接中的空洞問(wèn)題。

對(duì)此，本發(fā)明采用的技術(shù)方案為：

一種預(yù)成型焊片，其包括焊片本體，在長(zhǎng)度方向上，所述焊片本體的中心厚度比邊緣厚度大；所述焊片本體的中心向兩側(cè)的邊緣，厚度呈連續(xù)過(guò)渡。

界面的熱傳導(dǎo)，主要受接觸熱阻的影響。而接觸熱阻又主要受接觸壓力、材質(zhì)及表面粗糙度的控制。采用此技術(shù)方案的焊片在組裝時(shí)，受力集中于焊片中心，減小了中心位置的接觸熱阻；同時(shí)，邊緣處由于組裝間隙的存在，極大地增加了接觸熱阻，因此中心和邊緣的傳熱能力產(chǎn)生了顯著的差異，形成中間溫度高，邊緣溫度低的溫度梯度，使焊片定向地由中心向邊緣熔化、潤(rùn)濕、推進(jìn)。這一過(guò)程可以高效的排除氣體，而減少空洞。

進(jìn)一步優(yōu)選的，可以在焊片本體中植入一定厚度的可焊性好的高溫合金網(wǎng)，作為焊片的骨架，提高其裝配穩(wěn)定性。

作為本發(fā)明的進(jìn)一步改進(jìn)，所述焊片本體的中心厚度為邊緣厚度的1.5-5倍。

作為本發(fā)明的進(jìn)一步改進(jìn)，所述焊片本體的中心厚度為邊緣厚度的2-3倍。

作為本發(fā)明的進(jìn)一步改進(jìn)，所述焊片本體的中心向任意一側(cè)的邊緣的厚度變化為單調(diào)遞減的變化。進(jìn)一步的，所述焊片本體的中心向任意一側(cè)的邊緣的厚度變化曲線，可以是凹函數(shù)、凸函數(shù)、直線或者三者的組合，但是必須單調(diào)遞減。

作為本發(fā)明的進(jìn)一步改進(jìn)，所述焊片本體的中心為中央平臺(tái)。

作為本發(fā)明的進(jìn)一步改進(jìn)，所述焊片本體的中心向任意一側(cè)的邊緣的連接輪廓線為弧線。

作為本發(fā)明的進(jìn)一步改進(jìn)，在長(zhǎng)度方向或?qū)挾确较蛏?，所述焊片本體鑲嵌有金屬絲，所述金屬絲的熔點(diǎn)大于焊片本體的熔點(diǎn)。

優(yōu)選的，所述焊片本體上沿長(zhǎng)度方向鑲嵌有對(duì)稱分居的金屬絲，所述金屬絲的延伸方向與焊片本體的寬度方向相同，所述金屬絲關(guān)于焊片中心線對(duì)稱。

優(yōu)選的，所述焊片本體上鑲嵌有十字形的高溫金屬絲。

優(yōu)選的，所述金屬絲露出于焊片本體的表面。

作為本發(fā)明的進(jìn)一步改進(jìn)，所述金屬絲的熔點(diǎn)大于500℃。

作為本發(fā)明的進(jìn)一步改進(jìn)，所述金屬絲為銅絲、鎳絲或銀絲。

作為本發(fā)明的進(jìn)一步改進(jìn)，所述焊片本體的材料為軟釬焊焊料。

進(jìn)一步的，所述焊片本體的材料為錫合金焊料、鉛合金焊料或銦合金焊料。

作為本發(fā)明的進(jìn)一步改進(jìn)，所述焊片本體的表面預(yù)涂有助焊劑層。

與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的有益效果為：

采用本發(fā)明的技術(shù)方案，通過(guò)控制預(yù)成型焊片的形狀，形成中心厚度比邊緣厚度厚，在組裝時(shí)，焊片的受力點(diǎn)集中在中部，降低了熱阻，而邊緣與被焊接物體形成空隙，增大的熱阻，形成中間溫度高、邊緣溫度低的溫度梯度，使焊片在焊接時(shí)從中心開(kāi)始熔化，有效地排除氣體，從而降低焊接時(shí)的空洞率。

附圖說(shuō)明

圖1為現(xiàn)有技術(shù)的平面焊片的焊接組裝示意圖。

圖2為本發(fā)明實(shí)施例1的預(yù)成型焊片的側(cè)視圖。

圖3為本發(fā)明實(shí)施例1所述預(yù)成型焊片的立體示意圖。

圖4為本發(fā)明實(shí)施例2的預(yù)成型焊片的側(cè)視圖。

圖5為本發(fā)明實(shí)施例2的預(yù)成型焊片的立體示意圖。

圖6為本發(fā)明實(shí)施例2的預(yù)成型焊片的焊接組裝示意圖。

圖7為本發(fā)明實(shí)施例3的預(yù)成型焊片的側(cè)視圖。

圖8為本發(fā)明實(shí)施例3的預(yù)成型焊片的立體示意圖。

圖9為本發(fā)明實(shí)施例4的預(yù)成型焊片的側(cè)視圖。

圖10為本發(fā)明實(shí)施例4的預(yù)成型焊片的立體示意圖。

圖11為本發(fā)明實(shí)施例5的預(yù)成型焊片的結(jié)構(gòu)示意圖。

附圖標(biāo)記包括：1-平面焊片，2-器件，3-pcb板，4-器件焊盤，5-pcb焊盤，6-鎳絲，7-高溫金屬絲；11-焊片中心，12-焊片邊緣，13-中央平臺(tái)，14-間隙。

具體實(shí)施方式

為了更清楚的說(shuō)明本發(fā)明實(shí)施例或現(xiàn)有技術(shù)方案，下面結(jié)合實(shí)施例和附圖，對(duì)本發(fā)明做進(jìn)一步的介紹。應(yīng)當(dāng)明確的是，以下實(shí)施例僅僅是一些十分典型的實(shí)施方式，所有本領(lǐng)域的專業(yè)人員在不付出創(chuàng)造性的勞動(dòng)的情況下依據(jù)本發(fā)明的原理做出的演化，都在本發(fā)明保護(hù)范圍之內(nèi)。

實(shí)施例1：

如圖2和圖3所示，一種預(yù)成型焊片，是一個(gè)10mmx10mm的矩形片，材料為sn-3.0ag-0.5cu。其長(zhǎng)度方向的截面，底部輪廓為平面，頂部輪廓為外凸弧形，焊片中心11的厚度0.2mm，焊片邊緣12的厚度為0.1mm，表面涂覆有1%助焊劑。此實(shí)施例應(yīng)用于器件熱阻很高，熱量主要由pcb焊盤傳導(dǎo)至預(yù)成型焊片的場(chǎng)景。組裝時(shí)，焊片的弧面朝向pcb焊盤，使焊盤的熱量?jī)?yōu)先傳遞至焊片中心。當(dāng)升溫至熔化溫度后，焊片由焊片中心11開(kāi)始熔化，向焊片邊緣12潤(rùn)濕擴(kuò)展，并排除氣體。

利用qfn焊盤進(jìn)行對(duì)照實(shí)驗(yàn)，所得的空洞率分別為：采用錫膏的為45%，采用平面焊片的為24%，本實(shí)施例的空洞率為8%，遠(yuǎn)遠(yuǎn)低于錫膏和平面焊片的空洞率。

實(shí)施例2：

如圖4~圖6所示，一種預(yù)成型焊片，是一個(gè)7mmx7mm的矩形片，材料為sn-3.5ag。焊片的中心為寬度為2mm的中央平臺(tái)13，厚度0.3mm，焊片邊緣12的厚度為0.1mm。其長(zhǎng)度方向的截面，上下對(duì)稱，左右對(duì)稱，中央平臺(tái)13到焊片邊緣12通過(guò)內(nèi)凹弧線過(guò)渡。此實(shí)施例應(yīng)用于器件熱阻較低，熱量通過(guò)pcb焊盤和器件焊盤共同傳導(dǎo)至預(yù)成型焊片的場(chǎng)景。本實(shí)施例的具有中央平臺(tái)形的焊片在組裝時(shí)，中央平臺(tái)13與器件2和pcb板3的中部接觸，也就是器件焊盤4和pcb焊盤5的中部直接與中央平臺(tái)13直接，焊片邊緣12與器件焊盤4和pcb焊盤5之間形成空隙，這樣組裝時(shí)更加穩(wěn)定，不易傾斜。焊片的受力點(diǎn)集中在中央平臺(tái)13，降低了熱阻，而焊片邊緣12與器件焊盤4和pcb焊盤5形成間隙14，增大了熱阻，這樣形成中間溫度高、邊緣溫度低的溫度梯度，使焊片在焊接時(shí)從中心開(kāi)始熔化，有效地排除氣體，從而降低焊接時(shí)的空洞率。

利用qfn焊盤進(jìn)行對(duì)照實(shí)驗(yàn)，所得空洞率分別為：采用錫膏的為54%，采用平面焊片的為23%，本實(shí)施例的空洞率為6%，遠(yuǎn)遠(yuǎn)低于錫膏和平面焊片的空洞率。

實(shí)施例3：

如圖7和圖8所示，一種預(yù)成型焊片，是一個(gè)10mmx5mm的矩形片，材料為pb-5sn-2.5ag。其長(zhǎng)度方向的截面為梭型，焊片中心11的厚度0.2mm，焊片邊緣12厚度0.08mm，焊片中心11到焊片邊緣12通過(guò)直線過(guò)渡。

利用qfn焊盤進(jìn)行對(duì)照實(shí)驗(yàn)，所得空洞率分別為：采用錫膏的空洞率為34%，采用平面焊片的空洞率18%，本實(shí)施例的空洞率為9%，低于錫膏和平面焊片的空洞率。

實(shí)施例4：

如圖9和圖10所示，一種預(yù)成型焊片，是一個(gè)7mmx7mm的矩形片，是實(shí)施例3的一種改進(jìn)。沿焊片長(zhǎng)度方向?qū)ΨQ的鑲嵌有鎳絲6，直徑為0.1mm，鎳絲6的中心距為3mm，鎳絲6的鑲嵌深度為0.06mm。鎳絲6的鑲嵌，起到輔助焊片中心11支撐的作用，可以使預(yù)成型焊片放置在pcb焊盤上時(shí)更加平穩(wěn)，減少由于厚度不均導(dǎo)致的晃動(dòng)，提高裝配時(shí)的穩(wěn)定性。由于鎳絲細(xì)小，不會(huì)破壞焊片整體的傳熱結(jié)構(gòu)，依然能形成中間溫度高，邊緣溫度低的溫度梯度，使焊片定向熔化，有效地排除氣體，從而降低焊接時(shí)的空洞率。

利用qfn焊盤進(jìn)行對(duì)照實(shí)驗(yàn)，所得的空洞率分別為：采用錫膏的為38%，采用平面焊片的為22%，本實(shí)施例的空洞率為10%，低于錫膏和平面焊片的空洞率。

實(shí)施例5：

如圖11所示，一種預(yù)成型焊片，是一個(gè)8mmx4mm的矩形片，中心厚度0.2mm，邊緣厚度0.1mm，是實(shí)施例1的一種改進(jìn)。在該預(yù)成型焊片上鑲嵌有十字形高溫金屬絲7作為骨架，起到增強(qiáng)組裝穩(wěn)定性，減少傾斜的作用。該高溫金屬絲7為直徑0.14mm的純銅絲，焊片中心處的鑲嵌深度為0.1mm。

利用qfn焊盤進(jìn)行對(duì)照實(shí)驗(yàn)，所得的空洞率分別為：采用錫膏的為47%，采用平面焊片的為15%，而本實(shí)施例的空洞率為9%，遠(yuǎn)遠(yuǎn)低于錫膏和平面焊片的空洞率。

以上內(nèi)容是結(jié)合具體的優(yōu)選實(shí)施方式對(duì)本發(fā)明所作的進(jìn)一步詳細(xì)說(shuō)明，不能認(rèn)定本發(fā)明的具體實(shí)施只局限于這些說(shuō)明。對(duì)于本發(fā)明所屬技術(shù)領(lǐng)域的普通技術(shù)人員來(lái)說(shuō)，在不脫離本發(fā)明構(gòu)思的前提下，還可以做出若干簡(jiǎn)單推演或替換，都應(yīng)當(dāng)視為屬于本發(fā)明的保護(hù)范圍。