用于技術(shù)上優(yōu)化地實(shí)施釬焊連接的方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種用于技術(shù)上優(yōu)化地實(shí)施釬焊連接、尤其是無鉛的釬焊連接的方法，其中，接合配對(duì)件中的至少一個(gè)提供對(duì)于連接需要的焊料，為了活化焊料使用熔劑并且電的以及機(jī)械的連接通過借助熱作用釬焊過程和對(duì)焊料熔劑混合物的熔化包括后續(xù)的冷卻階段地進(jìn)行。按照本發(fā)明，接合配對(duì)件和焊料在第一熱處理階段中加熱直到焊料和熔劑的活化溫度之下的溫度。隨后在第二熱處理階段中實(shí)現(xiàn)進(jìn)一步加熱到熔劑的活化溫度之上直到焊料的熔化區(qū)的上面的區(qū)域的溫度，其中焊料熔化并且與相應(yīng)的接合配對(duì)件開始連接。此外為了加速接合配對(duì)件的粘結(jié)行為，在第三熱處理階段中對(duì)至此施加作用的熱功率進(jìn)一步提高5％至30％。
【專利說明】用于技術(shù)上優(yōu)化地實(shí)施釬焊連接的方法

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種按照權(quán)利要求1的用于技術(shù)上優(yōu)化地實(shí)施釬焊連接、尤其是無鉛的釬焊連接的方法，其中，接合配對(duì)件中的至少一個(gè)提供對(duì)于連接需要的焊料，為了活化焊料使用熔劑并且電的以及機(jī)械的連接通過借助熱作用的釬焊過程和對(duì)焊料熔劑混合物的熔化包括后續(xù)的冷卻階段地進(jìn)行。

【背景技術(shù)】
[0002]由DE 102 03 112 Al在先已知一種用于釬焊連接部的質(zhì)量進(jìn)行改善的方法。在那里的解決方法中涉及大面積的SMD構(gòu)造元件與布線支架的釬焊，其中接合配對(duì)件通過回流焊相互電和機(jī)械地連接。為了活化焊料使用熔劑。
[0003]在DE 102 03 112 Al中注意釬焊膏的有機(jī)的組成部分的問題。對(duì)于接合配對(duì)件的化學(xué)活化未使用的組成部分可以在釬焊過程期間分布在釬焊連接部之中和釬焊連接部周圍。在產(chǎn)生的釬焊連接部?jī)?nèi)剩余的有機(jī)的組成部分在釬焊過程期間成型為以液體或蒸汽填充的氣泡并且基于其浮力升高到釬焊連接部的上面的區(qū)域中。這導(dǎo)致，所述氣泡在穿過釬焊爐期間按照結(jié)構(gòu)組合件的位置到達(dá)通常面狀的結(jié)構(gòu)元件接頭或結(jié)構(gòu)元件下側(cè)的面上。這樣的氣泡導(dǎo)致在釬焊接觸點(diǎn)中的缺陷位置，即影響釬焊連接部的電的和機(jī)械的功能。為避免該缺點(diǎn)，可以改變接合配對(duì)件的設(shè)計(jì)，方式為:例如在接合位置周圍的釬焊材料漆的形狀和位置改變，以便避免排出的氣泡的堵塞。也已經(jīng)嘗試實(shí)現(xiàn)熔化輪廓的變化，其中，溫度的較緩慢的或較快速的升高和峰值溫度的變化給予氣泡時(shí)間以用于上升和用于從金屬熔體中側(cè)向排出。然而不利的是結(jié)構(gòu)組合件的在此出現(xiàn)的提高的熱負(fù)載。
[0004]為了改善釬焊連接的質(zhì)量，DE 102 03 112 Al示出一種措施，S卩，將接合配對(duì)件至少在釬焊膏的熔化過程期間相對(duì)于法向平面置于預(yù)定的傾斜角中。此外接合配對(duì)件應(yīng)該重復(fù)輸送通過釬焊爐。
[0005]上述措施雖然關(guān)于缺陷位置的數(shù)量的減少顯示出改善，然而技術(shù)流程復(fù)雜化并且在對(duì)應(yīng)的釬焊過程中周期時(shí)間增大。
[0006]在要釬焊到安裝玻璃、尤其是汽車安裝玻璃上的電的端子中，至今采用銅材料。然而銅材料作為連接元件具有缺點(diǎn)，即，通過對(duì)應(yīng)的膨脹系數(shù)決定，在溫度變化時(shí)的膨脹不同于玻璃的膨脹。
[0007]在這里出現(xiàn)的機(jī)械的應(yīng)力可能導(dǎo)致玻璃中的斷裂點(diǎn)。這種不利的效果至今通過使用特別的和可延展的含鉛的釬焊合金補(bǔ)償。然而逐漸存在放棄鉛的要求，即使用無鉛的釬焊合金，然而這可能產(chǎn)生技術(shù)上的問題。
[0008]原則上此外考慮鐵鎳合金和優(yōu)質(zhì)鋼作為與車輛玻璃具有類似的膨脹系數(shù)的材料。然而這些材料的導(dǎo)熱性顯著差于銅的導(dǎo)熱性。例如作為鎳合金制造的電的端子連同釬焊合金的加熱因此需要較高的周期時(shí)間和/或更多熱能。
[0009]由此在一定程度上造成傳熱緩沖效果，即能量從熱源出發(fā)顯著較緩慢地放出到熱沉、即釬焊錫和盤上的對(duì)應(yīng)的接觸面上。
[0010]此外無鉛的合金的液相線點(diǎn)以大約120°C至大約170°C顯著低于含鉛的合金的處于200°C至300°C之間的范圍中的液相線點(diǎn)。
[0011]因此由上面提到的內(nèi)容在釬焊過程的實(shí)施中產(chǎn)生在較高的能量使用、較長(zhǎng)的工作時(shí)間的意義上的較高的花費(fèi)并且由此造成關(guān)于機(jī)器性能的限制。最終存在不可忽略的玻璃破碎危險(xiǎn)。此外示出，通常在汽車領(lǐng)域中使用的玻璃關(guān)于較大的溫差的斷裂敏感性限制利用提高熱能、即與此相關(guān)的功率的本身容易想到的措施的可能性。
[0012]無鉛的焊料此外與玻璃材料上的通常施加的例如銀印制部形式的導(dǎo)電的接觸面顯著較差地連接。釬焊溝構(gòu)成困難并且產(chǎn)生釬焊錫噴射或形成釬焊凸點(diǎn)的危險(xiǎn)，這再次導(dǎo)致接合配對(duì)件之間的減少的機(jī)械的和電的固聯(lián)性。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0013]因此由上面提到的內(nèi)容，本發(fā)明的任務(wù)是，給出一種進(jìn)一步發(fā)展的用于技術(shù)上優(yōu)化地實(shí)施釬焊連接、尤其是無鉛的釬焊連接的方法，其中接合配對(duì)件中的至少一個(gè)提供對(duì)于連接需要的焊料，為了活化焊料使用熔劑并且電的以及機(jī)械的連接通過借助熱作用的釬焊過程和對(duì)焊劑和熔劑混合物的熔化包括后續(xù)的冷卻階段地進(jìn)行，以及在這里減少玻璃破碎的危險(xiǎn)并且總體上可以相比于至今使用的方法避免釬焊周期時(shí)間的提高。
[0014]本發(fā)明任務(wù)的解決方案通過按照權(quán)利要求1的教導(dǎo)進(jìn)行，其中，從屬權(quán)利要求構(gòu)成至少適宜的設(shè)計(jì)和進(jìn)一步構(gòu)成。
[0015]在按照本發(fā)明的用于技術(shù)上優(yōu)化地實(shí)施釬焊連接、尤其是無鉛的釬焊連接的方法中，接合配對(duì)件中的至少一個(gè)提供對(duì)于連接需要的焊料。這例如如下發(fā)生，即，無鉛的釬焊錫在準(zhǔn)備階段中施加到接線套或釬焊腳上。此外使用熔劑，所述熔劑已經(jīng)包含在釬焊錫中或可以單獨(dú)地施加。
[0016]真正的釬焊連接通過借助對(duì)焊料熔劑混合物的熱作用和熔化的釬焊過程包括隨后的冷卻和凝結(jié)地進(jìn)行。
[0017]按照本發(fā)明，接合配對(duì)件和焊料在第一熱處理階段中加熱直到焊料和熔劑的活化溫度之下的溫度。
[0018]第二熱處理階段跟隨其后，在該第二熱處理階段中，進(jìn)行進(jìn)一步加熱到熔劑的活化溫度以上直到焊料的熔化區(qū)的上面的區(qū)域中的溫度。在該步驟中，焊料熔化并且開始與相應(yīng)的接合配對(duì)件連接。
[0019]此外，用于釬焊過程期間加速接合參數(shù)的粘結(jié)特性的目的，在第三熱處理階段中對(duì)至此用于施加作用的熱功率或能量進(jìn)一步提高5%至30%。
[0020]所述接合配對(duì)件之一是在玻璃材料上施加的金屬面、尤其是例如用于機(jī)動(dòng)車的加熱板或天線端子的銀印制部接觸面。
[0021]另一個(gè)所述接合配對(duì)件是優(yōu)選由鐵鎳合金制成的電連接構(gòu)件。作為電連接構(gòu)件可以使用接線套、釬焊橋或釬焊腳。按照DE 20 2008 015165 Ul的接線套構(gòu)成優(yōu)選的電連接構(gòu)件。就此DE 20 2008 015 165 Ul的公開內(nèi)容解釋為本教導(dǎo)的主題。相同的適用于按照DE 20 2011 100906 Ul 的公開內(nèi)容。
[0022]第一處理階段的溫度范圍在一種優(yōu)選的實(shí)施形式中基本上處于80°C和120°C之間。第二熱處理階段的溫度范圍在一種優(yōu)選的實(shí)施形式中基本上處于>120°C和200°C之間。
[0023]當(dāng)存在或可看出接合配對(duì)件之間的釬焊溝的均勻的構(gòu)成時(shí)，結(jié)束前述的熱處理階段。
[0024]因而按照本發(fā)明的教導(dǎo)用于改善釬焊錫與銀印制部接觸面的粘結(jié)并且減少基礎(chǔ)材料、即玻璃通過突變的溫度變化弓I起的應(yīng)力。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0025]接著應(yīng)該借助實(shí)施例以及借助附圖進(jìn)一步解釋本發(fā)明。
[0026]在這里示出:
[0027]圖1示出包括作為示例性的接合配對(duì)件的接線套的線纜端部的示例性的橫截面和俯視圖，其中線纜端部是壓制有接線套的銅絞線，并且其中，此外接線套的自由面具有包括無鉛的釬焊錫的涂層；
[0028]圖2示出假定的8字部形式的釬焊腳連同在釬焊腳的下側(cè)上存在的無鉛的釬焊錫涂層的側(cè)視圖和俯視圖以及沿線A-A的剖面圖；以及
[0029]圖3示出隨時(shí)間的功率或能量分布的圖表，包括帶有在階段3結(jié)束時(shí)快速的冷卻過程的三個(gè)熱處理階段。

【具體實(shí)施方式】
[0030]作為接合配對(duì)件可以使用按照?qǐng)D1的接線套I。接線套I接納在圖中未示出的線纜的剝離的銅絞線端部2。銅絞線端部2優(yōu)選通過壓接與接線套I連接。
[0031]包括無鉛的釬焊錫3的層處于接線套I的自由的下側(cè)上。
[0032]在作為以按照?qǐng)D2的8字部(附圖標(biāo)記4)形式構(gòu)成的釬焊腳的接合配對(duì)件中，包括無鉛的釬焊錫3的層同樣處于釬焊腳4的下側(cè)上。
[0033]例如作為按照?qǐng)D1的天線端子的接線套可以按照DE 20 2008 015165 Ul的教導(dǎo)實(shí)現(xiàn)。以按照?qǐng)D2的釬焊腳4的形式的端子可以按照DE 20 2011 100 906 Ul的教導(dǎo)實(shí)施。
[0034]如圖3示出的，釬焊過程的三個(gè)決定性的階段如下進(jìn)行。
[0035]在第一階段中，在熔劑的活化溫度之下和釬焊錫開始變?yōu)橐簯B(tài)的溫度點(diǎn)之上對(duì)電的端子、釬焊錫和在對(duì)應(yīng)的玻璃板上施加的銀印制部進(jìn)行加熱。在這里系統(tǒng)均勻地加熱，而熔劑不會(huì)已經(jīng)擴(kuò)散。
[0036]在第二階段中，所述系統(tǒng)加熱到如下溫度，所述溫度處于熔劑的活化溫度之上和釬焊錫的熔化區(qū)的上面的區(qū)域。
[0037]在這里熔劑活化并且氧化層熔解，所述氧化層處于銀印制部和釬焊錫本身上。釬焊錫變?yōu)橐簯B(tài)并且開始與銀印制部的合金連接。
[0038]在第三階段中進(jìn)行功率輸入的以5%至30%的按照本發(fā)明的提高，以便加速接合配對(duì)件的粘結(jié)行為。
[0039]當(dāng)釬焊溝已均勻構(gòu)成時(shí)，熱處理持續(xù)時(shí)間結(jié)束。
[0040]按照本發(fā)明的一種實(shí)施例，第一階段的持續(xù)時(shí)間處于0.5至3秒的范圍中，第二階段的持續(xù)時(shí)間處于0.5至4秒的范圍中并且第三階段的持續(xù)時(shí)間處于0.5至5秒的范圍中。在一種優(yōu)選的實(shí)施例中，階段I在大約1.5至1.8秒的時(shí)間間隔上經(jīng)過。其后跟隨第二階段，所述第二階段從開始時(shí)間點(diǎn)、即第一階段的開始出發(fā)處于>1.5至1.8秒至大約6秒的范圍中。隨后的第三階段則在經(jīng)過6秒后開始并且持續(xù)直到8.5秒。
[0041]第一階段的功率變化處于150和350瓦之間的范圍中，第二階段的功率變化處于160和400瓦之間的范圍中并且第三階段的范圍處于170和最大500瓦之間。
【權(quán)利要求】
1.用于技術(shù)上優(yōu)化地實(shí)施釬焊連接、尤其是無鉛的釬焊連接的方法，其中，接合配對(duì)件中的至少一個(gè)提供對(duì)于連接需要的焊料，為了活化焊料使用熔劑，并且電的以及機(jī)械的連接通過借助熱作用的釬焊過程和對(duì)焊劑和熔劑混合物的熔化連同后續(xù)的冷卻階段地進(jìn)行， 其特征在于， 接合配對(duì)件和焊料在第一熱處理階段中加熱直到焊料和熔劑的活化溫度之下的溫度，隨后在第二熱處理階段中實(shí)現(xiàn)進(jìn)一步加熱到熔劑的活化溫度以上直到焊料的熔化區(qū)的上面的區(qū)域中的溫度，其中，焊料熔化并且與相應(yīng)的接合配對(duì)件開始連接，以及 此外，為了加速各接合配對(duì)件的粘結(jié)行為，在第三熱處理階段中將至此施加作用的熱功率或能量進(jìn)一步提高5 %至30 %。
2.按照權(quán)利要求1所述的方法， 其特征在于， 所述接合配對(duì)件之一是在玻璃材料上施加的金屬面、尤其是銀印制部。
3.按照權(quán)利要求1或2所述的方法， 其特征在于， 所述接合配對(duì)件中的另一個(gè)是由鐵鎳合金制成的電連接構(gòu)件。
4.按照權(quán)利要求3所述的方法， 其特征在于， 使用接線套、釬焊橋或釬焊腳作為所述電連接構(gòu)件。
5.按照上述權(quán)利要求之一所述的方法， 其特征在于， 第一處理階段的溫度范圍基本上處于90°和120°C之間并且第二熱處理階段的溫度范圍處于>120°C和200°C之間。
6.按照上述權(quán)利要求之一所述的方法， 其特征在于， 當(dāng)能識(shí)別到接合參數(shù)之間的釬焊溝的均勻的構(gòu)成時(shí)，結(jié)束第三熱處理階段。
7.按照上述權(quán)利要求之一所述的方法， 其特征在于， 所述熱處理階段包括溫度保持階段。
【文檔編號(hào)】H01R43/02GK104271299SQ201380007874
【公開日】2015年1月7日 申請(qǐng)日期:2013年2月21日 優(yōu)先權(quán)日:2012年2月24日
【發(fā)明者】A·延里希 申請(qǐng)人:Few汽車電器廠有限責(zé)任兩合公司