一种液态喷焊方法、设备及其使用方法与流程

1.本发明涉及喷焊领域，具体涉及一种液态喷焊方法。
2.本发明还涉及实现液态喷焊方法的设备，以及该设备的使用方法。


背景技术：

3.现有激光焊接工艺如锡球喷焊，虽然与传统的焊接方式相比，更适用于精细焊接，或较小空间焊接，同时具有热效应好，不容易对电子元器件产生二次热冲击的优点。但是由于锡球喷焊是利用惰性气体为熔化的锡球提供动力，其与焊点的距离不能太大，否则会对焊接效果造成不良影响。同时在芯片封装时，要求焊点的焊料进行堆叠，这样每个焊点与基材之间存在可变间距，当芯片局部出现冲击时，必须具有较好可变余量，较好消除冲击应的应力，从而避免对其他焊点造成影响。然而，实现生产过程中焊点堆叠就必须保证连续焊接时同轴度，而锡球喷焊过程利用保护气体作为动力，气体喷出时对焊点落点位置产生一定影响，采用锡球喷焊技术无法实现同一焊点并保证同一垂直度的堆焊。同时受锡球喷焊本身限制无法进行高频率焊接，其应用受到限制。而且喷焊受锡球直径影响，无法适应更小尺度场景的焊接。
4.因此，目前缺少可以快速将液态焊料高速喷出形成所需焊点的方法，以及可以实现上述方法的设备及设备的使用方法。


技术实现要素：

5.本发明要解决的技术问题提供一种液态喷焊方法，能够快速将液态焊料高速喷出形成所需要的焊点。
6.本发明要解决的另一个技术问题提供一种实现上述方法所制造的设备。
7.本发明再一个要解决的技术问题是提供一种使用上述设备的方法。
8.一种液态喷焊方法，包括如下步骤：一种液态喷焊方法，其特征在于，包括如下步骤：s1：将待喷焊的焊料在惰性气体保护下熔融；s2：然后对经过熔融的焊料在超声聚焦条件下进行喷射。
9.作为本发明液态喷射方法的一种改进，还包括：s3：经喷射后的焊料进入声波隔氧区域，并在声波隔氧条件下喷焊。
10.作为本发明液态喷射方法的一种改进，熔融的焊料经喷射孔喷射时，设置喷射孔的开关频率。
11.作为本发明液态喷射方法的一种改进，所述声波隔氧区域为声波覆盖下的空气稀疏区域。
12.本发明所提供的一种用于实现上述液态喷焊方法的设备，包括：一个焊料转化机构，其用于使待喷焊的焊料熔融，其具有一个容器，容器中的容腔用于放置焊料，容器的底部设置一个连通容腔的喷射孔，沿容器外壁设置一个使焊料熔融
的加热机构；一个焊料喷射驱动装置，其具有一个超声波发生机构；一个超声波控制机构，用于控制超声波发生机构中的超声波频率；一个伸入容腔中，并浸没在液态焊料中的超声波聚焦机构，所述超声波聚焦机构包括一个超声波聚焦装置，将超声波聚焦在喷射孔处。
13.作为本发明设备的一种改进，沿焊料的喷射路径设置位于喷射路径两侧的隔氧机构，所述隔氧机构包括声波发生机构、声波增强机构，用于增强声波发生机构中产生的声波，并将增强的声波的作用于喷射孔周围。
14.作为本发明设备的一种改进，所述容器的容腔连通一个在封闭条件下，充入惰性气体，用于增强容腔中焊料液面以上的气压的气体增压装置。
15.作为本发明设备的一种改进，所述喷射孔的孔径中间小，并由中间向进、出口端逐渐增大。
16.作为本发明设备的一种改进，所述超声波发生机构还包括一个受脉冲信号控制的压电陶瓷；所述容器为坩埚；所述喷射孔上设置有能控制开关频率的喷射开关；所述声波发生机构为波形发生器，所述声波增强机构包括扬声器和功率放大器，波形发生器与扬声器之间设置有声腔；所述喷射孔走向沿重力方向设置；超声波发生机构与超声波聚焦机构上设有隔热机构；所述容器外设置有保温层。
17.本发明提供的液态喷焊设备的使用方法，包括如下步骤：a1：关闭喷射孔，向容器内加入固态焊料；a2：开启加热机构，将焊料由固态变成液态，并使焊料始终保持液态；a3：开启超声波发生机构、超声波控制机构和超声波聚焦机构，使超声聚焦位置位于喷射孔上，打开喷射孔进行喷焊；a4：喷射孔上设置有一个喷射开关，调整喷射孔的开关频率和超声波发生机构的超声频率，使二者频率正向关联；a5：设置位于喷射路径两侧的隔氧机构，所述隔氧机构包括声波发生机构、声波增强机构，用于增强声波发生机构中产生的声波，并将增强的声波的作用于喷射孔周围；喷射孔周围空间内的空气分子在声波作用下形成空气波，使喷射孔位于空气波中空气稀疏位置，实现喷射孔与空气中氧气的隔绝，直至喷焊完成。
18.本发明的有益效果为：1、本发明采用超声聚焦为喷焊过程提供动力，与使用超声振动提供动力相比，很好地解决了当喷射孔的直径小于50um时超声震动挤压喷射液滴动力不足的问题；2、本发明通过采用声波对喷射孔部位进行隔氧防护的方案，取代了传统技术中充入惰性气体或抽真空的方案，扩大了喷焊工艺的应用范围，降低了喷射孔部位隔氧防护的复杂性和成本，实现了更简捷、更简单更容易控制的焊接过程。
附图说明
19.为了更清楚地说明本发明具体实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对具体实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施方式，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
20.图1为本发明实施例1中液态喷焊设备的剖面图；图2为图1中圆圈部分结构放大示意图；图3为图1中隔氧机构部分结构示意图；图4为本发明中声波隔氧原理示意图；附图标记说明：1、容器；101、容腔；102、喷射孔；2、加热机构；3、超声波聚焦机构；301、超声波聚焦装置；4、超声波发生机构；5、气体增压装置；6、超声波控制机构；7、隔氧机构；701、扬声器；702、声腔。
具体实施方式
21.下面将结合附图对本发明的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
22.在本发明的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”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。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。
23.在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
24.此外，下面所描述的本发明不同实施方式中所涉及的技术特征只要彼此之间未构成冲突就可以相互结合。
25.本发明的第一种实施例为一种液态喷焊方法，包括如下步骤：s1：将待喷焊的焊料在惰性气体保护下熔融；s2：然后对经过熔融的焊料在超声聚焦条件下进行喷射。
26.在本实施例中，经喷射后的焊料进入声波隔氧区域，并在声波隔氧条件下喷焊，所述声波隔氧区域为声波覆盖下的空气稀疏区域。
27.在本实施例中，可以通过改变喷射孔102的开关频率来控制熔融的焊料的喷焊频率。
28.本发明的第二种实施例，如图1-4所示，一种液态喷焊设备，包括：一个焊料转化机构，其用于使待喷焊的焊料熔融，其具有一个容器1，容器1中的容腔101用于放置焊料，容器1的底部设置一个连通容腔101的喷射孔102，沿容器1外壁设置一个使焊料熔融的加热机构2；一个焊料喷射驱动装置，其具有一个超声波发生机构4；一个超声波控制机构6，用于控制超声波发生机构4中的超声波频率；一个伸入容腔101中，并浸没在液态焊料中的超声波聚焦机构3，所述超声波聚焦机构3包括一个超声波聚焦装置301，将超声波聚焦在喷射
孔102处。
29.采用上述结构，采用超声聚焦为喷焊过程提供动力，很好的解决了，当喷射孔102的直径小于50um时，传统技术中超声震动挤压喷射液滴动力不足的问题。
30.在本实施例中，所述容器1下方，沿焊料喷射路径两侧设置有隔氧机构7，所述隔氧机构7包括声波发生机构、声波增强机构，用于增强声波发生机构中产生的声波，并将增强的声波的作用于喷射孔102周围。
31.采用上述结构，隔氧机构7通过对空气的作用，使空气中气体分子呈波形分布，形成气体分子疏密相间区域，置喷射孔102于气体分子疏散区域，对喷射孔102进行防氧化保障，实现该喷射过程的稳定进行，使用声波对喷射孔102部位进行隔氧防护，取代了传统技术中充入惰性气体或抽真空的方案，扩大了喷焊工艺的应用范围，降低了喷射孔102部位隔氧防护的复杂性和成本，实现了更简捷、更简单更容易控制的焊接过程。
32.在本实施例中，所述容器1的容腔101连通一个在封闭条件下，充入惰性气体，用于增强容腔101中焊料液面以上的气压的气体增压装置5。
33.采用上述结构，气体增压装置5可以使容器1内部避免因焊料减少，导致容器1内部气压减小，气体增压装置5可以提高喷射焊料的速度。避免喷射过程中焊料的温度降低，导致焊接产生浸润不稳定，形成焊接结合层达不到要求，影响电化性能等问题。
34.在本实施例中，所述喷射孔102的孔径中间小，并由中间向进、出口端逐渐增大。
35.采用上述结构，喷射孔102设置在容器1的底部，在喷射焊料时可以借助重力的作用，提高其喷射速度，同时将喷射孔102设置为沙漏型，可以控制焊料喷出量及形状，更好地适应不同场景的需求。
36.在本实施例中，所述超声波发生机构4还包括一个受脉冲信号控制的压电陶瓷。
37.采用上述结构，所述压电陶瓷受脉冲信号控制，可以将电能转化为机械能，压电陶瓷可以产生400次/秒振动频率，这样可以较好控制喷射焊料的频率，从而提高焊接或增材的速度和效率。
38.在本实施例中，所述喷射孔102上设置有能控制开关频率的喷射开关；所述声波发生机构为波形发生器，所述声波增强机构包括扬声器701和功率放大器，波形发生器与扬声器701之间设置有声腔702；所述喷射孔102走向沿重力方向设置。
39.在本实施例中，所述沿容器1外壁设置一个使焊料熔融的加热机构2，还设置有保温层。
40.采用上述结构，使用电加热的方式对容器1进行加热，电加热具有热效率高、升温快、温度高、可控性高等优点，保温层的设置可以减少热量的流失。
41.在本实施例中，超声波发生机构4与超声波聚焦机构3上设有隔热机构，采用上述结构，隔热机构的设置减小超声波发生机构4与超声波聚焦机构3所受到的加热机构2的影响，避免二者因温度过高无法正常工作。
42.在本实施例中，所述容器1的材质为施热材料，例如坩埚。
43.所述实施例2中的液态喷焊设备的使用方法，包括如下步骤：a1：关闭喷射孔102，向容器1内加入固态焊料；a2：开启加热机构2，将焊料由固态变成液态，并使焊料始终保持液态；a3：开启超声波发生机构4、超声波控制机构6和超声波聚焦机构3，使超声聚焦位
置位于喷射孔102上，打开喷射孔102进行喷焊；a4：喷射孔102上设置有一个喷射开关，调整喷射孔102的开关频率和超声波发生机构4的超声频率，使二者频率正向关联；a5：设置位于喷射路径两侧的隔氧机构7，所述隔氧机构7包括一个声波发生机构、一个声波增强机构，用于增强声波发生机构中产生的声波，并将增强的声波的聚焦位置聚焦于喷射路径上；喷射孔102周围空间内的空气分子在声波作用下形成空气波，使喷射口位于空气波中空气稀疏位置，实现喷射孔102与空气中氧气的隔绝，直至喷焊完成。
44.本发明中的液态焊料设备，可以控制液态焊料喷射频率，且喷射孔102的直径可以设置较小，既能适用于焊点密集器件焊接，也能打印电子线路，能够扩大适用范围。同时焊接时垂直同心度高连续焊接时不受其他因素影响，可以进行堆焊，可以广泛用于芯片封装、增材制造等领域。
45.显然，上述实施例仅仅是为清楚地说明所作的举例，而并非对实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。而由此所引伸出的显而易见的变化或变动仍处于本发明创造的保护范围之中。