一种环保螺栓型电力电子整流芯片成型工艺制造技术

本发明专利技术公开了一种环保螺栓型电力电子整流芯片成型工艺，包括以下步骤：（1）、准备多个锡铜合金焊片和铅锡合金焊片，锡铜合金焊片中锡的重量百分比为96%~98%，铜的重量百分比为4%~2%；（2）、按顺序向石墨烧结模具模孔中装入锡铜合金焊片、铅锡合金焊片、阴极钼片、硅质整流芯片、阳极钼片；（3）、将多个石墨烧结模具送入卧式真空烧结炉的真空室中；（4）、利用卧式真空烧结炉烧结成型。本发明专利技术用锡铜(97:3)合金取代铅锡(95:5)合金材料作整流芯片产品的阴、阳极表面助焊层，大幅提升了产品的环保指数，又扩大了产品的应用市场，同时大幅提高了产品的生产效率，还避免了传统的“搪铅”工艺有碍健康现象的发生。

【技术实现步骤摘要】
一种环保螺栓型电力电子整流芯片成型工艺
本专利技术涉及整流芯片成型工艺领域，具体是一种环保螺栓型电力电子整流芯片成型工艺。
技术介绍
电力电子整流芯片（以下简称：整流芯片）通常分为螺栓型和平板型两大类，螺栓型整流芯片指封装器件过程中，适合采用“焊接”工艺从芯片电极（阴极和阳极）向外引出导线的那类整流芯片；而平板型整流芯片则是指封装器件过程中，适合采用“压接”工艺从芯片电极向外引出导线的那类整流芯片。螺栓型整流芯片是制造中小功率整流器件或装备（如单、三相整流桥等）的核心元器件，该类器件或装备在生产和生活中应用十分广泛。现有的螺栓型整流芯片由从上至下依次层叠的阴极钼片表面助焊层（0.3㎜厚）、阴极钼片、阴极钼片与芯片阴极面焊接层（0.1㎜厚）、硅质整流芯片、芯片与阳极钼片焊接层（0.1㎜厚）、阳极钼片、阳极钼片表面助焊层（0.3㎜厚）构成，总共七层结构。使该七层联结而构成一个整体的工艺，称之为整流芯片的整体成型。传统的螺栓型整流芯片,采用铅锡(重量百分比95:5)合金材料作为焊料构成表面助焊层和焊接层。传统的螺栓型整流芯片采用铅锡(95:5)合金材料的工艺原理有二：一是铅锡(95:5)合金材料与酸反应迟缓，芯片台面酸洗造型工艺环节中，铅锡合金层对钼片和芯片的阴、阳极表面有屏蔽作用，使其不受腐蚀酸的侵蚀，实现腐蚀酸只对芯片的台面酸洗造型。二是后续封装器件时，铅锡合金表面助焊层与铜、镍等金属导线很容易实现牢固的焊接，使器件封装工艺变成简单易行。大量的实验证明，为使阴、阳极钼片不受腐蚀酸的侵蚀，通常保护其表面的铅锡(95:5)合金材料层，厚度须不小于0.3㎜，因此，传统的螺栓型整流芯片中铅含量会严重超标，产品的环保指数低，应用市场也受到一定的限制。并且，传统的采用铅锡合金作为焊料的螺栓型整流芯片一般采用搪铅工艺进行成型，最终成型的产品表面不平整，在搪铅成型过程中操作人员需要长时间与重金属铅近距离接触，存在有碍工作人员健康的问题。
技术实现思路
本专利技术的目的是提供一种环保螺栓型电力电子整流芯片成型工艺，以解决现有技术螺栓型整流芯片采用搪铅工艺和铅锡合金作为焊料成型芯片存在的产品铅焊料超标、有碍工作人员健康的问题。为了达到上述目的，本专利技术所采用的技术方案为：一种环保螺栓型电力电子整流芯片成型工艺，其特征在于：包括以下步骤：（1）、准备多个锡铜合金焊片和铅锡合金焊片，其中每个锡铜合金焊片中锡的重量百分比为96%~98%，铜的重量百分比为4%~2%，且多个锡铜合金焊片中锡的占比相同、铜的占比相同；（2）、装模，具体过程如下：（2.1）、向石墨烧结模具的各个模孔中分别装入第一个锡铜合金焊片，每个模孔中装入的第一个锡铜合金焊片分别作为第一表面助焊层，并向每个模孔中的第一表面助焊层分别喷洒液态助焊剂；（2.2）、向步骤（2.1）、中石墨烧结模具的各个模孔中的第一表面助焊层上分别装入阴极钼片，然后分别向每个模孔中的阴极钼片喷洒液态助焊剂；（2.3）、向步骤（2.2）、中石墨烧结模具的各个模孔中的阴极钼片上分别装入第一个铅锡合金焊片，每个模孔中装入的第一个铅锡合金焊片分别作为第一焊接层，然后分别向每个模孔中的第一焊接层喷洒液态助焊剂；（2.4）、向步骤（2.3）、中石墨烧结模具的各个模孔中的第一焊接层上分别装入硅质整流芯片，然后分别向每个模孔中的硅质整流芯片喷洒液态助焊剂；（2.5）、向步骤（2.4）、中石墨烧结模具的各个模孔中的硅质整流芯片上分别装入第二个铅锡合金焊片，每个模孔中装入的第二个铅锡合金焊片分别作为第二焊接层，然后分别向每个模孔中的第二焊接层喷洒液态助焊剂；（2.6）、向步骤（2.5）、中石墨烧结模具的各个模孔中的第二焊接层上分别装入阳极钼片，然后分别向每个模孔中的阳极钼片喷洒液态助焊剂；（2.7）、向步骤（2.6）、中石墨烧结模具的各个模孔中的阳极钼片上分别装入第二个锡铜合金焊片，每个模孔中装入的第二个锡铜合金焊片分别作为第二表面助焊层；（3）、装炉：将分别按步骤（2）装模完成后的多个石墨烧结模具分别盖上盖板封闭，每十块烧结模具为一叠并用螺栓栓紧，然后翻转，装入不锈钢框篮，每框篮装五叠，再送入卧式真空烧结炉的真空室中；（4）、烧结，具体过程如下：（4.1）、将按步骤（3）装炉完成的卧式真空烧结炉的真空室从炉体移出，同时将卧式真空烧结炉的炉体通电预热至炉内温度达到380℃~420℃；（4.2）、将真空室抽真空至-98Pa~-101Pa，然后向真空室中充入保护气体直至真空室内压强达到+98~+101Pa；接着重新将真空室抽真空至-98Pa~-101Pa，再向真空室中充入保护气体直至真空室内压强达到+28Pa~+31Pa，此时将真空室推入至炉体中，同时通入常温循环冷却水冷却真空室的密封圈；（4.3）、通过炉体将真空室内温度升至195℃~203℃，然后将真空室放气后抽真空至-98Pa~-101Pa；接着向真空室中充入保护气体直至真空室内压强达到+78Pa~+81Pa后，调节各温区加热平衡，使真空室温达到378℃~382℃并恒温4~6分钟；（4.4）、将真空室从炉体中移出，并使真空室自然冷却至318℃~322℃；然后抽真空直至真空室中压强达到-98Pa~-101Pa，再向真空室中充入保护气体直至真空室中压强达到+98~+101Pa；接着开风机冷却真空室，直至真空室中温度冷却至78℃~82℃；最后关闭风机及循环冷却水并使真空室放气，从真空室中取出石墨烧结模具，在石墨烧结模具的各个模块中分别得到成型后的整流芯片。所述的一种环保螺栓型电力电子整流芯片成型工艺，其特征在于：步骤（1）中，所述锡铜合金焊片中锡的重量百分比为97%，铜的重量百分比为3%。所述的一种环保螺栓型电力电子整流芯片成型工艺，其特征在于：步骤（2）中装模时采用真空吸盘向石墨烧结模具的模孔中装料，即通过真空吸盘吸取第一表面助焊层、阴极钼片、第一焊接层、硅质整流芯片、第二焊接层、阳极钼片、第二表面助焊层分别依次装入模孔；采用真空吸盘装入锡铜合金焊片时能保证同种焊料层不重叠被装入。所述的一种环保螺栓型电力电子整流芯片成型工艺，其特征在于：步骤（4）中，向真空室充入的保护气体为氮气。所述的一种环保螺栓型电力电子整流芯片成型工艺，其特征在于：经步骤（4）最终成型后的整流芯片，其由依次层叠的第一表面助焊层、阴极钼片、第一焊接层、硅质整流芯片、第二焊接层、阳极钼片、第二表面助焊层构成，其中的第一表面助焊层、第二表面助焊层均为锡铜合金材料，第一焊接层、第二焊接层均为铅锡合金材料。所述的一种环保螺栓型电力电子整流芯片成型工艺，其特征在于：所述的第一表面助焊层、第二表面助焊层的厚度相同，均为0.08mm~0.12mm。与现有技术相比，本专利技术优点为：1、本专利技术工艺中，用锡铜(97:3)合金取代铅锡(95:5)合金材料作整流芯片产品的阴、阳极助焊层（即第一表面助焊层和第二表面助焊层），使产品中的含本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种环保螺栓型电力电子整流芯片成型工艺，其特征在于：包括以下步骤：/n（1）、准备多个锡铜合金焊片和铅锡合金焊片，其中每个锡铜合金焊片中锡的重量百分比为96%~98%，铜的重量百分比为4%~2%，且多个锡铜合金焊片中锡的占比相同、铜的占比相同；/n（2）、装模，具体过程如下：/n（2.1）、向石墨烧结模具的各个模孔中分别装入第一个锡铜合金焊片，每个模孔中装入的第一个锡铜合金焊片分别作为第一表面助焊层，并向每个模孔中的第一表面助焊层分别喷洒液态助焊剂；/n（2.2）、向步骤（2.1）、中石墨烧结模具的各个模孔中的第一表面助焊层上分别装入阴极钼片，然后分别向每个模孔中的阴极钼片喷洒液态助焊剂；/n（2.3）、向步骤（2.2）、中石墨烧结模具的各个模孔中的阴极钼片上分别装入第一个铅锡合金焊片，每个模孔中装入的第一个铅锡合金焊片分别作为第一焊接层，然后分别向每个模孔中的第一焊接层喷洒液态助焊剂；/n（2.4）、向步骤（2.3）、中石墨烧结模具的各个模孔中的第一焊接层上分别装入硅质整流芯片，然后分别向每个模孔中的硅质整流芯片喷洒液态助焊剂；/n（2.5）、向步骤（2.4）、中石墨烧结模具的各个模孔中的硅质整流芯片上分别装入第二个铅锡合金焊片，每个模孔中装入的第二个铅锡合金焊片分别作为第二焊接层，然后分别向每个模孔中的第二焊接层喷洒液态助焊剂；/n（2.6）、向步骤（2.5）、中石墨烧结模具的各个模孔中的第二焊接层上分别装入阳极钼片，然后分别向每个模孔中的阳极钼片喷洒液态助焊剂；/n（2.7）、向步骤（2.6）、中石墨烧结模具的各个模孔中的阳极钼片上分别装入第二个锡铜合金焊片，每个模孔中装入的第二个锡铜合金焊片分别作为第二表面助焊层；/n（3）、装炉：将分别按步骤（2）装模完成后的多个石墨烧结模具分别盖上盖板封闭，每十块烧结模具为一叠并用螺栓栓紧，然后翻转，装入不锈钢框篮，每框篮装五叠，再送入卧式真空烧结炉的真空室中；/n（4）、烧结，具体过程如下：/n（4.1）、将按步骤（3）装炉完成的卧式真空烧结炉的真空室从炉体移出，同时将卧式真空烧结炉的炉体通电预热至炉内温度达到380℃~420℃；/n（4.2）、将真空室抽真空至-98Pa~-101Pa，然后向真空室中充入保护气体直至真空室内压强达到+98~+101Pa；接着重新将真空室抽真空至-98Pa~-101Pa，再向真空室中充入保护气体直至真空室内压强达到+28Pa~+31Pa，此时将真空室推入至炉体中，同时通入常温循环冷却水冷却真空室的密封圈；/n（4.3）、通过炉体将真空室内温度升至195℃~203℃，然后将真空室放气后抽真空至-98Pa~-101Pa；接着向真空室中充入保护气体直至真空室内压强达到+78Pa~+81Pa后，调节各温区加热平衡，使真空室温达到378℃~382℃并恒温4~6分钟；/n（4.4）、将真空室从炉体中移出，并使真空室自然冷却至318℃~322℃；然后抽真空直至真空室中压强达到-98Pa~-101Pa，再向真空室中充入保护气体直至真空室中压强达到+98~+101Pa；接着开风机冷却真空室，直至真空室中温度冷却至78℃~82℃；最后关闭风机及循环冷却水并使真空室放气，从真空室中取出石墨烧结模具，在石墨烧结模具的各个模块中分别得到成型后的整流芯片。/n...

【技术特征摘要】
1.一种环保螺栓型电力电子整流芯片成型工艺，其特征在于：包括以下步骤：
（1）、准备多个锡铜合金焊片和铅锡合金焊片，其中每个锡铜合金焊片中锡的重量百分比为96%~98%，铜的重量百分比为4%~2%，且多个锡铜合金焊片中锡的占比相同、铜的占比相同；
（2）、装模，具体过程如下：
（2.1）、向石墨烧结模具的各个模孔中分别装入第一个锡铜合金焊片，每个模孔中装入的第一个锡铜合金焊片分别作为第一表面助焊层，并向每个模孔中的第一表面助焊层分别喷洒液态助焊剂；
（2.2）、向步骤（2.1）、中石墨烧结模具的各个模孔中的第一表面助焊层上分别装入阴极钼片，然后分别向每个模孔中的阴极钼片喷洒液态助焊剂；
（2.3）、向步骤（2.2）、中石墨烧结模具的各个模孔中的阴极钼片上分别装入第一个铅锡合金焊片，每个模孔中装入的第一个铅锡合金焊片分别作为第一焊接层，然后分别向每个模孔中的第一焊接层喷洒液态助焊剂；
（2.4）、向步骤（2.3）、中石墨烧结模具的各个模孔中的第一焊接层上分别装入硅质整流芯片，然后分别向每个模孔中的硅质整流芯片喷洒液态助焊剂；
（2.5）、向步骤（2.4）、中石墨烧结模具的各个模孔中的硅质整流芯片上分别装入第二个铅锡合金焊片，每个模孔中装入的第二个铅锡合金焊片分别作为第二焊接层，然后分别向每个模孔中的第二焊接层喷洒液态助焊剂；
（2.6）、向步骤（2.5）、中石墨烧结模具的各个模孔中的第二焊接层上分别装入阳极钼片，然后分别向每个模孔中的阳极钼片喷洒液态助焊剂；
（2.7）、向步骤（2.6）、中石墨烧结模具的各个模孔中的阳极钼片上分别装入第二个锡铜合金焊片，每个模孔中装入的第二个锡铜合金焊片分别作为第二表面助焊层；
（3）、装炉：将分别按步骤（2）装模完成后的多个石墨烧结模具分别盖上盖板封闭，每十块烧结模具为一叠并用螺栓栓紧，然后翻转，装入不锈钢框篮，每框篮装五叠，再送入卧式真空烧结炉的真空室中；
（4）、烧结，具体过程如下：
（4.1）、将按步骤（3）装炉完成的卧式真空烧结炉的真空室从炉体移出，同时将卧式真空烧结炉的炉体通电预热至炉内温度达到380℃~420℃；
（4.2）、将真空室抽真空至-98Pa~-101Pa，然后向真空室中充入保护气体直至真空室内压强达到+98~+101Pa；接着重新将真...

【专利技术属性】
技术研发人员：洪忠健，洪藏华，
申请(专利权)人：黄山市恒悦电子有限公司，
类型：发明
国别省市：安徽;34