一种铝基柔性线路板与元器件的焊接方法技术

本发明专利技术公开了一种铝基柔性线路板与元器件的焊接方法，包括：对原始铝基柔性线路板进行表面处理，得到处理铝基柔性线路板；对处理铝基柔性线路板预上锡基钎料，得到目标铝基柔性线路板；对目标铝基柔性线路板和待焊接元器件进行激光锡焊，完成焊接。通过表面处理去除铝基柔性线路板表面氧化膜的影响，提高接头的润湿性；通过预上锡基钎料并引入激光锡焊方法，在确保微米级的铝基板与铜基元器件形成有效连接的基础上，解决回流焊接带来的焊接时间长、效率低和能耗大的问题，克服传统焊接方法中的压力敏感性和温度敏感性，实现铝基柔性线路板与元器件的高效优质的连接，使得铝基柔性线路板能进一步得到推广运用。线路板能进一步得到推广运用。线路板能进一步得到推广运用。

【技术实现步骤摘要】
一种铝基柔性线路板与元器件的焊接方法


[0001]本专利技术涉及电子封装和汽车领域，具体涉及一种铝基柔性线路板与元器件的焊接方法。

技术介绍

[0002]传统FPC(Flexible Printed Circuit，柔性线路板)行业大多使用铜基线路板(包括PCB和FPCB)，但由于铝具有良好的导电性、导热性、轻质量(铜的30％)和低成本(铜的1/6)的明显优势，能够实现大幅降低成本的同时有效降低汽车整车重量，最终实现提高燃油经济性和降低排放从而实现碳减排。因此在汽车行业应用上，特别是新能源电动力汽车行业，铝基板有望替代传统的铜基线路板，从而在极大降低了生产成本的同时提高续航里程及降低能源消耗。
[0003]在现有技术中，第一方面，传统的铜基柔性线路板焊盘表面焊接元器件(其引脚或焊点大多数为铜基)的技术已经非常成熟(主要采用回流焊)。然而由于车载线路板表面上需要连接的元器件个数(焊点面积)与整个线路板面积相比很小，采用回流焊接的方法则带来了焊接时间长、效率低和能源浪费的问题。因此，不推荐将回流焊接方法应用于铝基柔性线路板和铜基元器件的焊接中。
[0004]第二方面，当铜基板换成铝基板时，由于铝基板表面存在氧化铝(Al2O3)氧化膜且很难去除，这种致密的高熔点的氧化铝薄膜，使得铝基柔性线路板与锡基钎料难以润湿形成良好的焊接接头。为提高接头的润湿性，现有技术中主要是利用化学反应的焊接方法，该方法采用NaOH溶液先碱蚀去除铝基板表面的Al2O3氧化膜，再用HNO3钝化其表面，在HNO3钝化后立即上锡膏然后回流焊接，这样能最大限度地降低Al2O3氧化膜的厚度，同时在锡膏中添加Zn、Ga和Na等使得锡膏合金化，能有效提高接头的润湿性。但是该方法由于需要添加合金元素且Al2O3氧化膜不能完全去除，局部区域仍然存在Al2O3氧化膜，这就会导致这些局部区域可能出现虚焊，因此该方法不可避免会带来成本提高以及接头安全服役性能的不可控，此外由于该方法仍然采用传统回流焊接，其效率依然没有得到提高，也不适用于铝基柔性线路板和铜基元器件的焊接。
[0005]第三方面，铝基柔性线路板和铜基元器件的焊接实际为微米级的铜和铝的连接问题，前沿文献和技术报道的关于微米级的铜和铝的连接方法主要为固相焊接(包括搅拌摩擦焊接、超声波焊接等方法)和纳米激光焊接。针对固相焊接，例如超声波焊接，该方法运用超声波破碎铝基板表面氧化膜从而形成连接，但是铝基板为毫米级的，而柔性线路板的厚度为微米级且对压力极为敏感，由于铝基柔性线路板与元器件的尺寸效应(＜100μm)，在实际操作过程中存在工装难、大压力易损坏线路板等难以解决的问题。因此该方法也不适用于铝基柔性线路板和铜基元器件的焊接。针对纳米激光焊接，其能使得微米级的铝基板和铜板形成有效连接，但是基于纳米激光的高能量密度的特性，焊接接头不可避免会出现激光烧蚀后形成的缺陷，这会大大降低柔性线路板的服役安全性能，因此也不推荐应用于铝基柔性线路板和铜基元器件的焊接中。
[0006]综上，如何实现铝基柔性线路板与元器件的高效优质的连接是制约铝基柔性线路板进一步推广运用的卡脖子问题。

技术实现思路

[0007]有鉴于此，本专利技术实施例提供了一种铝基柔性线路板与元器件的焊接方法，以解决现有技术中铝基柔性线路板表面出现的氧化膜阻碍铝基柔性线路板和钎料的反应润湿、铝基柔性线路板在焊接过程中的高的温度敏感性和压力敏感性以及采用传统回流焊接的方法带来的焊接时间长、效率低和能耗高等问题，能够实现铝基柔性线路板与元器件的高效优质的连接，从而使得铝基柔性线路板能进一步得到推广运用。
[0008]本专利技术实施例提供了一种铝基柔性线路板与元器件的焊接方法，包括：
[0009]对原始铝基柔性线路板进行表面处理，得到处理铝基柔性线路板；
[0010]对所述处理铝基柔性线路板预上锡基钎料，得到目标铝基柔性线路板；
[0011]对所述目标铝基柔性线路板和待焊接元器件进行激光锡焊，完成焊接。
[0012]可选地，所述对原始铝基柔性线路板进行表面处理，包括：
[0013]依次对所述原始铝基柔性线路板进行除油处理和碱蚀处理，得到第一铝基柔性线路板；
[0014]采用纯净水，对所述第一铝基柔性线路板进行清洗，得到第二铝基柔性线路板。
[0015]可选地，在对所述第一铝基柔性线路板进行清洗之后，还包括：
[0016]对所述第二铝基柔性线路板进行化学浸锌，得到第三铝基柔性线路板；
[0017]对所述第三铝基柔性线路板进行镀镍，得到所述处理铝基柔性线路板。
[0018]可选地，镀镍的厚度范围为4～7μm。
[0019]可选地，镀镍的厚度范围为5～6μm。
[0020]可选地，在对所述处理铝基柔性线路板预上锡基钎料之前，还包括：
[0021]对所述处理铝基柔性线路板进行超声清洗；
[0022]对超声清洗后的所述处理铝基柔性线路板进行晾干处理。
[0023]可选地，所述锡基钎料的厚度范围为15～20μm。
[0024]可选地，所述对所述目标铝基柔性线路板和待焊接元器件进行激光锡焊，包括：
[0025]对所述目标铝基柔性线路板进行固定；
[0026]将所述待焊接元器件的引脚放置在固定后的所述目标铝基柔性线路板的上方，并对所述待焊接元器件进行固定；
[0027]采用激光锡焊设备，对固定后的所述目标铝基柔性线路板和固定后的所述待焊接元器件的引脚进行焊接。
[0028]可选地，所述激光焊接设备发出的激光光斑与所述待焊接元器件的引脚中心重合。
[0029]可选地，所述激光焊接设备提供的焊丝的直径范围为0.3～0.6mm。
[0030]可选地，在对所述目标铝基柔性线路板和所述待焊接元器件的引脚进行焊接中，还包括：
[0031]采用红外温度检测设备，实时检测所述目标铝基柔性线路板与所述待焊接元器件的引脚之间的焊接温度；其中，所述焊接温度小于500℃。
[0032]本专利技术的有益效果：
[0033]通过对原始铝基柔性线路板进行表面处理，一方面能去除铝基柔性线路板表面氧化膜的影响，进而避免氧化膜阻碍铝基柔性线路板和钎料的反应润湿，提高接头的润湿性，另一方面能避免采用传统回流焊接方法，确保焊接的高效性；通过对处理铝基柔性线路板预上锡基钎料，能便于利用锡基钎料发生熔化，并分别与元器件的铜引脚和镍层形成良好的冶金结合，实现了铝基柔性线路板和铜基元器件的高效优质的连接；基于锡基焊料，在目标铝基柔性线路板和待焊接元器件的焊接中引入激光锡焊方法，在确保微米级的铝基板与铜基元器件形成有效连接的基础上，能解决回流焊接带来的焊接时间长、效率低和能耗大的问题，进一步降低生产成本的同时促进了碳达峰和碳中和目标地实现；还一方面能避免传统固相焊接方法中的压力敏感性，不会存在工装难、大压力易损坏线路板等现象，另一方面能克服传统纳米激光焊接方法中的温度敏感性，不会出现激光烧蚀形成缺陷而降低柔性线路板的服役安全性能；<本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种铝基柔性线路板与元器件的焊接方法，其特征在于，包括：对原始铝基柔性线路板进行表面处理，得到处理铝基柔性线路板；对所述处理铝基柔性线路板预上锡基钎料，得到目标铝基柔性线路板；对所述目标铝基柔性线路板和待焊接元器件进行激光锡焊，完成焊接。2.根据权利要求1所述的铝基柔性线路板与元器件的焊接方法，其特征在于，所述对原始铝基柔性线路板进行表面处理，包括：依次对所述原始铝基柔性线路板进行除油处理和碱蚀处理，得到第一铝基柔性线路板；采用纯净水，对所述第一铝基柔性线路板进行清洗，得到第二铝基柔性线路板。3.根据权利要求2所述的铝基柔性线路板与元器件的焊接方法，其特征在于，在对所述第一铝基柔性线路板进行清洗之后，还包括：对所述第二铝基柔性线路板进行化学浸锌，得到第三铝基柔性线路板；对所述第三铝基柔性线路板进行镀镍，得到所述处理铝基柔性线路板。4.根据权利要求3所述的铝基柔性线路板与元器件的焊接方法，其特征在于，镀镍的厚度范围为5～6μm。5.根据权利要求1所述的铝基柔性线路板与元器件的焊接方法，其特征在于，在对所述处理铝基柔性线路板预上锡基钎料之前，还包括：对所述处理铝基柔性线路板进行超声清洗；对超声清洗后的所述处理铝基柔...

【专利技术属性】
技术研发人员：唐小侠，王晓南，刘清，环鹏程，加藤彬，杨锋，
申请(专利权)人：苏州大学，
类型：发明
国别省市：