一种新的适用于非耐高温塑胶材料的焊接工艺

摘要

一种新的适用于非耐高温塑胶材料的焊接工艺，基于回流焊工艺，包括：S1、提供一非耐高温塑胶材料；S2、对非耐高温塑胶材料进行预热工艺，预热工艺的升温曲线平缓；S3、对非耐高温塑胶材料进行高温工艺，高温工艺的温度峰值在140度左右。

说明书

技术领域

本发明涉及一种焊接工艺，特别涉及一种适用于非耐高温塑胶材料的焊接工艺。

 

背景技术

对于射频天线来讲，金属材料的辐射体是其必须的组成也是最为关键的部分。现有常用的辐射体形式包括冲压的金属件，FPC或PCB中的铜层部分等，但是随着终端产品轻薄小型化的发展趋势，对天线本身尺寸造成进一步的压缩，这就需要天线辐射体本身需要充分利用结构的3D结构，在3D及一些异形结构上做pattern。而贴合3D面或是异形面是FPC，PCB，金属冲压件无法克服的技术瓶颈。请参考附图1，所以这里要介绍现在常用的3D天线的制作方式--LDS(laser directly structure)。这是一种在塑胶件1的3D面上直接通过laser激活塑胶件上的金属粒子，使laser后区域的塑胶件表面具有可化镀性，再经过之后的化镀/电镀制程，从而在塑胶件表面形成镀层2达到天线辐射体的目的。

因为天线性能调试的需要或是结构连接的需要，天线生产不可避免的需要焊接工艺，如一些电子元器件的焊接，cable（电线）和connector（接头）的焊接以及不同零件之间的焊接。对FPC，PCB及金属件来讲，其材料本身是可以耐焊接的高温制程的，即是适用焊接制程的。但是对于上面提到的塑胶件LDS制程的产品，不可否认有耐高温的塑胶原材料，但是耐高温塑胶原材料相应的介电常数及损耗值正切角两项参数的数值增大，这是射频工程师所忌讳和不愿意看到的。所以此案是在常温(非耐高温)LDS塑胶原材料的前提下，寻求一种新的与之相适应的焊接工艺。技术难点是常温塑胶原材料的熔点仅100+，不耐普通焊接时的高温。

对于常温LDS材料焊接，现有的焊接方式可大概的分为接触式焊接和非接触式焊接两种方式。接触式焊接中以手工焊接和自动焊接机为代表，因为焊接头本身是与焊剂(如锡膏)是接触式的，在实际生产中因为零件本身的公差和治具公差已经机器本身的误差，高温焊接烙铁头不可避免的与产品接触，极易造成产品塑件或镀层本身的鼓包，脱落及其他一些形式的破坏。 

再说非接触的方式，现在业界常用的是热吹风的方式，因为热吹风设备本身没有一个profile的温度曲线，致使产品没有一个预热缓慢升温的过程，易造成镀层和塑胶间因热涨系数差异而产生镀层与塑胶件的剥离。再加上此加热只是针对产品焊接部位的局部加热，产品本身因受热不均导致产品结构的变形。

 

发明内容

本发明针对现有技术存在的上述不足，提供一种新的适用于非耐高温塑胶材料的焊接工艺，通过在非耐高温塑胶材料的焊接中采用回流焊，并对回流焊的reflow profile（回流温度曲线）做了改进，达到焊接连接目的，降低缺陷不良率，提高效率。

本发明通过以下技术方案实现：

一种新的适用于非耐高温塑胶材料的焊接工艺，基于回流焊工艺，包括：

S1、提供一非耐高温塑胶材料；

S2、对非耐高温塑胶材料进行预热工艺，预热工艺的升温曲线平缓；

S3、对非耐高温塑胶材料进行高温工艺，高温工艺的温度峰值在140度左右。

较佳的，在S3之后还包括：S4对非耐高温塑胶材料进行冷却工艺。

较佳的，预热工艺对应回流焊工艺中的前段升温以及恒温过程，且预热工艺的温度低于回流焊工艺中的前段升温以及恒温过程。

较佳的，非耐高温塑胶材料放置在一治具中，便于散热。

较佳的，治具为栅格状结构。

 

附图说明

图1为LDS工艺制作3D天线的结构示意图；

图2为本发明与传统回流焊工艺的回流温度曲线对比图。

 

具体实施方式

下面结合实施例对本发明作详细说明，本实施例在以本发明技术方案为前提下进行实施，给出了详细的实施方式，但本发明的保护范围不限于下述的实施例。

因为不同品牌的塑胶原材料的熔点温度及特性会有不同，本发明提供的是一种方法和思路，不局限于某种特定的塑胶原材料。为了方便阐述，这里拿Mitsubishi Xantar RX3730塑胶原材料为例进行说明，其软化温度是145。而普通的焊接用的锡膏的熔点是220左右。所以我们从两个方面入手解决焊接问题：

1、寻找一种适合的低温熔点的锡膏，锡膏熔点需要低于塑胶原材料本身的软化温度(145)

2、研究与此低温锡膏相匹配的具备量产可操作性的焊接制程工艺。

众所周知，现有的普通锡膏为SnAgCu的合金，熔点在220左右。而新型的SnAgBi合金的锡膏不仅能满足焊接强度的要求，而且其本身熔点有了很大的降低。通过试验及实际的大量生产，我们选择的一款适合的SnAgBi低温锡膏。其熔点问题是138，满足小于塑胶材料软化温度(145)的要求（但本发明在此并不对SnAgBi低温锡膏做限制）。

请参考图1，焊接工艺方面，本发明创新的采用了reflow（回流焊）的焊接制程，充分的利用了镀层本身的导热特性，在reflow制程中，镀层2本身作为导体吸收了主要的炉内热量，这既能有效地溶化镀层上的锡膏，对于塑胶材料本身也起到了一定的保护作用。Reflow的工艺一般用于FPC&PBC相关的SMT工艺，将其应用于塑胶件1的焊接以及塑胶件的的SMT制程，实属创新之举。本领域技术人员知道普通的reflow工艺因为对应的是FPC&PCB这些耐高温的材料，而且锡膏选用的是普通的锡膏(熔点在220)。所以其炉温profile（曲线）中的峰值问题会达到250，即普通的reflow profile（回流温度曲线）是不适合本发明的所说的这个产品的。

本发明在这里对reflow的profile同样也做了创新的改进。如下是本发明新的reflow profile(如附图2)。与传统的炉温曲线相比，本发明一方面更改了前段的炉温曲线，将原先快速的前段升温过程和恒温过程改为了预热时间较长且升温曲线较缓慢的一个前段预热过程，这样就有效地避免了产品镀层和塑胶因为本身热膨胀系数不同加之温度骤升造成的镀层与塑件件之间的剥离。且前段的缓慢预热也有助于塑胶件本身慢慢释放塑胶件成型时残留在主体内的应力，防止塑胶主体本身产生变形或裂纹等缺陷。

请参考图2，另一方面，本发明大大降低了高温区的峰值温度。峰值温度设定在140左右，这一温度一方面满足锡膏溶化的需要，另一方面又低于塑胶原材料本身的软化温度。达到了两者要求的完美结合。

通过大量的实验，我们发现放置产品的过炉治具一定要通透，即不能有密封或是热量不易散出的地方。本发明所配套的治具都是做成栅格状，方便产品的散热，已达到产品各处受热均匀，避免局部因散热不良造成的温度过高造成的塑胶件或镀层的烫伤。本领域技术人员可以根据需要选择或改进治具结构，本发明在此不做限制。

以上介绍的一种适用于非耐高温塑胶材料的焊接工艺不仅适用于LDS产品的焊接，同样也适用于可直接化镀/电镀塑件产品的焊接，如ABS等可以直接化镀/电镀的材料。与普通塑件件焊接的零件多种多样，及包括需要焊在主体上的元器件，金属件，同时还包括一些cable，以及多个普通塑胶件间的焊接等。

以上公开的仅为本申请的一个具体实施例，但本申请并非局限于此，任何本领域的技术人员能思之的变化，都应落在本申请的保护范围内。