[发明专利]一种基于应力-钎透率顺序仿真的共晶焊接参数选定方法

说明书

本发明提供了一种基于应力‑钎透率顺序仿真的共晶焊接参数选定方法，包括以下步骤：A设定多组应力仿真参数；B构建几何模型，输入应力仿真参数；C将仿真残余应力与标准应力进行比较，以合格的应力仿真参数，确定工艺参数范围；如果所有仿真结果均不满足标准应力的要求，则返回A；D设定多组钎透率仿真参数；E输入所述钎透率仿真参数和焊料性质参数进行仿真模拟；F将模拟钎透率与标准钎透率比较，选出合格的钎透率仿真参数，如果全都不合格则返回D。本发明的优点在于：通过对应力、钎透率进行顺序仿真，确定符合要求的工艺参数和材料参数，极大的降低了实验成本和材料消耗。

技术领域

本发明涉及共晶钎焊技术领域，尤其涉及一种基于应力-钎透率顺序仿真的共晶焊接参数选定方法。

背景技术

共晶钎焊是利用熔点较高的金属与另一种熔点较低的金属形成二元体系，加工过程的温度高于共晶钎料熔点，在等温下形成固溶体且最终接头的熔点高于焊接温度。共晶钎焊的优点在于：接头光滑平整、变形小、工件尺寸精确；可焊同种金属，也可焊接异种材料，对工件厚度差无严格限制；金属与金属的共晶钎焊，有效降低欧姆阻抗且有效提升热传导效率。同时，钎焊可以容易解决不少异种金属、金属与非金属材料的连接，对于频率高、功率大的器件采用共晶钎焊可以保证功率输出以及其稳定性。

在实际共晶钎焊过程中，残余应力和钎透率是关乎焊接质量的两个重要因素。不同热膨胀系数的材料焊接在一起后必然会在物体内部存在残余应力，外壳中这些残余应力的大小直接影响封装器件的可靠性。如果外壳的残余应力过大，会造成所封装器件变形、开裂、漏气，严重影响器件的可靠性，甚至导致器件的失效。而钎透率是指已经焊接上的面积占所需焊接面积的百分比，低的钎透率意味着更多的空洞，空洞的存在使焊接层的电导率和热导率大大降低，会造成电路串扰、插入损耗以及带来附加的电容与震荡。焊接的可靠性也大受影响。在传统制造过程中，共晶焊接新工艺的开发，重点需要实现残余应力和钎透率有效控制，需要进行大量的试错实验。但是，共晶钎焊的试错实验成本高，并且实验周期长。而采用仿真的方法，对共晶钎焊钎透率进行科学优化，就可以减少实验材料的损耗，大大提高工艺效率和焊接质量。然而，目前若同时对钎透率和残余应力进行仿真优化，仿真本身的计算难度较大，并且在仿真过程中同时设置了两个参数变量，需要仿真的参数组繁重，难以快速的得出优化工艺。

发明内容

本发明所要解决的技术问题在于提供一种能够兼顾残余应力和钎透率并降低数据运算复杂度的共晶钎焊参数选定方法。

本发明是通过以下技术方案解决上述技术问题的：

一种基于应力-钎透率顺序仿真的共晶焊接参数选定方法，包括以下步骤：

步骤A：确定共晶钎焊的工艺参数范围，设定多组应力仿真参数；

步骤B：基于焊接材料和焊料的尺寸数据构建几何模型，输入所述应力仿真参数进行仿真；

步骤C：将仿真出的残余应力与标准应力进行比较，挑选出符合要求的应力仿真参数，并由此确定应力合格工艺参数范围；如果所有仿真结果均不满足标准应力的要求，则返回步骤A，重新确定应力仿真参数；

步骤D：基于应力合格工艺参数范围设定多组钎透率仿真参数；

步骤E：输入所述钎透率仿真参数和焊料性质参数进行仿真模拟；

步骤F：将仿真得到的模拟钎透率与标准钎透率进行比较，挑选出合格的钎透率仿真参数，如果全都不合格则返回步骤D重新确定钎透率仿真参数。

优选地，步骤A所述的应力仿真参数包括共晶焊接最高温度、保温时间、焊料厚度、焊接压力。

优选地，步骤B进行应力仿真的计算模型为