石墨夾具是超薄VC銅網(wǎng)燒結(jié)與上下蓋焊接的承載體,其設(shè)計(jì)的合理性將關(guān)乎燒結(jié)焊接的最終質(zhì)量,進(jìn)而影響良率,成本以及超薄VC在5G手機(jī)中的普及率。
以銅網(wǎng)燒結(jié)為例,業(yè)界流行的制程是將點(diǎn)焊銅網(wǎng)后的VC上蓋,水平鋪置在板狀石墨夾具上,并在高度方向堆放至10層左右,然后置于燒結(jié)爐中加溫?zé)Y(jié)。燒結(jié)過程,藉由石墨的良好耐高溫導(dǎo)熱性,燒結(jié)熱量經(jīng)石墨夾具與超薄VC上蓋及銅網(wǎng)的壓合接觸面?zhèn)鲗?dǎo)。
板式超薄VC焊接石墨夾具
燒結(jié)過程,石墨夾具將在以下幾個方面影響銅網(wǎng)與上蓋焊接的品質(zhì),進(jìn)而導(dǎo)致銅網(wǎng)導(dǎo)水性能的差異:
(1)石墨夾具重量大,影響加熱效率及燒結(jié)參數(shù)的設(shè)定。
燒結(jié)爐子中的石墨要升溫到焊接溫度,但大面積的石墨夾具要吸收大量熱量,達(dá)成焊接點(diǎn)的升溫過程耗費(fèi)大量時間。同時,各型號超薄VC產(chǎn)品的夾具體積不同重量不同,燒結(jié)過程需制定不同的升溫曲線,工藝參數(shù)制定復(fù)雜多變。
(2)焊接體系,溫度梯度大。
眾所眾知,石墨在面內(nèi)具有較高的導(dǎo)熱速率,而面間導(dǎo)熱系數(shù)低,熱量在石墨夾具內(nèi)的傳導(dǎo)狀態(tài)為各向異性,而多達(dá)10層的堆放系統(tǒng)存在復(fù)雜的溫度差。簡單的說,各層的超薄VC產(chǎn)品受熱不均勻,焊接效果存在差異。
(3)不同堆放層焊接產(chǎn)品受力狀態(tài)存在差異。
由于是水平堆放,各層VC產(chǎn)品所受壓應(yīng)力存在梯度。例如10層堆放的情況下,最底層承受了上面9層石墨夾具的壓應(yīng)力,而最頂層產(chǎn)品沒有石墨夾具的壓應(yīng)力,受力情況的不同,導(dǎo)致銅網(wǎng)焊接效果的差異。
(4)石墨夾具受熱變形,導(dǎo)致上蓋與銅網(wǎng)的壓合效果存在差異。
石墨夾具在長時間高溫?zé)Y(jié)過程存在微小形變,引起同一板或不同層夾具上的超薄VC銅網(wǎng)與上蓋的壓合力分布存在差異。
(5)占用爐腔空間,爐腔空間利用率低。
大片的石墨夾具,占用了大部分的爐腔空間,容納產(chǎn)品數(shù)量有限,爐腔空間利用率不足,產(chǎn)能低。
板式石墨夾具在爐中的堆放情況
因超薄VC為定制化產(chǎn)品,各型號產(chǎn)品外形尺寸不盡相同,而板式石墨夾具又存在以上種種弊端,業(yè)界有必要重新探討石墨夾具的設(shè)計(jì),將夾具對超薄VC焊接的影響降到最低。
經(jīng)長時間的實(shí)驗(yàn)探索,江西坤遠(yuǎn)乾新材料科技有限公司對超薄VC石墨夾具提出了全新的認(rèn)識,開發(fā)出一種創(chuàng)新型超薄VC焊接夾具方案——新型插片式超薄VC石墨夾具,直擊傳統(tǒng)石墨夾具的痛點(diǎn)。
坤遠(yuǎn)乾將水平堆放的大片板狀超薄VC石墨夾具,化整為零,顛覆板狀夾具的布設(shè)架構(gòu),提出了垂直插片式夾具新型解決方案。以下,我們將從幾個方面探討此方案的優(yōu)點(diǎn)及革新之處。
(1)仿形插片夾具垂直堆放,產(chǎn)品受力情形一致。
仿形插片夾具,采用垂直堆放方式,超薄VC產(chǎn)品在焊接面上不受夾具本身壓力作用,不同堆放位置的產(chǎn)品在焊接面上受到的壓合力大小一致,保障了焊接品質(zhì)的一致性。
(2)爐腔空間利用率高。
為改善夾具變形,板狀超薄VC石墨夾具需保證一定的厚度以便維持整體強(qiáng)度,夾具的體積較大造成爐腔空間利用率低下。仿形插片石墨夾具不需要用本體強(qiáng)度來抵抗變形,夾具可以設(shè)計(jì)得小巧輕薄,提高了爐腔空間利用率。同等大小爐腔下,采用仿形插片式石墨夾具,產(chǎn)能提升30%至200%。
(3)小巧輕薄的夾具本體,導(dǎo)熱更快速,受熱更均勻,不同堆放位置的產(chǎn)品能較好的保證受熱一致性,有利于提升焊接質(zhì)量的一致性;
(4)大幅降低石墨夾具材料成本;爐腔利用率提高,單片產(chǎn)品的夾具材料用量大幅降低。
(5)克服了水平堆放石墨夾具的形變影響,焊接品質(zhì)更高;
新型插片式超薄VC石墨夾具
超薄VC的焊接封裝一直是量產(chǎn)難點(diǎn),而廠家往往忽視了焊接夾具的微小結(jié)構(gòu)變化及夾具材料的導(dǎo)熱特性,焊接體系的受力及受熱等工藝細(xì)節(jié),焊接品質(zhì)一致性不高成為普遍存在的問題。坤遠(yuǎn)乾從基礎(chǔ)原理上顛覆性首創(chuàng)新型插片式超薄VC石墨夾具,從焊接體系的受熱受力等根源問題著手,不失為值得業(yè)界引入開發(fā)的革新方案。