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研究生:吳有晉
研究生(外文):Wu, Yu-Chin
論文名稱:電漿射流在軟焊製程之應用研究
論文名稱(外文):Study of Plasma Jet in the Application of Solder Process
指導教授:李九龍李九龍引用關係
指導教授(外文):Lee, Jeou-Long
口試委員:李九龍郭冠麟楊木榮陳信良
口試委員(外文):Lee, Jeou-LongKuo, Kwan-ninYang, Mu-RongChen, Xin-Liang
口試日期:2020-01-18
學位類別:碩士
校院名稱:龍華科技大學
系所名稱:化工與材料工程系碩士班
學門:工程學門
學類:材料工程學類
論文種類:學術論文
論文出版年:2020
畢業學年度:108
語文別:中文
論文頁數:73
中文關鍵詞:電漿射流軟焊無鉛焊錫鋰電池
外文關鍵詞:Plasma jetSolderLead-free solderLithium ion battery
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近年來各國積極推動各式電動交通工具的開發,而鋰電池是是目前應用最廣的電能儲存設備,而電池與電流輸出導線在傳統雷射焊接或阻抗焊接製程中,其接合面積只有2至3mm2,在電動交通工具移動時,電流輸出會變大,接點位置溫度也會上升,當達一定溫度時,電池會產生閃燃燒毀電池,此問題可藉由增加鋰電池與電流輸出導線接合面積改善。故本研究構想利用電漿射流為加熱源,藉電漿射流的高溫快速加熱溶解焊錫進行接合,以改善傳統雷射焊接或阻抗焊接製程接合面積過小問題。
本研究嘗試以電漿射流作為加熱源之軟焊接合技術,電漿射流於焊接前加熱鋰電池不銹鋼外殼與導電鍍鎳銅片作為預熱,預定焊接區域升溫後開始添加焊錫,電漿射流的高溫可快速加熱溶解焊錫,利用電漿氣體吹動液態焊錫,結合焊錫中的助焊劑開始產生作用,焊錫會沿著鋰電池不銹鋼外殼與導電度鎳銅片間隙流動並完成接合,藉此接合技術增加鋰電池與電流輸出導線接合面積。
研究結果顯示電漿射流軟焊可成功接合鋰電池外殼與導電銅片,三種焊接加工製程在加工時間上作比較,電漿射流軟焊接合面積至少會是雷射焊接三倍、阻抗焊接的二倍以上;透過電漿射流軟焊改善接合面積過小問題可增加電流流動面積以減少鋰電池升溫機會,另外增加面積與體積亦增加散熱的能力,降低鋰電池升溫燒毀的可能性。
Lithium ion battery is currently the most widely used of energy storage equipment for electric vehicles. The battery and the current wire’s area are about 2 to 3 mm2 by laser welding or resistant welding process. When the electric vehicle moves, the current output will become larger, the area’s temperature will rise. When it reaches a certain temperature, the battery will burn and fire.
In this study, a soft soldering technique use plasma jet as a heating source was attempted to increase the joint area between the battery and current wire. The research results show that plasma jet solder can join battery stainless steel case and nickel-plated copper sheet. The plasma jet solder joint area will be more than laser welding and resistance welding. The plasma jet soldering can increase solder area and reduce the chance of battery heating. In addition, increasing the area make an ability to dissipate heat, reducing the possibility of battery heating and burning.
摘要i
ABSTRACTii
誌謝iii
目錄iv
表目錄vii
圖目錄ix
第一章 緒論1
1.1 研究動機與背景1
1.2 研究目的2
第二章 文獻探討與理論分析3
2.1 印刷電路板接合製程介紹3
2.1.1 電子製造與軟焊3
2.1.1.1軟焊的定義3
2.1.1.2 焊接材料與母材間的交互作用4
2.1.1.2.1 錫與銅的相互作用4
2.1.1.2.2金屬間化合物的特徵6
2.1.1.2.3金屬間化合物的生長7
2.1.1.2.4金屬間化合物的物理性能10
2.1.1.3 軟焊之接合能力11
2.1.1.4 影響電子元件軟焊的因素13
2.1.1.5軟焊性能測試14
2.1.1.5.1 焊材濕潤展開法15
2.1.1.5.2表面張力法15
2.1.1.5.3 焊球法17
2.1.2 電子工業用軟焊材料種類與分析19
2.1.2.1 錫鉛焊材19
2.1.2.2 無鉛焊材20
2.1.3 助焊劑20
2.1.3.1 助焊劑的反應原理21
2.1.3.2助焊劑種類22
2.1.3.2.1無機型助焊劑24
2.1.3.2.2有機型助焊劑25
2.1.3.2.3樹脂型助焊劑25
2.1.3.3 助焊劑組成與應具備之性能26
2.1.4 焊膏與藥芯軟焊焊材28
2.1.4.1 焊膏28
2.1.4.2藥芯軟焊焊線31
2.1.4現有自動錫焊製程32
2.2 基礎電漿理論與技術35
2.2.1 電漿基本原理介紹35
2.2.1.1電漿產生方式35
2.2.1.2電弧的形成39
2.2.2 電漿技術在金屬接合加工上的應用40
2.2.2.1 電漿焊接加工44
2.2.2.2 電漿噴焊加工44
2.2.2.3 可能影響焊接品質之因素46
第三章 實驗方法及設備47
3.1 實驗方法48
3.1.1 電漿射流軟焊實驗說明48
3.1.2 鋰電池軟焊接合測試48
3.2 實驗設備49
3.2.1 六軸機械手臂49
3.2.2 電漿焊接機49
3.2.3 電漿焊槍50
3.2.4 焊錫送線組合50
3.2.5 實驗參數51
第四章 實驗結果與分析52
4.1 電漿射流軟焊之可行性分析52
4.2 電漿射流軟焊參數之分析52
4.3 電漿射流軟焊實驗結果55
第五章 結論與未來建議71
5.1 結論71
5.2 未來建議71
參考文獻72


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