錫膏及其應用於熱壓焊接的方法

2023-05-02 05:51:56

專利名稱：錫膏及其應用於熱壓焊接的方法
技術領域：
本發明是有關於一種錫骨的結構及使用該錫膏進行熱壓焊接的方法，且 特別是有關於一種具有支撐體的錫骨及使用該錫膏進行熱壓焊接的方法。
背景技術：
隨著資訊時代來臨，資訊時代正帶領著我們走向科技時尚新潮的尖端。 同時，隨著通訊產品的日新月異，帶動了消費性電子產品的興起，使得個人 計算機，個人通訊系統，數字電子通訊等產品在全球的銷售量年年增加。因 此，在電路板上整合不同電子零件對所製造的電子產品而言更加重要。而且， 由於攜帶型信息電子產品與移動通訊產品朝著輕薄短小，多功能，高可靠度 與低價化的趨勢發展，在電子產品的電路設計也必須朝集成整合化邁進。熱壓機淨皮廣泛的用於工業上軟性電路板(Flexible Printed Circuit, FPC )、 電路板(Printed Circuit Board, PCB )等電子產品間的焊接以實現彼此間的機 械及電性連接，熱壓機一般分成恆溫式和脈衝式兩種。然而，無論是恆溫式 或脈衝式熱壓機，影響製作工藝質量的主要控制參數都是溫度、壓力、加熱 時間這三項。熱壓機均通過一定時間的加溫加壓熔化錫膏以實現上下預焊接 的兩個接口的接合，然後再進行冷卻，凝固錫膏，上下兩接口靠錫膏完成固 定。對熱壓機工作製作工藝中控制參數的控制有三個目的l.要讓錫膏達到 與接口完全接合；2.錫膏厚度超過某一臨界值，使錫層有足夠的強度；3.錫 青不可溢出過多，以免與臨近線路形成短路。熱壓機進行熱壓時，將於壓頭上設定特定溫度、壓力與工作時間。溫度 通常要高於錫膏的熔點，太低的溫度無法使錫膏與接口完全接觸。然而，過 高的溫度會使錫膏流動性過大、引起錫膏溢流而形成短路。另外，熱壓機將根據多次實驗的最佳狀況設定一最適壓力值，然壓力過 低時，錫膏與接口無法有效接觸。壓力過高時，錫骨容易溢流、錫層厚度降 低。再者，熱壓機亦是根據多次實驗的最佳狀況設定一最適時間值，若時間
過短錫膏尚未熔化，未與接口形成良好接觸，將可能形成斷路。由於熱壓機工作時，時間，壓力，溫度的設定偏差將可能導致錫骨溢流 引起短路，或者未形成良好連接接口，接觸不良。然而為符合資訊時代對集成整合化的要求，電子零件必須相當緊密地設 置在電路板上，使得電路板上與各電子零件端子對應的焊墊也需設計的相當 接近。於是，當將電子零件焊接至電路板時，常因電子零件的焊墊間接近， 引起焊墊間溢流的焊錫彼此連接造成短路現象的問題更加突出。發明內容本發明的目的就是提供一種可減低錫青溢流的錫青。 本發明的再一目的是提供一種可減低錫骨溢流的熱壓焊接方法。 本發明提出一種錫膏的結構，此結構包括錫粉，助焊劑及一支撐體，該支撐體，該錫粉及該助焊劑以一定比例均勻混合。 在本發明錫膏的一優選實施例中，上述的支撐體能耐的溫度高於該錫粉熔化的溫度，優選者，該支撐體至少能夠耐130攝氏度以上高溫。在本發明錫青的又一優選實施例中，上述的支撐體具有一定的寬度或高 度，該寬度或高度根據壓合後欲實現的錫膏厚度設定。本發明又提出一種熱壓焊接方法，該方法包括步驟l:提供一熱壓裝 置，該熱壓機具有承載體，及一壓頭；步驟2:提供欲進行熱壓焊接的二工 件，設置於該熱壓裝置的承載體上並定位；步驟3:塗布錫青及一支撐體於 工件的焊接接口，該錫膏包括錫粉與助焊劑，該支撐體可以事先與該錫青混 合後使用，亦可以先後塗布於工件的焊接接口，其中該支撐體，該錫粉及該 助焊劑以一定比例均勻混合；步驟4:利用熱壓機的壓頭熱壓該二工件的焊 接接口 ，熔化錫膏接合焊接接口 ，其中該錫膏的支撐體支撐於二焊接界面間。 在本發明熱壓焊接方法的一優選實施例中，該熱壓焊接方法進一步包括 一冷卻步驟，即冷卻二工件的二焊接接口，凝固錫青，連接二工件。本發明錫膏及熱壓焊接方法通過利用具有支撐體的錫青提供支撐錫骨 的空間，以實現錫膏在熔化後，受到壓頭的壓力時，支撐體能在兩焊接接口 之間維持一個固定的高度，以容納支撐體在此空間存留。藉此該支撐體可以 大幅減低溫度、壓力和時間的交互影響，即可以減低溫度過高時錫膏流動性、 避免錫膏溢流而形成短路；也可以減低時間過長或壓力過高時錫膏容易溢
流，防止錫層厚度降低。因此，本發明錫青在熱壓焊接過程中，可降低錫青 溢流現象，防止焊錫間彼此連接，避免短路現象的發生，符合資訊時代對集 成整合化的要求。為讓本發明的上迷和其它目的、特徵和優點能更明顯易懂，下丈特舉優 選實施例，作詳細說明如下。
具體實施方式
由於溫度、時間、壓力這三者同時都對熱壓後的質量有重要的影響，三個參數彼此又有交互作用，要得良好的製作工藝質量，通常要藉助Design Of Experiment (DOE)之類的實驗計劃法，以多次的實驗，取得三個參數間最 佳的搭配。本發明第一實施方式錫膏包括錫粉，助焊劑及一支撐體。其中，該錫粉 的成分為錫金屬或選自下列群組中的至少兩種金屬以上所組成的合金錫、 銀、銅、鉛、鉍、銻、鋅、鎘、銦、鐵、鎳、鍺與金。該助焊劑包括松香， 化學溶劑，催化劑及添加劑。其中，該松香用於成形成保護膜增加粘度。該 化學溶劑用於分解化學物，於預熱過程中蒸發控制粘度及流動性。該催化劑 用於清除氧化物，用於分解金屬表面氧化物促進溫潤作用。該添加劑用於控 制錫膏穩定性，調節粘度。該支撐體為一條狀物或為一固態粒子，如玻璃 球、金屬球、工程塑料球等等。該支撐體能耐的溫度高於該錫粉熔化的溫度， 優選者，該支撐體至少能夠耐130攝氏度以上的高溫，其具有一特定的大小 (高度或寬度)，該大小根據壓合後欲實現的錫膏厚度設定，即該固態粒子 略大於該欲實現的錫膏厚度，且其大小的設定亦可根據固態粒子的不同材料 的彈性形變能力進行調整。該錫膏用以實現錫膏在熔化後，受到壓頭的壓力 時，支撐體能在兩預接合接口之間，維持一個固定的高度，該支撐體具有剛 性或一定彈性，以容納熔化錫膏在此空間存留。藉此該支撐體可以大幅減低 溫度、壓力和時間的交互影響，即可以減低溫度過高時錫骨流動性、避免錫 膏溢流而形成短路；也可以減低時間過長或壓力過高時錫骨容易溢流，防止 錫層厚度降低。該支撐體可以通過各種的方式形成於錫膏中，如當該支撐體為固態粒 子時，可以通過摻雜的方式將固態粒子摻雜入均勻混合的錫粉與助焊劑之 中；當該支撐體為一條狀物,其可以通過塗布均勻混合的錫粉與助焊劑後，
將條狀物散布於均勻混合的錫粉與助焊劑上。本發明第二實施方式熱壓焊接方法，該熱壓焊接方法包括以下步驟 步驟l:提供一熱壓裝置，該熱壓裝置可以是一恆溫式熱壓機或是一脈衝式熱壓機，該熱壓機具有二承栽體， 一壓頭及一冷卻裝置；步驟2:提供二預進行熱壓焊接的工件，分別設置該二工件在熱壓裝置的二承栽體並進行相對定位；步驟3:塗布錫青在工件的焊接接口上，並設置至少一支撐體在該熱壓 機的該壓頭的壓合範圍內，其中該錫膏包括錫粉與助焊劑，優選地，該支撐 體可以預先以 一定比例混合在錫膏及助焊劑之中。該支撐體為 一條狀物或為 一固態粒子，如玻璃球、金屬球、工程塑料球等等。該支撐體能耐的溫度 高於該錫粉熔化的溫度，優選地，該支撐體至少能夠耐130攝氏度以上的髙 溫，其具有一特定的大小(高度或寬度)，該大小根據壓合後欲實現的錫骨 厚度設定，即該固態粒子略大於該欲實現的錫膏厚度，且其大小的設定亦可 # 據固態粒子的不同材料的彈性形變能力進行調整。其中，當該支撐體為固 態粒子時，可以通過摻雜的方式將固態粒子摻雜入均勻混合的錫粉與助焊 劑；當該支撐體為一條狀物，其可以通過先塗布均勻混合的錫粉與助焊劑後， 將條狀物散布於均勻混合的錫粉與助焊劑上；步驟4:熱壓；移動熱壓機的壓頭於二工件上，通過一定時間的加溫加 壓熔化錫膏以實現二工件上下的兩個焊接界面的接合；步驟5:冷卻；移去熱壓機的壓頭，通過冷卻裝置冷卻二工件的二焊接 接口，凝固錫膏，二工件的上下二焊接接口通過錫骨完成機械及電性連接。本發明的熱壓焊接方法通過利用支撐體用以提供支撐錫骨的空間，以實 現錫青在熔化後，受到壓頭的壓力時，支撐體能在兩焊接接口之間，維持一 個固定的高度，以容納熔化錫膏在此空間存留，因此，支撐體可以預先混合 於錫膏中，亦可以直接設置於熱壓機的壓頭的壓合範圍內，皆可以實施。借 此該支撐體可以大幅減低溫度、壓力和時間的交互影響，即可以減低溫度過 高時錫膏流動性、避免錫膏溢流而形成短路；也可以減^f氐時間過長或壓力過 高時錫膏容易溢流，防止錫層厚度降低。藉由本發明提供的錫青或熱壓方法，該熱壓機的壓力設定，只要大於某 一臨界壓力，足以將兩接口與此支撐體完全接觸即可，過高的壓力也不會影 響支撐體替錫膏維持的空間。
並且，該熱壓機在工作時的時間的設定，只妻夫子裝一臨界時間，足以 讓錫骨充分流動到欲接合的整個接口即可，過長的時間，也不會因為壓頭的 壓力導致錫膏溢流而短路。溫度設定要高於熔點，並使錫貪足以與接口完全 接觸即可，過高的溫度亦不會造成溢流。本發明提供的錫膏或熱壓焊接方法可以應用於FPC與FPC的錫焊接合， 或者於FPC與PCB的錫焊接合等電性組件的電性及機械連接，且利用本發 明的摻雜支撐體的錫膏，可以以壓焊的方式進行組件與PCB之間的接合。綜上所述，在本發明錫膏及熱壓焊接方法通過利用具有支撐體的錫骨提 供支撐錫膏的空間，以實現錫膏在熔化後，受到壓頭的壓力時，支撐體能在 兩焊接接口之間維持一個固定的高度，以容納熔化錫膏在此空間存留。藉此 該支撐體可以大幅減低溫度、壓力和時間的交互影響，即可以減低溫度過高 時錫青流動性、避免錫青溢流而形成短路；也可以減低時間過長或壓力過高 時錫青容易溢流，防止錫層厚度降低。因此，本發明錫膏及熱壓焊接方法於 熱壓焊接過程中，可降低錫膏溢流現象，防止焊錫間彼此連接，避免短路現 象的發生，符合資訊時代對集成整合化的要求。雖然本發明已以優選實施例公開如上，然其並非用以限定本發明，任何 業內人士，在不脫離本發明的精神和範圍內，當可作些許的更動與潤飾，因 此本發明的保護範圍當視權利要求書所界定者為準。
權利要求
1、一種錫膏，其包括錫粉、助焊劑及至少一支撐體，該支撐體、該錫粉及該助焊劑以一定比例混合。
2、 根據權利要求1所述的錫膏，該錫粉的成分為錫金屬或選自下列群 組中的至少兩種金屬以上所組成的合金錫、鉛、汞、銫、鎵、銣、鉀、鎂、 鈉、銦、鋰、鉍、鈦、銻、鋅與鎘。
3、 根據權利要求1所述的錫膏，該支撐體能耐的溫度高於該錫粉熔化 的溫度，或能夠耐130攝氏度以上的溫度。
4、 根據權利要求1所述的錫膏，該支撐體具有一定的寬度或高度，該 寬度或高度根據壓合後欲實現的錫膏厚度設定。
5、 根據權利要求1所述的錫膏，該支撐體為一條狀物。
6、 根據權利要求5所述的錫膏，該條狀物為散布於均勻混合的錫粉與 助焊劑中。
7、 根據權利要求1所述的錫青，該支撐體為一固態粒子，其中該固態 粒子為玻璃球、金屬球及工程塑料球中的一種或多種，摻雜於均勻混合的錫 粉與助焊劑中。
8、 一種熱壓焊接方法，其步驟包括 提供一熱壓機，其具有承栽體，及一壓頭；提供二欲進行熱壓焊接的工件，設置於該熱壓機的該承載體上並定位； 塗布錫膏在工件的焊接接口上，並設置至少一支撐體在該熱壓機的該壓頭的壓合範圍內，其中該錫青包括錫粉與助焊劑；以及移動該熱壓機的該壓頭熱壓該二工件的焊接接口 ，熔化該錫骨以接合二焊接接口，其中該支撐體支撐該壓頭，以提供一空間容納熔化的該錫骨。
9、 根據權利要求8所述的熱壓焊接方法，其步驟進一步包括冷卻， 即冷卻二工件的二焊接接口，凝固錫膏，電性及機械連接二工件的上下二焊接接口。
10、 根據權利要求8所述的熱壓焊接方法，該錫粉的成分為錫金屬或選 自下列群組中的至少兩種金屬以上所組成的合金錫、銀、銅、鉛、鉍、銻、鋅、鎘、銦、鐵、鎳、鍺與金。
11、 根據權利要求8所述的熱壓焊接方法，該支撐體能耐的溫度高於該錫粉熔化的溫度，或能夠耐130攝氏度以上的溫度。
12、 根據權利要求8所述的熱壓焊接方法，該支撐體是預先混合在該錫 膏之中，其中該支撐體、該錫粉及該助焊劑以一定比例混合。
13、 根據權利要求8所迷的熱壓焊接方法，該支撐體預先混合於該錫青 之中。
14、 根據權利要求8所述的熱壓焊接方法，該支撐體為一條狀物，該條 狀物通過先塗布均勻混合的錫粉與助焊劑後，將其散布於均勻混合的錫粉與 助焊劑上。
15、 根據權利要求8所述的熱壓焊接方法，該支撐體為一固態粒子，其 中該固態粒子為玻璃球、金屬球及工程塑料球中的一種或多種，摻雜於均勻 混合的錫粉與助焊劑中。
全文摘要
一種錫膏，其包括錫粉，助焊劑及一支撐體，該支撐體散布於該錫粉與助焊劑中。本發明提供的錫膏或熱壓焊接方法可以應用於FPC與FPC的錫焊接合，或者FPC與PCB的錫焊接合，且利用本發明的摻雜支撐體的錫膏，可以以壓焊的方式進行組件與PCB之間的接合。
文檔編號B23K1/00GK101125396SQ20061012121
公開日2008年2月20日 申請日期2006年8月17日 優先權日2006年8月17日
發明者黃柏山 申請人:黃柏山