專利名稱：錫膏及其應(yīng)用于熱壓焊接的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明是有關(guān)于一種錫骨的結(jié)構(gòu)及使用該錫膏進行熱壓焊接的方法，且 特別是有關(guān)于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(shù)：
隨著信息時代來臨，信息時代正帶領(lǐng)著我們走向科技時尚新潮的尖端。 同時，隨著通訊產(chǎn)品的日新月異，帶動了消費性電子產(chǎn)品的興起，使得個人 計算機，個人通訊系統(tǒng)，數(shù)字電子通訊等產(chǎn)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制造的電子產(chǎn)品而言更加重要。而且， 由于攜帶型信息電子產(chǎn)品與移動通訊產(chǎn)品朝著輕薄短小，多功能，高可靠度 與低價化的趨勢發(fā)展，在電子產(chǎn)品的電路設(shè)計也必須朝集成整合化邁進。熱壓機凈皮廣泛的用于工業(yè)上軟性電路板(Flexible Printed Circuit, FPC )、 電路板(Printed Circuit Board, PCB )等電子產(chǎn)品間的焊接以實現(xiàn)彼此間的機 械及電性連接，熱壓機一般分成恒溫式和脈沖式兩種。然而，無論是恒溫式 或脈沖式熱壓機，影響制作工藝質(zhì)量的主要控制參數(shù)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(xiàn)上下預(yù)焊接 的兩個接口的接合，然后再進行冷卻，凝固錫膏，上下兩接口靠錫膏完成固 定。對熱壓機工作制作工藝中控制參數(shù)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，將于壓頭上設(shè)定特定溫度、壓力與工作時間。溫度 通常要高于錫膏的熔點，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(jù)多次實驗的最佳狀況設(shè)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(jù)多次實驗的最佳狀況設(shè)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。由于熱壓機工作時，時間，壓力，溫度的設(shè)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。然而為符合信息時代對集成整合化的要求，電子零件必須相當緊密地設(shè) 置在電路板上，使得電路板上與各電子零件端子對應(yīng)的焊墊也需設(shè)計的相當 接近。于是，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(xiàn)象的問題更加突出。發(fā)明內(nèi)容本發(fā)明的目的就是提供一種可減低錫青溢流的錫青。 本發(fā)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(fā)明提出一種錫膏的結(jié)構(gòu)，此結(jié)構(gòu)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(fā)明錫膏的一優(yōu)選實施例中，上述的支撐體能耐的溫度高于該錫粉熔化的溫度，優(yōu)選者，該支撐體至少能夠耐130攝氏度以上高溫。在本發(fā)明錫青的又一優(yōu)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(jù)壓合后欲實現(xiàn)的錫膏厚度設(shè)定。本發(fā)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(shè)置于該熱壓裝置的承載體上并定位；步驟3:涂布錫青及一支撐體于 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 合后使用，亦可以先后涂布于工件的焊接接口，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于二焊接界面間。 在本發(fā)明熱壓焊接方法的一優(yōu)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(fā)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(xiàn)錫膏在熔化后，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。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(fā)明錫青在熱壓焊接過程中，可降低錫青 溢流現(xiàn)象，防止焊錫間彼此連接，避免短路現(xiàn)象的發(fā)生，符合信息時代對集 成整合化的要求。為讓本發(fā)明的上迷和其它目的、特征和優(yōu)點能更明顯易懂，下丈特舉優(yōu) 選實施例，作詳細說明如下。
具體實施方式
由于溫度、時間、壓力這三者同時都對熱壓后的質(zhì)量有重要的影響，三個參數(shù)彼此又有交互作用，要得良好的制作工藝質(zhì)量，通常要借助Design Of Experiment (DOE)之類的實驗計劃法，以多次的實驗，取得三個參數(shù)間最 佳的搭配。本發(fā)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，該松香用于成形成保護膜增加粘度。該 化學溶劑用于分解化學物，于預(yù)熱過程中蒸發(fā)控制粘度及流動性。該催化劑 用于清除氧化物，用于分解金屬表面氧化物促進溫潤作用。該添加劑用于控 制錫膏穩(wěn)定性，調(diào)節(jié)粘度。該支撐體為一條狀物或為一固態(tài)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于該錫粉熔化的溫度， 優(yōu)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?qū)挾?，該大小根據(jù)壓合后欲實現(xiàn)的錫膏厚度設(shè)定，即該固態(tài)粒子 略大于該欲實現(xiàn)的錫膏厚度，且其大小的設(shè)定亦可根據(jù)固態(tài)粒子的不同材料 的彈性形變能力進行調(diào)整。該錫膏用以實現(xiàn)錫膏在熔化后，受到壓頭的壓力 時，支撐體能在兩預(yù)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。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于錫膏中，如當該支撐體為固態(tài)粒 子時，可以通過摻雜的方式將固態(tài)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,其可以通過涂布均勻混合的錫粉與助焊劑后，
將條狀物散布于均勻混合的錫粉與助焊劑上。本發(fā)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恒溫式熱壓機或是一脈沖式熱壓機，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(yù)進行熱壓焊接的工件，分別設(shè)置該二工件在熱壓裝置的二承栽體并進行相對定位；步驟3:涂布錫青在工件的焊接接口上，并設(shè)置至少一支撐體在該熱壓 機的該壓頭的壓合范圍內(nèi)，其中該錫膏包括錫粉與助焊劑，優(yōu)選地，該支撐 體可以預(yù)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(tài)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 高于該錫粉熔化的溫度，優(yōu)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?qū)挾?，該大小根據(jù)壓合后欲實現(xiàn)的錫骨 厚度設(shè)定，即該固態(tài)粒子略大于該欲實現(xiàn)的錫膏厚度，且其大小的設(shè)定亦可 # 據(jù)固態(tài)粒子的不同材料的彈性形變能力進行調(diào)整。其中，當該支撐體為固 態(tài)粒子時，可以通過摻雜的方式將固態(tài)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，其可以通過先涂布均勻混合的錫粉與助焊劑后， 將條狀物散布于均勻混合的錫粉與助焊劑上；步驟4:熱壓；移動熱壓機的壓頭于二工件上，通過一定時間的加溫加 壓熔化錫膏以實現(xiàn)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(fā)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(xiàn)錫青在熔化后，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(yù)先混合 于錫膏中，亦可以直接設(shè)置于熱壓機的壓頭的壓合范圍內(nèi)，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。借由本發(fā)明提供的錫青或熱壓方法，該熱壓機的壓力設(shè)定，只要大于某 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。
并且，該熱壓機在工作時的時間的設(shè)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(shè)定要高于熔點，并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(fā)明提供的錫膏或熱壓焊接方法可以應(yīng)用于FPC與FPC的錫焊接合， 或者于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(fā) 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(fā)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(xiàn)錫膏在熔化后，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。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(fā)明錫膏及熱壓焊接方法于 熱壓焊接過程中，可降低錫膏溢流現(xiàn)象，防止焊錫間彼此連接，避免短路現(xiàn) 象的發(fā)生，符合信息時代對集成整合化的要求。雖然本發(fā)明已以優(yōu)選實施例公開如上，然其并非用以限定本發(fā)明，任何 業(yè)內(nèi)人士，在不脫離本發(fā)明的精神和范圍內(nèi)，當可作些許的更動與潤飾，因 此本發(fā)明的保護范圍當視權(quán)利要求書所界定者為準。
權(quán)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(jù)權(quán)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(jù)權(quán)利要求1所述的錫膏，該支撐體能耐的溫度高于該錫粉熔化 的溫度，或能夠耐130攝氏度以上的溫度。
4、 根據(jù)權(quán)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(jù)壓合后欲實現(xiàn)的錫膏厚度設(shè)定。
5、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的錫膏，該支撐體為一條狀物。
6、 根據(jù)權(quán)利要求5所述的錫膏，該條狀物為散布于均勻混合的錫粉與 助焊劑中。
7、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的錫青，該支撐體為一固態(tài)粒子，其中該固態(tài) 粒子為玻璃球、金屬球及工程塑料球中的一種或多種，摻雜于均勻混合的錫 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(shè)置于該熱壓機的該承載體上并定位； 涂布錫膏在工件的焊接接口上，并設(shè)置至少一支撐體在該熱壓機的該壓頭的壓合范圍內(nèi)，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(jù)權(quán)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(jù)權(quán)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(jù)權(quán)利要求8所述的熱壓焊接方法，該支撐體能耐的溫度高于該錫粉熔化的溫度，或能夠耐130攝氏度以上的溫度。
12、 根據(jù)權(quán)利要求8所述的熱壓焊接方法，該支撐體是預(yù)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(jù)權(quán)利要求8所迷的熱壓焊接方法，該支撐體預(yù)先混合于該錫青 之中。
14、 根據(jù)權(quán)利要求8所述的熱壓焊接方法，該支撐體為一條狀物，該條 狀物通過先涂布均勻混合的錫粉與助焊劑后，將其散布于均勻混合的錫粉與 助焊劑上。
15、 根據(jù)權(quán)利要求8所述的熱壓焊接方法，該支撐體為一固態(tài)粒子，其 中該固態(tài)粒子為玻璃球、金屬球及工程塑料球中的一種或多種，摻雜于均勻 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，該支撐體散布于該錫粉與助焊劑中。本發(fā)明提供的錫膏或熱壓焊接方法可以應(yīng)用于FPC與FPC的錫焊接合，或者FPC與PCB的錫焊接合，且利用本發(fā)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(yōu)先權(quán)日2006年8月17日
發(fā)明者黃柏山 申請人:黃柏山