CN101125396A - 锡膏及其应用于热压焊接的方法 - Google Patents

Abstract

一种锡膏，其包括锡粉，助焊剂及一支撑体，该支撑体散布于该锡粉与助焊剂中。本发明提供的锡膏或热压焊接方法可以应用于FPC与FPC的锡焊接合，或者FPC与PCB的锡焊接合，且利用本发明的掺杂支撑体的锡膏，可以以压焊的方式进行组件与PCB之间的接合。

Description

锡膏及其应用于热压焊接的方法

技术领域

本发明是有关于一种锡膏的结构及使用该锡膏进行热压焊接的方法，且特别是有关于一种具有支撑体的锡膏及使用该锡膏进行热压焊接的方法。

背景技术

随着信息时代来临，信息时代正带领着我们走向科技时尚新潮的尖端。同时，随着通讯产品的日新月异，带动了消费性电子产品的兴起，使得个人计算机，个人通讯系统，数字电子通讯等产品在全球的销售量年年增加。因此，在电路板上整合不同电子零件对所制造的电子产品而言更加重要。而且，由于携带型信息电子产品与移动通讯产品朝着轻薄短小，多功能，高可靠度与低价化的趋势发展，在电子产品的电路设计也必须朝集成整合化迈进。

热压机被广泛的用于工业上软性电路板(Flexible Printed Circuit，FPC)、电路板(Printed Circuit Board，PCB)等电子产品间的焊接以实现彼此间的机械及电性连接，热压机一般分成恒温式和脉冲式两种。然而，无论是恒温式或脉冲式热压机，影响制作工艺质量的主要控制参数都是温度、压力、加热时间这三项。热压机均通过一定时间的加温加压熔化锡膏以实现上下预焊接的两个接口的接合，然后再进行冷却，凝固锡膏，上下两接口靠锡膏完成固定。对热压机工作制作工艺中控制参数的控制有三个目的：1.要让锡膏达到与接口完全接合；2.锡膏厚度超过某一临界值，使锡层有足够的强度；3.锡膏不可溢出过多，以免与临近线路形成短路。

热压机进行热压时，将于压头上设定特定温度、压力与工作时间。温度通常要高于锡膏的熔点，太低的温度无法使锡膏与接口完全接触。然而，过高的温度会使锡膏流动性过大、引起锡膏溢流而形成短路。

另外，热压机将根据多次实验的最佳状况设定一最适压力值，然压力过低时，锡膏与接口无法有效接触。压力过高时，锡膏容易溢流、锡层厚度降低。

再者，热压机亦是根据多次实验的最佳状况设定一最适时间值，若时间过短锡膏尚未熔化，未与接口形成良好接触，将可能形成断路。

由于热压机工作时，时间，压力，温度的设定偏差将可能导致锡膏溢流引起短路，或者未形成良好连接接口，接触不良。

然而为符合信息时代对集成整合化的要求，电子零件必须相当紧密地设置在电路板上，使得电路板上与各电子零件端子对应的焊垫也需设计的相当接近。于是，当将电子零件焊接至电路板时，常因电子零件的焊垫间接近，引起焊垫间溢流的焊锡彼此连接造成短路现象的问题更加突出。

发明内容

本发明的目的就是提供一种可减低锡膏溢流的锡膏。

本发明的再一目的是提供一种可减低锡膏溢流的热压焊接方法。

本发明提出一种锡膏的结构，此结构包括锡粉，

助焊剂及一支撑体，该支撑体，该锡粉及该助焊剂以一定比例均匀混合。

在本发明锡膏的一优选实施例中，上述的支撑体能耐的温度高于该锡粉熔化的温度，优选者，该支撑体至少能够耐130摄氏度以上高温。

在本发明锡膏的又一优选实施例中，上述的支撑体具有一定的宽度或高度，该宽度或高度根据压合后欲实现的锡膏厚度设定。

本发明又提出一种热压焊接方法，该方法包括：步骤1：提供一热压装置，该热压机具有承载体，及一压头；步骤2：提供欲进行热压焊接的二工件，设置于该热压装置的承载体上并定位；步骤3：涂布锡膏及一支撑体于工件的焊接接口，该锡膏包括锡粉与助焊剂，该支撑体可以事先与该锡膏混合后使用，亦可以先后涂布于工件的焊接接口，其中该支撑体，该锡粉及该助焊剂以一定比例均匀混合；步骤4：利用热压机的压头热压该二工件的焊接接口，熔化锡膏接合焊接接口，其中该锡膏的支撑体支撑于二焊接界面间。

在本发明热压焊接方法的一优选实施例中，该热压焊接方法进一步包括一冷却步骤，即冷却二工件的二焊接接口，凝固锡膏，连接二工件。

本发明锡膏及热压焊接方法通过利用具有支撑体的锡膏提供支撑锡膏的空间，以实现锡膏在熔化后，受到压头的压力时，支撑体能在两焊接接口之间维持一个固定的高度，以容纳支撑体在此空间存留。借此该支撑体可以大幅减低温度、压力和时间的交互影响，即可以减低温度过高时锡膏流动性、避免锡膏溢流而形成短路；也可以减低时间过长或压力过高时锡膏容易溢流，防止锡层厚度降低。因此，本发明锡膏在热压焊接过程中，可降低锡膏溢流现象，防止焊锡间彼此连接，避免短路现象的发生，符合信息时代对集成整合化的要求。

为让本发明的上述和其它目的、特征和优点能更明显易懂，下文特举优选实施例，作详细说明如下。

具体实施方式

由于温度、时间、压力这三者同时都对热压后的质量有重要的影响，三个参数彼此又有交互作用，要得良好的制作工艺质量，通常要借助Design OfExperiment(DOE)之类的实验计划法，以多次的实验，取得三个参数间最佳的搭配。

本发明第一实施方式锡膏包括锡粉，助焊剂及一支撑体。其中，该锡粉的成分为锡金属或选自下列群组中的至少两种金属以上所组成的合金：锡、银、铜、铅、铋、锑、锌、镉、铟、铁、镍、锗与金。该助焊剂包括松香，化学溶剂，催化剂及添加剂。其中，该松香用于成形成保护膜增加粘度。该化学溶剂用于分解化学物，于预热过程中蒸发控制粘度及流动性。该催化剂用于清除氧化物，用于分解金属表面氧化物促进温润作用。该添加剂用于控制锡膏稳定性，调节粘度。该支撑体为一条状物或为一固态粒子，如：玻璃球、金属球、工程塑料球等等。该支撑体能耐的温度高于该锡粉熔化的温度，优选者，该支撑体至少能够耐130摄氏度以上的高温，其具有一特定的大小(高度或宽度)，该大小根据压合后欲实现的锡膏厚度设定，即该固态粒子略大于该欲实现的锡膏厚度，且其大小的设定亦可根据固态粒子的不同材料的弹性形变能力进行调整。该锡膏用以实现锡膏在熔化后，受到压头的压力时，支撑体能在两预接合接口之间，维持一个固定的高度，该支撑体具有刚性或一定弹性，以容纳熔化锡膏在此空间存留。借此该支撑体可以大幅减低温度、压力和时间的交互影响，即可以减低温度过高时锡膏流动性、避免锡膏溢流而形成短路；也可以减低时间过长或压力过高时锡膏容易溢流，防止锡层厚度降低。

该支撑体可以通过各种的方式形成于锡膏中，如：当该支撑体为固态粒子时，可以通过掺杂的方式将固态粒子掺杂入均匀混合的锡粉与助焊剂之中；当该支撑体为一条状物，其可以通过涂布均匀混合的锡粉与助焊剂后，将条状物散布于均匀混合的锡粉与助焊剂上。

本发明第二实施方式热压焊接方法，该热压焊接方法包括以下步骤：

步骤1：提供一热压装置，该热压装置可以是一恒温式热压机或是一脉冲式热压机，该热压机具有二承载体，一压头及一冷却装置；

步骤2：提供二预进行热压焊接的工件，分别设置该二工件在热压装置的二承载体并进行相对定位；

步骤3：涂布锡膏在工件的焊接接口上，并设置至少一支撑体在该热压机的该压头的压合范围内，其中该锡膏包括锡粉与助焊剂，优选地，该支撑体可以预先以一定比例混合在锡膏及助焊剂之中。该支撑体为一条状物或为一固态粒子，如：玻璃球、金属球、工程塑料球等等。该支撑体能耐的温度高于该锡粉熔化的温度，优选地，该支撑体至少能够耐130摄氏度以上的高温，其具有一特定的大小(高度或宽度)，该大小根据压合后欲实现的锡膏厚度设定，即该固态粒子略大于该欲实现的锡膏厚度，且其大小的设定亦可根据固态粒子的不同材料的弹性形变能力进行调整。其中，当该支撑体为固态粒子时，可以通过掺杂的方式将固态粒子掺杂入均匀混合的锡粉与助焊剂；当该支撑体为一条状物，其可以通过先涂布均匀混合的锡粉与助焊剂后，将条状物散布于均匀混合的锡粉与助焊剂上；

步骤4：热压；移动热压机的压头于二工件上，通过一定时间的加温加压熔化锡膏以实现二工件上下的两个焊接界面的接合；

步骤5：冷却；移去热压机的压头，通过冷却装置冷却二工件的二焊接接口，凝固锡膏，二工件的上下二焊接接口通过锡膏完成机械及电性连接。

本发明的热压焊接方法通过利用支撑体用以提供支撑锡膏的空间，以实现锡膏在熔化后，受到压头的压力时，支撑体能在两焊接接口之间，维持一个固定的高度，以容纳熔化锡膏在此空间存留，因此，支撑体可以预先混合于锡膏中，亦可以直接设置于热压机的压头的压合范围内，皆可以实施。借此该支撑体可以大幅减低温度、压力和时间的交互影响，即可以减低温度过高时锡膏流动性、避免锡膏溢流而形成短路；也可以减低时间过长或压力过高时锡膏容易溢流，防止锡层厚度降低。

借由本发明提供的锡膏或热压方法，该热压机的压力设定，只要大于某一临界压力，足以将两接口与此支撑体完全接触即可，过高的压力也不会影响支撑体替锡膏维持的空间。

并且，该热压机在工作时的时间的设定，只要大于某一临界时间，足以让锡膏充分流动到欲接合的整个接口即可，过长的时间，也不会因为压头的压力导致锡膏溢流而短路。温度设定要高于熔点，并使锡膏足以与接口完全接触即可，过高的温度亦不会造成溢流。

本发明提供的锡膏或热压焊接方法可以应用于FPC与FPC的锡焊接合，或者于FPC与PCB的锡焊接合等电性组件的电性及机械连接，且利用本发明的掺杂支撑体的锡膏，可以以压焊的方式进行组件与PCB之间的接合。

综上所述，在本发明锡膏及热压焊接方法通过利用具有支撑体的锡膏提供支撑锡膏的空间，以实现锡膏在熔化后，受到压头的压力时，支撑体能在两焊接接口之间维持一个固定的高度，以容纳熔化锡膏在此空间存留。借此该支撑体可以大幅减低温度、压力和时间的交互影响，即可以减低温度过高时锡膏流动性、避免锡膏溢流而形成短路；也可以减低时间过长或压力过高时锡膏容易溢流，防止锡层厚度降低。因此，本发明锡膏及热压焊接方法于热压焊接过程中，可降低锡膏溢流现象，防止焊锡间彼此连接，避免短路现象的发生，符合信息时代对集成整合化的要求。

虽然本发明已以优选实施例公开如上，然其并非用以限定本发明，任何业内人士，在不脱离本发明的精神和范围内，当可作些许的更动与润饰，因此本发明的保护范围当视权利要求书所界定者为准。

Claims (15)

1.一种锡膏，其包括锡粉、助焊剂及至少一支撑体，该支撑体、该锡粉及该助焊剂以一定比例混合。

2.根据权利要求1所述的锡膏，该锡粉的成分为锡金属或选自下列群组中的至少两种金属以上所组成的合金：锡、铅、汞、铯、镓、铷、钾、镁、钠、铟、锂、铋、钛、锑、锌与镉。

3.根据权利要求1所述的锡膏，该支撑体能耐的温度高于该锡粉熔化的温度，或能够耐130摄氏度以上的温度。

4.根据权利要求1所述的锡膏，该支撑体具有一定的宽度或高度，该宽度或高度根据压合后欲实现的锡膏厚度设定。

5.根据权利要求1所述的锡膏，该支撑体为一条状物。

6.根据权利要求5所述的锡膏，该条状物为散布于均匀混合的锡粉与助焊剂中。

7.根据权利要求1所述的锡膏，该支撑体为一固态粒子，其中该固态粒子为玻璃球、金属球及工程塑料球中的一种或多种，掺杂于均匀混合的锡粉与助焊剂中。

8.一种热压焊接方法，其步骤包括：

提供一热压机，其具有承载体，及一压头；

提供二欲进行热压焊接的工件，设置于该热压机的该承载体上并定位；

涂布锡膏在工件的焊接接口上，并设置至少一支撑体在该热压机的该压头的压合范围内，其中该锡膏包括锡粉与助焊剂；以及

移动该热压机的该压头热压该二工件的焊接接口，熔化该锡膏以接合二焊接接口，其中该支撑体支撑该压头，以提供一空间容纳熔化的该锡膏。

9.根据权利要求8所述的热压焊接方法，其步骤进一步包括：冷却，即冷却二工件的二焊接接口，凝固锡膏，电性及机械连接二工件的上下二焊接接口。

10.根据权利要求8所述的热压焊接方法，该锡粉的成分为锡金属或选自下列群组中的至少两种金属以上所组成的合金：锡、银、铜、铅、铋、锑、锌、镉、铟、铁、镍、锗与金。

11.根据权利要求8所述的热压焊接方法，该支撑体能耐的温度高于该锡粉熔化的温度，或能够耐130摄氏度以上的温度。

12.根据权利要求8所述的热压焊接方法，该支撑体是预先混合在该锡膏之中，其中该支撑体、该锡粉及该助焊剂以一定比例混合。

13.根据权利要求8所述的热压焊接方法，该支撑体预先混合于该锡膏之中。

14.根据权利要求8所述的热压焊接方法，该支撑体为一条状物，该条状物通过先涂布均匀混合的锡粉与助焊剂后，将其散布于均匀混合的锡粉与助焊剂上。

15.根据权利要求8所述的热压焊接方法，该支撑体为一固态粒子，其中该固态粒子为玻璃球、金属球及工程塑料球中的一种或多种，掺杂于均匀混合的锡粉与助焊剂中。