CN101323056B - 锡球及使用该锡球的电连接器 - Google Patents

Abstract

一种锡球，其中，锡球的锡核由纯锡金属制成，且该锡核外围包覆二种以上金属形成的合金焊料层。本发明中锡球的锡核为纯锡，纯锡的柔软度优于一般以合金作为锡核的锡球的焊点，锡核可以吸收大部分的外力，进而提高了锡球焊点的耐冲击性；其次，纯锡锡核不存在形成介金属化合物的问题，不会有晶粒扩大导致焊点破裂的问题，进而提高了锡球焊点的耐热疲劳性；另外，纯锡锡核锡球在表面焊接过程中可以熔融，可以随着电连接器的翘曲而变形(拉长或压扁)，故易于在电连接器和电路板之间形成焊点。因此，使用本发明锡球的电连接器也具有较佳的电气连接性能。

Description

锡球及使用该锡球的电连接器

【技术领域】

本发明涉及一种锡球及使用该锡球的电连接器，尤指一种含有纯锡锡核的锡球及使用该锡球的电连接器。

【背景技术】

目前在制造具有锡球的电子组件(如电连接器)时，通过先成型具有若干端子收容槽的绝缘本体，然后再将端子插入绝缘本体的收容槽中，最后将锡球焊接于端子末端，从而将锡球固定于端子上，便于后续将电子组件焊接至电路板或其它电子组件上。目前电子业最常使用含有合金锡核的锡球当作电子组件的焊点，少数IC产业也会使用含有纯铜锡核的锡球当作焊点。一般使用合金锡核的锡球所形成的焊点在电子组件受到外力冲击时，因为合金锡核的锡球整个都是高硬度的，无法吸收外力冲击时的瞬间应力，冲击力量无法被缓冲，直接作用于焊点界面上，导致焊点界面承受过大的应力而裂开；另外，一般合金锡核的锡球在高温及长时间的条件下会在锡球内部形成介金属化合物，这些金属化合物在高温下其晶粒会变大，造成锡球焊点强度下降，在承受热疲劳应力时，会很容易由金属介化物区域裂开。

请参阅图1所示，现有技术中少数IC产业使用含有铜核20的锡球10是为了得到相同高度的焊点，因为铜的熔点较高，在将电子组件焊接到电路板或其它电子组件上时，铜不会熔融，所以锡球10的形状在表面焊接过程中会保持圆形，使所有焊点的高度都相似，在一些IC封装的产品，是需要这种特性以确保产品品质。然而，这对电子组件尤其是BGA(球面栅格阵列)电连接器40的应用是有问题的，因为BGA电连接器40在焊接到电路板70上时，在高温下很容易发生翘曲变形，含有铜核20的锡球10因铜的熔点高于表面焊接的温度，铜核锡球10无法跟着BGA电连接器40的翘曲而变形(拉长或压扁)，在焊接过程中铜核锡球10的形状一直保持圆形，则BGA电连接器40和电路板70之间无法形成焊点，从而影响了BGA电连接器40电气连接的功能。

因此，确有必要提供一种能克服上述缺陷的锡球及使用该锡球的电连接器。

【发明内容】

本发明的目的在于：提供一种锡球及使用该锡球的电连接器，该锡球可以提升焊点的耐冲击性及耐热疲劳性，使用该锡球的电连接器也具有较优的电气连接功能。

为达到上述目的，本发明采用如下技术方案：一种锡球，其中，锡球的锡核由纯锡金属制成，且该锡核外围包覆二种以上金属形成的合金焊料层。

与现有技术相比，本发明锡球具有如下有益效果：本发明中锡球的锡核为纯锡，纯锡的柔软度优于一般以合金作为锡核的锡球的焊点，所以当锡球焊点承受瞬间冲击力时，锡核可以吸收大部分的外力，确保锡球的焊点界面不致因为承受过大外力而破裂，进而提高了锡球焊点的耐冲击性；其次，纯锡锡核不存在形成介金属化合物的问题，在高温的条件下，不会有晶粒扩大导致焊点破裂的问题，进而提高了锡球焊点的耐热疲劳性；另外，纯锡锡核的锡球在表面焊接过程中可以熔融，可以随着电连接器的翘曲而变形(拉长或压扁)，故易于在电连接器和电路板之间形成焊点。因此，使用本发明锡球的电连接器也具有较佳的电气连接性能。

【附图说明】

图1是现有技术中使用铜核锡球的BGA电连接器与电路板间不能形成焊点的示意图。

图2是本发明锡球的结构示意图。

图3是使用本发明锡球的电连接器的结构示意图。

图4是使用本发明锡球的电连接器受外力冲击时的示意图。

图5是使用本发明锡球的电连接器受热疲劳应力时的示意图。

图6是使用本发明锡球的BGA电连接器与电路板间可以形成焊点的示意图。

【具体实施方式】

请参阅图2所示，本发明中，锡球1的锡核2由纯锡金属制成，且该锡核2外围包覆有熔点低于锡核2熔点的合金焊料层3。

该焊料层3由两种以上不同成分的金属形成合金，通常该锡球1锡核2外围包覆的焊料层3可以为锡铅、锡铋、锡银、锡银铜、锡锌铋或锡银铜铅合金。焊料层3可以使用电镀或物理气相沉积等被覆方式覆盖在锡核2的外围。电镀即是将由纯锡制成的锡核2放在含有焊料合金成分的水溶液中，通电让溶液中的焊料合金沉积在锡核2的表面形成焊料层3，或者通过物理气相沉积的方式，即可以先将锡核2放在真空腔体中，然后将含有焊料成分的合金加热，使其气化并覆盖在锡核的表面形成焊料层3，由此便制得含有纯锡锡核2的锡球1。

本发明中的锡球1相较于现有技术中的以合金作为锡核的锡球或以纯铜作为锡核的锡球，至少具有以下优点：首先，本发明中锡球1焊点的核心为纯锡，纯锡的柔软度优于一般的以合金作为锡核的锡球的合金焊点，所以当焊点承受瞬间冲击力时，锡核2可以吸收大部分的外力，确保锡球1的焊点界面不致因为承受过大外力而破裂，进而提高了锡球1焊点的耐冲击性；其次，锡球1的焊点核心为纯锡，纯锡不存在形成介金属化合物的问题，所以在高温的条件下，不会有晶粒扩大导致锡球焊点破裂的问题，进而提高了锡球1焊点的耐热疲劳性；另外，锡球1的锡核2为纯锡，纯锡的熔点比表面焊接过程中的温度低，在表面焊接过程中可以熔融，可以随着电连接器的翘曲而变形(拉长或压扁)，故易于在电连接器和电路板间形成焊点。

请参阅图3所示，使用本发明的电连接器4，其包括绝缘本体5、收容于绝缘本体5中的导电端子6及连接于导电端子6下端的锡球1，所述电连接器4的锡球1的锡核2由纯锡金属制成，且该锡核2外围包覆二种以上金属形成的合金焊料层3。该焊料层3由两种以上不同成分的金属形成合金，通常该锡球1锡核2外围包覆的焊料层3可以为锡铅、锡铋、锡银、锡银铜、锡锌铋或锡银铜铅合金。

请参阅图4所示，使用本发明锡球1的电连接器4焊接至印刷电路板7时，在箭头Z方向上要承受向上或向下的外力，该锡球1的锡核2为纯锡，纯锡具有较优的柔软度，故该锡球1的锡核2可以吸收大部分的向上或向下的外力，因而锡球1的焊点8界面不会破裂；请参阅图5所示，使用本发明锡球1的电连接器4当承受Y箭头方向的热疲劳应力时，由于锡球1的锡核2为纯锡，纯锡不会形成介金属化合物，也不存在介金属化合物晶粒扩大的问题，因此避免了锡球1内部破裂的问题，提高了焊点8的耐热疲劳性。总之，使用本发明锡球1的电连接器4改变了锡球1焊点8的机械特性，得到比一般锡球焊点更高的耐冲击及耐热疲劳的特性，可以提高电连接器4锡球1焊点8的寿命。

请参阅图6所示，使用本发明锡球1的电连接器4通过表面焊接技术(SMT)焊接到电路板7上时，因为锡球1纯锡锡核2的熔点低于表面焊接温度，故锡球1在表面焊接过程中可以熔融，并且跟着电连接器4的翘曲而变形(拉长或压扁)，因此，电连接器4与电路板7之间易于形成焊点8，达到预期的电气连接性能。

Claims (4)

1.一种锡球的应用，用于将电连接器焊接至电路板，其特征在于：该锡球的锡核由纯锡金属制成，且该锡核外围包覆二种以上金属形成的合金焊料层，所述合金焊料层的熔点低于锡核的熔点，该锡球在表面焊接过程中锡核能够熔融，熔融后的锡球跟着电连接器的翘曲而被拉长或压扁以形成高低不等的焊点。

2.如权利要求1所述的锡球的应用，其特征在于：该锡核外围包覆的焊料层为锡铅、锡铋、锡银、锡银铜、锡锌铋或锡银铜铅合金。

3.一种电连接器的应用，其包括绝缘本体、收容于绝缘本体中的导电端子及连接于导电端子下端的锡球，其特征在于：所述电连接器的锡球的锡核由纯锡金属制成，且该锡核外围包覆二种以上金属形成的合金焊料层，所述合金焊料层的熔点低于锡核的熔点，该锡球在表面焊接过程中锡核能够熔融，熔融后的锡球跟着电连接器的翘曲而被拉长或压扁以形成高低不等的焊点。

4.如权利要求3所述的电连接器的应用，其特征在于：所述电连接器的焊接锡球锡核外围包覆的焊料层为锡铅、锡铋、锡银、锡银铜、锡锌铋或锡银铜铅合金。

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