CN102741004A - 用于将软焊料施加到部件的安装表面上的方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种用于将软焊料（4）施加到部件（11）的安装表面（10）上的方法，其中a)使包括承载层（2）和通过物理气相沉积形成在该承载层之上的软焊料层（4）的一个连接装置（1）在该软焊料层（4）与该安装表面（10）之间进行机械接触，使得在软焊料层（4）和该安装表面（10）之间的第一结合强度大于在该软焊料层（4）与该承载层（2）之间的第二结合强度；并且b)随后将该连接装置（1）从该部件（11）上移除，使得该承载层（2）在安装表面（10）的区域中与该软焊料层（4）脱离并且因此软焊料（4）只保留在该安装表面（10）上。

Description

用于将软焊料施加到部件的安装表面上的方法

背景技术

将软焊料以焊料糊剂的形式施加在部件的安装表面上是已知的。然而，用这种方法获得恒定的层厚或在≤10μm范围的层厚度都是不可能的。

此外，软焊料箔片可以通过轧制形成。然而，取决于该焊料的组成，可能只能以高度的复杂性来实现小于20μm以及高达100μm的均匀层厚度。这些轧制的软焊料可以压制在承载层上或与其一起轧制。然而，轧制的软焊料在生产中通常被污染，并且可能包含不希望的轧制槽。

因此，迄今为此，软焊料是气相沉积到整个部件（被遮盖或没有被遮盖）上，以便较薄地和/或以最纯的可能形式将软焊料施加到该部件的安装表面上，因为通过气相沉积能以目标方式来实现小的层厚度以及高的纯度。然而，这种方法相对昂贵，特别是如果该安装表面相比于该部件表面的可能被遮盖的剩余部分很小的话。

发明内容

基于此，因此本发明的目的是提供一种将软焊料施加到部件安装表面上的改进方法。

此目的通过一种将软焊料施加于部件安装表面的方法而达到，在该方法中，a)使包括承载层和通过物理气相沉积而形成在承载层上的软焊料层的一个连接装置通过其软焊料层而与该安装表面进行机械接触，其方式为使得在软焊料层与安装表面之间的第一结合强度变得大于在软焊料层与承载层之间的第二结合强度；并且b)随后该连接装置从该部件上移除，使得该承载层在该安装表面的区域中与该软焊料层脱离，并且因此软焊料只保留在该安装表面上。这使之有可能将一个极薄的并且同时非常纯的软焊料层局部地施加在该安装表面上。

在此，软焊料应理解为具体是指熔点低于450°C的那些焊料。具体地讲，该熔点在位于180°C与300°C之间的范围内。此外，该软焊料的熔点可以低于250°C。该熔点的选择方式是一方面使得它充分高于这些有待相互焊接的部件的最大操作温度，而另一方面使得它足够低以至于在焊接过程中不会出现对部件的损坏。

物理气相沉积是一种涂覆方法（优选地是一种基于真空的涂覆方法），在该方法中软焊料层是通过一种合适的材料蒸气直接地形成的。因此有可能使用一种蒸发方法（例如，热蒸发、电子束蒸发、脉冲激光沉积、电弧蒸发、分子束外延等）、溅射方法和/或离子镀。

在根据本发明的方法中，该软焊料层可以在该安装表面的区域中被压迫在该安装表面上（优选地施加一个比在安装表面外部更大的力），以获取该第一结合强度（或第一黏附）。例如，这可以通过只在安装表面区域中对承载层的背面施加一个预确的机械压力而实现。

在该方法中，该安装表面可以是该部件一个相对较大表面的一部分。即使也使该焊接装置的软焊料层与该安装表面的相邻的表面进行接触，也可以仅在该安装表面的区域中实现该第一结合强度，例如通过局部机械压力，使得当该焊接装置被移除时，则所希望的软焊料层只保留在该安装表面的区域中。

根据本发明，在软焊料已被施加于该安装表面上之后，可以使另一个部件与该安装表面上的软焊料进行机械接触。这两个部件可以通过该软焊料层而被焊接和/或被冷焊。然而，还有可能只将这两个部件夹紧，其方式为通过该软焊料层而电气地和热致地接触连接。在这种情况下，重要的是整个的接触连接是通过该软焊料层实现的，使得存在所希望的电的和/或热的转换。

在该方法中，这两个部件之一可以是散热件，并且这两个部件中的另一个可以是激光二极管。这样在激光二极管和散热件之间实现了突出的热的和电的接触连接。

此外，在根据本发明的方法中，使包括承载层和通过物理气相沉积而形成于该承载层上的软焊料层的一个第二连接装置通过其软焊料层而与一个第三部件的第二接触表面进行机械接触，其方式为使得在该第二连接装置的软焊料层与该第二安装表面之间的第三结合强度变得大于在第二连接装置的软焊料层和承载层之间形成的第四个结合强度，随后可以将第二连接装置从第三个部件上移除，使得第二连接装置的承载层在第二个安装表面的区域中与该软焊料层脱离，并且因此软焊料只保留在第二安装表面上，并且然后使该第二部件与第二安装表面上的软焊料层进行机械接触。因此，例如，有可能使一个激光二极管与散热件从两侧进行接触连接。

在根据本发明中的方法中，每一个承载层可以是处于非金属层和/或是非电导性层的形式。此外，对应软焊料层可以直接地形成在该承载层上。

不言自明的是，这样用于将软焊料施加于第一安装表面上的有利的方法步骤也可以用于将该软焊料施加于第二安装表面上。此外，第二连接装置也可以是已经用于将软焊料施加于第一部件的安装表面上的第一连接装置。

此外，进一步提供了一种系统，该系统由以下各项组成：一个连接装置和具有一个安装表面的一个部件，在该系统中，该连接装置包括一个承载层和一个软焊料层，该软焊料层是通过物理气相沉积而形成在该承载层上并且可以与该承载层脱离，其中，如果使该连接装置通过其软焊料层而与安装表面进行接触，在该软焊料层和该承载层之间的结合强度或黏附是低于在该软焊料层和该安装表面之间的结合强度。这种接触可以具体地通过施加压力而促进，使得该软焊料层被局部地压迫到该安装表面上。

这样的系统使之有可能局部地施加软焊料薄层。

软焊料层的层厚度优选地小于或等于10μm。

此外，该软焊料层的层厚度可以小于该承载层的层厚度，该软焊料层优选地比该承载层小至少一个数量级。

该承载层的层厚的选择方式可以是使得它可以被称为是刚性的却又柔性的。

该承载层可以处于薄膜的形式，层厚度位于几个100μm或更小的范围内。具体可以使用一种非金属材料和/或非导电性材料，例如聚四氟乙烯、聚酰亚胺等作为该承载层的材料。

该软焊料层可以直接地形成在该承载层上。

该软焊料层优选地可以是一种含铟的焊料。该焊料另外可以包含锡、银等。由于这些另外的材料，能以目标的方式来设置例如熔点以及进一步的材料特性。

此外，该软焊料层可以在承载层上形成为一个连续层。然而，还有可能使该软焊料层具有多个相互间隔开的软焊料部分。因此，有可能将该软焊料层生产为提供多个适应该安装表面的形状和大小的软焊料部分。

不言自明的是，如上所述特征和以下仍要解释的特征不但可以按所指明的组合形式使用而且可以按其他的组合或单独地使用，而不背离本发明的范围。

附图说明

下面将通过举例并参考附图来更详细地解释本发明，这些附图也披露了对本发明必不可少的特征并且在附图中：

图1示出了一个连接装置的第一实施方案的侧视图；

图2示出了图1所示的连接装置的仰视图；

图3是解释图1和图2所示的连接装置的产生的一个示意图；

图4-6示出了对于将软焊料施加在一个部件的安装表面上进行描述的侧视图；

图7示出了图6所示的部件的平面图；并且

图8示出了根据另一个实施方案的焊接的仰视图。

具体实施方式

在图1和图2所示的实施方案中，该连接装置1包括一个承载层2，该承载层在其一侧上（这里是在其底侧3上）具有一个气相沉积的软焊料层4。

这里描述的实施方案中，该承载层2是一种特氟龙薄膜（聚四氟乙烯薄膜），其厚度D1在几个100μm的范围内。该软焊料层4的厚度D2小于承载层的厚度D1。该厚度D2优选比该承载层的厚度D1小至少一个数量级。

在图1和2中所示的示例性实施方案中，该软焊料层4是处于铟焊料的形式、并且具有的厚度D2是小于或等于10μm。

图1和2所示的连接装置1可以如下形成。将承载层2放置在一个室5中。如图3中示意性地示出的，它停靠在L形的夹具6上。此外，在室5中安排一个加热设备7，在该加热设备停放着有待进行气相沉积的软焊料8。将室5排空，随后软焊料8通过加热设备7而被蒸发，所述软焊料由此被沉积在室5的所有自由表面上、并且因此也沉积到承载层2的底侧3上。在一段预定时间之后，获得了软焊料层4的所希望的厚度D2，并且结束该气相沉积。不言自明的是，代替该时间测量或除此之外也可以进行层厚度测量，以确保达到软焊料层的所希望的层厚度。

在室5中软焊料8的蒸发当然可以按许多种方式实现。除了上面描述的加热设备7之外，例如有可能通过电子束来实现所希望的蒸发。除了描述的这些方法之外，还有可能使用其他的物理气相沉积方法（PVD）以在承载层2上形成软焊料层4。

该连接装置1非常适合于将软焊料薄层（具有厚度D2）局部施加在部件11的安装表面10上。然后该连接装置1与该部件11一起形成一个根据本发明的系统，该系统由该连接装置和该部件组成，该部件11或至少带有该安装表面10的区域优选地是由一种电导性材料形成。该部件11可以是例如散热件，例如用于激光二极管（未示出），目的是将激光二极管焊接到该安装表面上。

为了将软焊料施加在安装表面10上，将该连接装置1放置在安装表面10上，其方式为使得该软焊料层4与安装表面10进行接触（从图4到图5的步骤）。随后，在对应于安装表面10的区域中在承载层2的顶侧12上施加压力，如图5中通过冲头13示意性地展示的。在这种情况下，冲头13的开始位置由实线示出，并且冲头13的结束位置由虚线示出。

施加压力产生的效果是，软焊料层4和安装表面10之间的结合强度变得大于软焊料层4和承载层2之间的结合强度。因此，当将连接装置1从部件11上移除时，则该软焊料只在安装表面10的区域中作为软焊料涂层15而保留在部件11的表面14上。在安装表面10的相邻的区域中尚未对软焊料4施加压力，并且因此在软焊料16的这些区域中，与承载层2的结合强度大于与安装表面10相邻的对应表面区域的结合强度。因此，当将连接装置1从部件11或其表面14上抬起时，软焊料保留在这些区域中的承载层2上。用这种方式，有可能实现软焊料4的限定的局部施加，其中所是施加的软焊料同时具有极小的厚度（这里是小于或等于10μm）。因此，有可能以节约材料的方式仅将所希望的软焊料施加到安装表面区域10上，例如从图7中的具有软焊料涂层15的部件11的平面图是很清楚的。

在所述涂层之后，将该另一个部件（比如激光二极管）放置在软焊料涂层15上并且焊接到该部件上。

当然，代替焊接，也可以进行冷焊。此外，有可能只夹紧这两个部件而不进行焊接或冷焊。在这种情况下，也可以通过该软焊料实现这两个部件的所希望的热的和电的连接。

此外，可以将一个第三部件（比如一个第二散热件）经由在该另一部件的背离部件11的侧面（例如该激光二极管的侧面）上的一个软焊料层进行热地和电地接触连接，在此情况下，该软焊料层可以按所描述的方式从承载层转移到对应的安装表面上。

除图2所示的软焊料层4的条状形成之外，当然还有可能在气相沉积过程中就已经产生所希望的软焊料区域。为此目的，例如只需要在气相沉积之前在承载层2的底侧3上提供对应的掩蔽物，这些掩蔽物在气相沉积后被移除。因此有可能例如形成多个互相间隔开的软焊料部分17，如图8中示意性地示出的。不言自明的是，对这些软焊料部分17，任何所希望的形式都是可能的。此外，承载层2不必具有条带形式，如在所描述的示例性实施方案的情况下。还有可能提供其他的表面形式。

Claims (16)

1.一种用于将软焊料施加在部件安装表面上的方法，在该方法中：

a)使包括一个承载层和通过物理气相沉积形成在该承载层上的一个软焊料层的一个连接装置，通过其软焊料层与该安装表面进行机械接触，其方式为使得在该软焊料层与该安装表面之间的一个第一结合强度变得大于在该软焊料层与该承载层之间的一个第二结合强度，并且

b)然后将该连接装置从该部件上移除，使得该承载层在该安装表面的区域中与该软焊料层脱离，并且因此软焊料只保留在该安装表面上。

2.如权利要求1所述的方法，其中，在步骤a)中，该软焊料层在该安装表面的区域中被压迫在该安装表面上，以便实现该第一结合强度。

3.如权利要求1或2所述的方法，其中该安装表面是该部件的一个相对较大的表面的一部分，并且在步骤a)中，还使该软焊料层与该安装表面的相邻的表面进行接触。

4.如以上权利要求之一所述的方法，其中，在步骤b)后，使一个第二部件与该安装表面上的软焊料进行机械接触。

5.如权利要求4所述方法，其中，这两个部件之一是一个散热件，并且这两个部件中的另一个是一个激光二极管。

6.如权利要求4或5所述的方法，其中，使包括一个承载层和通过物理气相沉积形成在其上的一个软焊料层的一个第二连接装置通过其软焊料层而与一个第三部件的一个第二接触表面进行机械接触，其方式为使得在该第二连接装置的软焊料层与该第二安装表面之间的一个第三结和强度变得大于在该第二连接装置的软焊料层与承载层之间的一个第四结合强度，然后将该第二连接装置从该第三个部件上移除，使得该第二连接装置的承载层在该第二安装表面的区域中与该软焊料层脱离并且因此使得软焊料只保留在该第二安装表面上，并且然后使该第二部件与在该第二安装表面上的软焊料进行机械接触。

7.如以上权利要求中之一所述的方法，其中，一个非金属层和/或非导电性层被用作该承载层。

8.如以上权利要求之一所述的方法，其中，该软焊料层是直接地形成在该承载层上。

9.一种系统，该系统由以下各项组成：一个连接装置以及具有一个安装表面的一个部件，在该系统中，该连接装置包括一个承载层（2）以及一个软焊料层（4），该软焊料层是通过物理气相沉积而形成在该承载层（2）上并能够与该承载层（2）脱离，

其中，如果使该连接装置通过其软焊料层而与该安装表面进行接触，该软焊料层和该承载层之间的结合强度是低于该软焊料层与该安装表面之间的结合强度。

10.如权利要求9所述的系统，其中，该软焊料层（4）的厚度比该承载层（2）的厚度小至少一个数量级。

11.如权利要求9或10所述系统，其中，该软焊料层（4）具有的层厚度是小于或等于10μm。

12.如权利要求9至11之一所述的系统，其中，该软焊料层（4）是一种含铟的焊料。

13.如权利要求9至12之一所述的系统，其中，该承载层（2）是处于一个非金属层和/或非导电性层的形式。

14.如权利要求9至13之一所述的系统，其中，该软焊料层（4）是一个连续层。

15.如权利要求9至14之一所述的系统，其中，该软焊料层（4）具有多个软焊料部分（15），这些部分是相互间隔开的。

16.如权利要求9至15之一所述的系统，其中，该软焊料层是直接地形成在该承载层上。

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