CN103188884A - 接合金属印刷电路板和柔性电路的方法及其装置 - Google Patents

接合金属印刷电路板和柔性电路的方法及其装置 Download PDF

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Abstract

本发明涉及接合金属印刷电路板和柔性电路的方法及其装置，更具体地，涉及通过在夹具上安装加热板而能够在软钎焊(soldering)工序中防止所熔融的软钎焊料(solder)乃至烙铁头(iron tip)的热被金属印刷电路板吸收，从而能够使焊接不良最小化、提高质量、缩短软钎焊时间并防止柔性电路本身的热损伤的接合金属印刷电路板和柔性电路的方法及其装置。

Description

接合金属印刷电路板和柔性电路的方法及其装置
技术领域
本发明涉及接合金属印刷电路板和柔性电路的方法及其装置，更具体地，涉及通过在夹具上安装加热板而能够在软钎焊(soldering)工序中防止所熔融的软钎焊料(solder)乃至烙铁头(iron tip)的热被金属印刷电路板吸收，从而能够使焊接不良最小化、提高质量、缩短软钎焊时间以及防止柔性电路本身的热损伤的接合金属印刷电路板和柔性电路的方法及其装置。
背景技术
金属印刷电路板(Metal Printed Circuit Board)由于作为其主要成分的铝等金属材料具有优秀的导热性，因而在进行软钎焊作业时将会吸收烙铁头乃至所熔融的软钎焊料的热。
图9是表示现有的接合金属印刷电路板和柔性电路的装置的剖视图。如图9所示，在现有的接合金属印刷电路板和柔性电路的装置中，仅利用基于烙铁头和所熔融的软钎焊料的热来进行软钎焊作业。
因此，在用于接合金属印刷电路板和柔性电路的软钎焊工序中会出现冷焊或缩锡(dewetting)等引起的焊接不良问题。
并且，如上所述，现有方法存在为了施加软钎焊(soldering)所需的热而需要大量软钎焊时间且发生柔性电路本身的热损伤的问题。
发明内容
技术问题
本发明是为了解决上述现有技术的问题而提出的，本发明的目的在于，提供通过在夹具上安装加热板而能够在软钎焊工序中防止所熔融的软钎焊料乃至烙铁头的热被金属印刷电路板吸收的接合金属印刷电路板和柔性电路的方法及其装置。
另外，本发明的目的在于，提供通过在用于自动化生产的机器人软钎焊中使冷焊、缩锡等焊接不良最小化而能够提高质量的接合金属印刷电路板和柔性电路的方法及其装置。
另外，本发明的目的在于，提供由于预先给金属印刷电路板供热来进行软钎焊，因而能够缩短软钎焊时间，由此能够防止柔性电路本身的热损伤的接合金属印刷电路板和柔性电路的方法及其装置。
解决问题的手段
为了达成上述目的，本发明提供一种接合金属印刷电路板和柔性电路的方法，将金属印刷电路板的第一接合部和柔性电路的第二接合部电连接，其特征在于，包括如下步骤：步骤S 1，在安装于夹具上的加热板上放置上述金属印刷电路板的第一接合部；步骤S2，以使上述柔性电路的第二接合部与上述金属印刷电路板的第一接合部相接的方式在上述夹具上紧密地放置该第二接合部；步骤S3，加热上述加热板来将上述金属印刷电路板加热至规定温度；以及步骤S4，对上述柔性电路的第二接合部进行软钎焊来接合上述金属印刷电路板和柔性电路。
另外，本发明涉及的接合金属印刷电路板和柔性电路的方法，其特征在于，在步骤S3中，以50℃～400℃的温度对加热板进行加热。
另外，本发明涉及的接合金属印刷电路板和柔性电路的方法，其特征在于，柔性电路为选自挠性印刷电路板(FPCB)、柔性扁平电缆(FFC)及线束(wire harness)中的任一个。
另外，本发明涉及的接合金属印刷电路板和柔性电路的方法，其特征在于，在夹具上形成有：第一放置部，上述金属印刷电路板紧密地放置于该第一放置部；第二放置部，上述柔性电路紧密地放置于该第二放置部，该第二放置部形成为具有使上表面与放置于上述第一放置部的金属印刷电路板的上表面平齐的高度；以及加热板插入孔，其使得上述加热板可装卸地安装。
另外，本发明涉及的接合金属印刷电路板和柔性电路的方法，其特征在于，形成一个以上用于放置金属印刷电路板的第一放置部及用于放置上述柔性电路的第二放置部。
另一方面，本发明提供一种接合金属印刷电路板和柔性电路的装置，其将金属印刷电路板的第一接合部和柔性电路的第二接合部电连接，其特征在于，包括：夹具，在该夹具上形成有第一放置部，上述金属印刷电路板紧密地放置于该第一放置部，第二放置部，上述柔性电路紧密地放置于该第二放置部，该第二放置部形成为具有使上表面与放置于上述第一放置部的金属印刷电路板的上表面平齐的高度，以及加热板插入孔，其使得加热板可装卸地安装；加热板，其安装于上述夹具，加热上述金属印刷电路板的第一接合部；以及温度调节器，其调节上述加热板的温度。
另一方面，本发明提供一种接合金属印刷电路板和柔性电路的装置，其将金属印刷电路板的第一接合部和柔性电路的第二接合部电连接，其特征在于，包括：夹具，由铝构成，且在该夹具上形成有第一放置部，上述金属印刷电路板紧密地放置于该第一放置部，第二放置部，上述柔性电路紧密地放置于该第二放置部，该第二放置部形成为具有使上表面与放置于上述第一放置部的金属印刷电路板的上表面平齐的高度，以及结合槽，其形成于上述夹具的下端面，并向上侧凹入；加热板，其安装于上述夹具的结合槽，该加热板产生的热经由上述夹具加热上述金属印刷电路板的第一接合部；以及温度调节器，其调节上述加热板的温度。
发明的效果
根据如上所述结构的本发明涉及的接合金属印刷电路板和柔性电路的方法及其装置，具有在夹具安装加热板而能够在软钎焊工序中防止所熔融的软钎焊料乃至烙铁头的热被金属印刷电路板吸收的效果。
另外，根据本发明涉及的接合金属印刷电路板和柔性电路的方法及其装置，具有在用于自动化生产的机器人软钎焊中使冷焊、缩锡等焊接不良最小化而能够提高质量的效果。
另外，根据本发明涉及的接合金属印刷电路板和柔性电路的方法及其装置，具有如下效果：由于预先给金属印刷电路板供热来进行软钎焊，因而能够缩短软钎焊时间，由此能够防止柔性电路本身的热损伤。
附图说明
图1是表示本发明涉及的接合金属印刷电路板和柔性电路的装置的第一实施例的俯视图。
图2是表示本发明涉及的接合金属印刷电路板和柔性电路的装置的第一实施例的图1的A-A′剖视图。
图3是表示本发明涉及的接合金属印刷电路板和柔性电路的装置的第二实施例的俯视图。
图4是表示本发明涉及的接合金属印刷电路板和柔性电路的装置的第二实施例的图3的B-B′侧剖视图。
图5是表示本发明涉及的接合金属印刷电路板和柔性电路的装置的第三实施例的俯视图。
图6是表示本发明涉及的接合金属印刷电路板和柔性电路的装置的第三实施例的C-C′剖视图。
图7是表示本发明涉及的接合金属印刷电路板和柔性电路的装置的第四实施例的侧剖视图。
图8是表示关于本发明涉及的接合金属印刷电路板和柔性电路的方法的一个优选实施例的工序图。
图9是表示现有的接合金属印刷电路板和柔性电路的装置的侧剖视图。
附图标记的说明
10：金属印刷电路板            11：第一接合部
12：铝金属层                  13：绝缘层
14：铜金属层                  20：柔性电路
21：第二接合部                30：软钎焊料
100：夹具                     110：第一放置部
120：第二放置部               121：固定单元
130：加热板插入孔             140：结合槽
200：加热板            210：加热板单元
300：温度调节器        400：烙铁头
具体实施方式
下面，参照附图对本发明的优选实施例进行更为具体的说明。只是，在如上所述的本发明的说明中对相同或类似的结构要素赋予相同或类似的附图标记，并省略对重复内容的详细说明。
图1是表示本发明涉及的接合金属印刷电路板和柔性电路的装置的第一实施例的立体图，图2是表示本发明涉及的接合金属印刷电路板和柔性电路的装置的第二实施例的侧剖视图，图3是表示本发明涉及的接合金属印刷电路板和柔性电路的装置的第二实施例的立体图，图4是表示本发明涉及的接合金属印刷电路板和柔性电路的装置的第二实施例的侧剖视图。
如图1及图2所示，本发明涉及的接合金属印刷电路板和柔性电路的装置主要由实现金属印刷电路板10和柔性电路20接合的夹具100、安装于上述夹具100的加热板200及调节上述加热板200的温度的温度调节器300构成。
具体地，本发明涉及的接合金属印刷电路板和柔性电路的装置包括：夹具100，在该夹具100上形成有第一放置部110，金属印刷电路板10紧密地放置于该第一放置部110，第二放置部120，上述柔性电路20紧密地放置于该第二放置部120，该第二放置部120形成为具有使上表面与放置于上述第一放置部110的金属印刷电路板10的上表面平齐的高度，以及加热板插入孔130，其使得上述加热板200可装卸地安装；加热板200，其安装于上述夹具100，加热上述金属印刷电路板10的第一接合部11；以及温度调节器300，其调节上述加热板200的温度。
在本发明中可例示出，金属印刷电路板(Metal Printed CircuitBoard)10构成为铝金属层12、绝缘层13及铜金属层14依次层压的形态，如果主要成分由金属构成，则具有与上述不同的金属材料和结构也无妨。这种金属印刷电路板10表示出于最大限度地快速放出在驱动电路时在表面产生的热的目的制造而成的印刷电路板。
并且，本发明涉及的柔性电路20为选自挠性印刷电路板(FlexiblePrinted Circuit Board，FPCB)、柔性扁平电缆(Flexible Flat Cable，FFC)及线束(wire harness)中的任一个。
在本发明涉及的夹具100上形成有第一放置部110及第二放置部120，以使金属印刷电路板10紧密地放置于第一放置部110，并使柔性电路20紧密地放置于第二放置部120。
首先，上述第一放置部110形成在夹具的上表面，可构成为向下侧凹入的槽的形状，以在接合金属印刷电路板10和柔性电路20的期间固定金属印刷电路板10。因此，上述第一放置部110可根据金属印刷电路板的大小和模样，设计成各种形状和模样。
接着，与第一放置部110相同，上述第二放置部120形成在夹具100的上表面，可构成为向下侧凹入的槽的形状，以使柔性电路20紧密地放置于该第二放置部120而进行固定。
并且，为了更加牢固地支撑柔性电路20，可在第二放置部120形成有向上侧突出的销(pin)状的固定单元121。这种固定单元121已经在本发明所属技术领域公开，其能够变形为多种形态与模样实施.
并且，上述第一放置部110与第二放置部120的高度根据上述金属印刷电路板10的厚度不同而不同。
即，第二放置部120形成为具有使上表面与在第一放置部110放置固定的金属印刷电路板10的上表面平齐的高度，因此，柔性电路20能够与上述金属印刷电路板10的上表面平齐相接。
本发明涉及的加热板200安装于夹具，起到对上述金属印刷电路板10的第一接合部11进行加热的作用。
上述金属印刷电路板10基于作为其主要材料的金属的特性，其导热性比金属以外的其他材料高。因此容易吸收软钎焊料(solder)热，而导致软钎焊的作业效率降低。
即，由于金属印刷电路板10吸收软钎焊料的热，因而导致冷焊、缩锡(dewetting)等焊接不良，而且由于过多消耗软钎焊时间，而使柔性电路与高热的烙铁头接触更长时间，因而有可能造成柔性电路的损伤。
为了解除出现残次品的原因，提高工序的高效运营，上述加热板200对金属印刷电路板10的第一接合部11进行加热。加热至规定温度的金属印刷电路板10不再吸收烙铁头的热，因此能够在很短的瞬间实现软钎焊。
另外，由于软钎焊时间明显缩短，具体地说，柔性电路20的第二接合部21与烙铁头接触的时间明显缩短，因而还能够防止柔性电路损伤。
另一方面，上述加热板200具有调节温度的温度调节器300，可根据工序的特性、软钎焊料及基板的种类使加热板维持所设定的温度。上述温度调节器的详细内容已公开，故将省略其说明。
下面，将对在上述夹具上安装加热板的方式进行详细说明。
如图1及图2所示，在夹具100上形成有加热板插入孔130，并且能够以彼此形成“I”字形的方式放置上述金属印刷电路板10与柔性电路20。并且，通过将上述加热板200从下部向上部方向插入到上述加热板插入孔130的简单操作，便可完成上述加热板200的设置。
如图3及图4所示，当金属印刷电路板的第一接合部11与柔性电路20的第二接合部21相接的部分呈向斜线方向倾斜的“T”字形的情况，在其相接的多个地点上分别形成有多个加热板插入孔130，加热板200可以与其对应的构成。
像这样，金属印刷电路板10与柔性电路20形成为各种大小和模样，因此夹具的结构也发生变化，但此类问题在某种程度上可通过实现规格化使得加热板200与加热板插入孔130能够互换的方式得到解决。
图5表示本发明涉及的接合金属印刷电路板和柔性电路的装置的第三实施例的立体图，图6表示本发明涉及的接合金属印刷电路板和柔性电路的装置的第三实施例的侧剖面图。
如图5及图6所示，本发明的接合金属印刷电路板和柔性电路的装置也可以包括：夹具100，由铝构成，且在该夹具100上形成有第一放置部110，金属印刷电路板10紧密地放置于该第一放置部110，第二放置部120，上述柔性电路20紧密地放置于该第二放置部120，该第二放置部120形成为具有使上表面与放置于上述第一放置部110的金属印刷电路板10的上表面平齐的高度，以及结合槽140，其形成于上述夹具100的下端面；加热板200，其安装于上述夹具100的结合槽140，该加热板200产生的热经由上述夹具100来加热上述金属印刷电路板10的第一接合部11；以及温度调节器300，其调节上述加热板200的温度。
在此声明，虽然本说明书中例示的是夹具100本身由铝构成，但只要是导热性优秀的金属，使用其它金属也同样属于本发明的范畴。
如上所述，在形成有第一放置部110与第二放置部120的夹具100的上端面上可放置各种形状和模样的基板。用于解决这种问题的方案，可在夹具100下端面形成结合槽140，该结合槽140使得加热板200可装卸地形成。
即，由于所述金属印刷电路板10的第一接合部11与柔性电路20的第二接合部21相接的部分有可能发生变化，因而优选本发明的加热板200的面积略小于或等于夹具100整体的横截面的面积。
就图5及图6而言，由于加热板200的大小相对大于图1至图4的加热板200，所以加热所消耗的能量更大。
图7表示本发明涉及的接合金属印刷电路板和柔性电路的装置的第四实施例的剖视图。与图5及图6不同，图7中将加热板200区分为多个加热板单元(cell)210，并用温度调节器进行调节，使每个加热板单元各自调节温度，从而能够在某种程度上解决能量消耗过多的问题。
以下，将对本发明涉及的接合金属印刷电路板和柔性电路的方法进行详细说明。但省略说明上述内容中重复或类似的内容。
图8是表示本发明涉及的接合金属印刷电路板和柔性电路的方法的一个优选实施例的工序图。
如图1、图2及图8所示，本发明涉及的接合金属印刷电路板和柔性电路的方法包括如下步骤：步骤S1，在安装于夹具100的加热板200上放置上述金属印刷电路板10的第一接合部11；步骤S2，以使上述柔性电路20的第二接合部21与上述金属印刷电路板10的第一接合部11相接的方式在上述夹具100上紧密地放置该第二接合部21；步骤S3，加热上述加热板200来将上述金属印刷电路板10加热至规定温度；步骤S4，对上述柔性电路20的第二接合部21进行软钎焊来接合上述金属印刷电路板10和柔性电路20。
本发明涉及的步骤S1是将上述金属印刷电路板10紧密地放置于第一放置部110的步骤，其中，第一放置部110形成于安装在夹具100的加热板200上。此时，可以在金属印刷电路板10的第一接合部11上预先进行软钎焊料30处理，或可以在放置于第一放置部110之后进行软钎焊料处理。如果加热第一接合部11，涂敷于第一接合部11上的软钎焊料30便与柔性电路20的第二接合部21软钎焊。
接着，本发明涉及的步骤S2是以使柔性电路20的第二接合部21与上述金属印刷电路板10的第一接合部11相接的方式在上述夹具100上形成的第二放置部120上紧密地放置该第二接合部21的步骤。
接着，本发明涉及的步骤S3是通过加热板200加热金属印刷电路板10的第一接合部11来防止下一步骤的软钎焊过程中的焊接不良和软钎焊时间过长的步骤。
此时，在步骤S3中，虽然可以以50℃～400℃的温度对加热板200进行加热，但由于与通常的软钎焊料熔化温度范围对应地进行的加热能够有效地防止热被金属印刷电路板10吸收，因此优选为以50℃～250℃的温度进行加热。
如果以低于50℃的温度对加热板200进行加热，则因热补充效果不充分而导致难以最大限度地发挥如上所述的加热板带来的效果。
并且，如果以高于400℃的温度对加热板200进行加热，则由于可能引起从金属印刷电路板10到其上部的柔性电路20的热传递，因而不仅可能导致柔性电路20损坏，而且相比超过的热几乎没有增加效果。
本发明涉及的步骤S4是利用烙铁头400使软钎焊料熔融到柔性电路20的第二接合部21而进行软钎焊来接合上述金属印刷电路板10和柔性电路20的步骤。
经过本发明涉及的步骤S1至步骤S3，能够显著缩短接合金属印刷电路板10和柔性电路20的软钎焊作业时间。例如，在采用机器人软钎焊(Robot Soldering)方式的情况下，本发明的软钎焊速度与未经步骤S3的情况相比至少要快两倍以上。并且，具有使冷焊及缩锡(dewettinf)现象引起的产品不良率从约50％大幅减少至1％左右的效果。
如上所述的本发明只是示例性的，本发明所属技术领域的普通技术人员应当理解，可根据本发明实施各种变形及均等的其它实施例。因此，应理解为本发明不局限于上述详细说明中所提到的形态。由此，本发明真正要求保护的技术范围应由权利要求书的技术思想来定义。并且，应理解本发明包括权利要求书定义的本发明的主旨和其范围内的所有变形物、均等物以及等同替代。

Claims (7)

1.一种接合金属印刷电路板和柔性电路的方法，将金属印刷电路板的第一接合部和柔性电路的第二接合部电连接，其特征在于，包括如下步骤：
步骤S1，在安装于夹具的加热板上放置上述金属印刷电路板的第一接合部；
步骤S2，以使上述柔性电路的第二接合部与上述金属印刷电路板的第一接合部相接的方式在上述夹具上紧密地放置该第二接合部；
步骤S3，加热上述加热板来将上述金属印刷电路板加热至规定温度；以及
步骤S4，对上述柔性电路的第二接合部进行软钎焊来接合上述金属印刷电路板和柔性电路。
2.根据权利要求1所述的接合金属印刷电路板和柔性电路的方法，其特征在于，
在上述步骤S3中，以50℃～400℃的温度对加热板进行加热。
3.根据权利要求2所述的接合金属印刷电路板和柔性电路的方法，其特征在于，
上述柔性电路为选自挠性印刷电路板、柔性扁平电缆及线束中的任一个。
4.根据权利要求3所述的接合金属印刷电路板和柔性电路的方法，其特征在于，在上述夹具上形成有：
第一放置部，上述金属印刷电路板紧密地放置于该第一放置部；
第二放置部，上述柔性电路紧密地放置于该第二放置部，该第二放置部形成为具有使上表面与放置于上述第一放置部的金属印刷电路板的上表面平齐的高度；以及
加热板插入孔，其使得上述加热板可装卸地安装。
5.根据权利要求1至4中任一项所述的接合金属印刷电路板和柔性电路的方法，其特征在于，
形成一个以上用于放置上述金属印刷电路板的第一放置部及用于放置上述柔性电路的第二放置部。
6.一种接合金属印刷电路板和柔性电路的装置，其将金属印刷电路板的第一接合部和柔性电路的第二接合部电连接，其特征在于，包括：
夹具，在该夹具上形成有第一放置部，上述金属印刷电路板紧密地放置于该第一放置部，第二放置部，上述柔性电路紧密地放置于该第二放置部，该第二放置部形成为具有使上表面与放置于上述第一放置部的金属印刷电路板的上表面平齐的高度，以及加热板插入孔，其使得加热板可装卸地安装；
加热板，其安装于上述夹具，加热上述金属印刷电路板的第一接合部；以及
温度调节器，其调节上述加热板的温度。
7.一种接合金属印刷电路板和柔性电路的装置，其将金属印刷电路板的第一接合部和柔性电路的第二接合部电连接，其特征在于，包括：
夹具，由铝构成，且在该夹具上形成有第一放置部，上述金属印刷电路板紧密地放置于该第一放置部，第二放置部，上述柔性电路紧密地放置于该第二放置部，该第二放置部形成为具有使上表面与放置于上述第一放置部的金属印刷电路板的上表面平齐的高度，以及结合槽，其形成于上述夹具的下端面，并向上侧凹入；
加热板，其安装于上述夹具的结合槽，在该加热板产生的热经由上述夹具加热上述金属印刷电路板的第一接合部；以及
温度调节器，其调节上述加热板的温度。
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