CN104486900A - 用于电路板的支撑件及其制备方法 - Google Patents

Abstract

一种用于电路板的支撑件，包括主体，主体的至少部分外表面由焊层覆盖。上述支撑件通过覆盖一层焊层，焊层可通过软钎焊与电路板连接，因此支撑件可适用表面贴装技术，进行大批量安装，从而显著提升支撑件安装在到电路板上的安装效率。另外上述的支撑件的结构较为简单，因此上述支撑件还适合批量生产。

Description

用于电路板的支撑件及其制备方法

技术领域

本发明涉及一种用于电路板的元件，尤其涉及一种用于电路板的支撑件。

背景技术

支撑件是安装在电路板上的元件，用于解决电路板之间或电路板与其他元器件之间承重问题，不仅可保护电路板中的其他元件不被压损，也可为电路板起到支撑、承重或固定的作用。目前现有的支撑件均是通过胶水粘合或螺钉等物理方式安装到电路板上连接固定，这种连接方式不易于实现自动化，由于较为依赖人工，不仅安装速度慢，安装难度也随电路板和支撑件的尺寸减小而显著增大，因此目前的支撑件仍不适用于批量安装，且最终则会影响电路板的生产效率。

发明内容

基于此，有必要提供一种适用于批量安装到电路板上的支撑件。

一种用于电路板的支撑件，包括主体，主体的至少部分外表面由焊层覆盖。

在其中一个实施例中，主体具有第一端面、第二端面及位于第一端面和第二端面之间的侧面，焊层覆盖第一端面。

在其中一个实施例中，还包括中间层，中间层夹设于主体的外表面和焊层之间，中间层用于使主体的表面金属化。

本发明还提供了用于电路板的支撑件的制备方法，包括以下步骤：

在主体的至少部分外表面形成一层焊层构成支撑件。

在其中一个实施例中，主体的至少部分外表面覆盖一层焊层之前还包括步骤：在主体的至少部分外表面覆盖一层中间层得到至少部分表面金属化的主体，焊层形成于中间层的表面。

在其中一个实施例中，焊层由电沉积形成。

在其中一个实施例中，中间层由印刷或电沉积形成。

在其中一个实施例中，在主体的至少部分外表面覆盖一层中间层的步骤之后及在主体的至少部分外表面覆盖一层焊层之前还包括步骤：对至少部分表面金属化的主体进行烧结。

在其中一个实施例中，中间层的制备包括以下步骤：

在主体的第一端面覆盖一层中间层；

将形成有中间层的主体进行干燥；

将形成有中间层的主体进行烧结；

对中间层进行抛光。

在其中一个实施例中，主体的材料选自陶瓷、玻璃、塑料和金属中的一种，中间层的材料选自镍、钼、钨和铼中的一种，焊层的材料选自锡、锡基合金、铋基合金和银基合金中的一种。

上述支撑件通过覆盖一层焊层，焊层可通过软钎焊与电路板连接，因此支撑件可适用表面贴装技术，进行大批量安装，从而显著提升支撑件安装在到电路板上的安装效率。另外上述的支撑件的结构和制备方法均较为简单，因此上述的支撑件还适合批量生产。

附图说明

图1为本发明一种实施方式的支撑件的剖视图；

图2为本发明另一种实施方式的支撑件的剖视图；

图3为本发明另一种实施方式的支撑件的剖视图；

图4为本发明另一种实施方式的支撑件的剖视图；

图5为本发明另一种实施方式的支撑件的剖视图；

图6为本发明另一种实施方式的支撑件的剖视图；

图7为本发明另一种实施方式的支撑件的剖视图；

图8为本发明另一种实施方式的支撑件的剖视图。

具体实施方式

为了便于理解本发明，下面将具体实施例对本发明进行更全面的描述。但是，本发明可以以许多不同的形式来实现，并不限于本文所描述的实施例。相反地，提供这些实施例的目的是使对本发明的公开内容的理解更加透彻全面。

请参阅图1，一实施方式的用于电路板的支撑件10，包括主体110、焊层130及中间层150。

本实施方式中，主体110为长方体，具有第一端面112、第二端面114及位于第一端面112及第二端面114之间的侧面116，侧面116接连第一端面112及第二端面114。第一端面112用于与电路板焊接，是朝向电路板焊接连接的面。第二端面114为支撑面。

当然，主体110不限于为长方体，还可以为圆柱体、棱柱体、圆台或其他不规则形状，只要能够焊接到电路板上，起支撑、承重的作用即可。

主体110的材料为陶瓷。当然，主体110的材料不限于陶瓷，也可以是塑料、玻璃、金属等高硬度的材料，能够起支撑、承重的作用即可。金属材料具体有铜、银、铁等或其合金。

中间层150形成于主体110的表面。具体在本实施方式中，中间层150覆盖主体110的第一端面112及侧面116靠近第一端面112的一端。

中间层150的材料为金属镍。当然，中间层150的材料不限于金属镍，也可以是钼、钨、铼等金属，适合于使对主体110表面金属化即可。

焊层130形成于中间层150的表面且完全覆盖中间层150。

焊层130的材料为金属锡。当然，焊层130的材料不限于金属锡，也可以是锡基合金、铋基合金、银基合金等金属材料，只要是能够作为软钎焊的钎料即可。锡基合金主要为锡-铅合金，铋基合金主要为铋-锌合金，银基合金主要为银-铜合金，上述基体合金均可辅以添加锌、锡、锰、镍、银等针对改善性质。

焊层130是主体110与电路板之间连接的媒介，因此主体110与焊层130之间的连接应保持高度紧密。主体110与焊层130之间的紧密度与其两者材料之间的润湿性有关，一般润湿性越好，则主体110与焊层130之间的紧密度越高，反之则越低。

中间层150与主体110的表面紧密结合，被覆盖的表面变为一层金属，主 体110与中间层150结合的这一结构在此称为金属化。主体110表面上金属化的部分，与焊层130的润湿性更好。因此中间层150的作用即改善主体110与焊层130之间的润湿性，提高主体110与焊层130之间连接的紧密度。

可以理解，中间层150是可省略的，此时焊层130直接覆盖主体110的外表面。只要焊层130与主体110的外表面相互间润湿性好，连接的紧密度高，就不需要中间层150。

请参阅图2，另一实施方式的支撑件20的结构与支撑件10的结构大致相同，其不同在于：支撑件20的焊层230直接形成于主体210的表面。

请参阅图3，另一实施方式的支撑件30的结构与支撑件10的结构大致相同，其不同在于：支撑件30的焊层330直接形成于主体310的第一端面312且覆盖第一端面312。

请参阅图4，另一实施方式的支撑件40的结构与支撑件10的结构大致相同，其不同在于：支撑件40的焊层430直接形成于主体410的第一端面412且覆盖第一端面412的一部分。

请参阅图5，另一实施方式的支撑件50的结构与支撑件10的结构大致相同，其不同在于：支撑件50的焊层530直接形成于主体410的整个外表面且完全覆盖。

请参阅图6，另一实施方式的支撑件60的结构与支撑件10的结构大致相同，其不同在于：支撑件60的中间层650形成于主体610的第一端面612且覆盖第一端面612。

请参阅图7，另一实施方式的支撑件70的结构与支撑件10的结构大致相同，其不同在于：支撑件70的中间层750形成于主体710的第一端面712且覆盖第一端面712的一部分。

请参阅图8，另一实施方式的支撑件80的结构与支撑件10的结构大致相同，其不同在于：支撑件80的中间层850形成于主体810的整个外表面且完全覆盖。

需要说明的是，第一种实施方式、第六种实施方式、第七种实施方式和八种实施方式中，焊层可以不完全覆盖中间层的外表面，焊层只要能够通过中间层改善与主体连接的紧密度、并起到焊接支撑件与电路板的作用即可。因此同 理，焊层也可同时覆盖中间层的外表面和主体的外表面，如中间层形成于主体的第一端面且覆盖第一端面的一部分时，焊层可以同时形成于中间层的外表面及主体的第一端面。

上述的支撑件10通过覆盖一层焊层130，支撑件10可通过软钎焊与电路板连接，因此支撑件10可适用表面贴装技术，进行大批量安装，从而显著提升了安装效率。

此外，通过对支撑件10的主体110覆盖一层中间层150，使主体110的表面金属化，从而提高主体110与焊层130之间的润湿性，因此对主体110和焊层130材料方面的选择可进一步放宽。

如果表面贴装技术对装配件的重量有限制，主体110可选用密度小、硬度高的陶瓷材料，在不超出重量限制的前提下，制成大尺寸的支撑件10。

一实施方式的支撑件10的制备方法，包括以下步骤：

步骤S910、在主体110的至少部分表面形成中间层150使主体110的部分表面金属化。

中间层150与主体110的表面紧密结合，主体110的被覆盖的表面变为一层金属，主体110与中间层150结合的这一结构在此称为金属化。

主体110可采用陶瓷、玻璃、塑料、金属等硬度高的材料。

中间层150可采用镍、钼、钨、铼等质硬、延展性好的金属材料。

中间层150可通过印刷或电沉积的方式覆盖到主体10的表面。

可以理解，如果支撑件10不需要中间层150，该步骤是可省略的。

具体在本实施方式中，主体110采用陶瓷，中间层150采用金属镍，中间层150通过丝网印刷的方式制备，制备中间层具体包括以下步骤：

步骤S911、在主体110的第一端面112丝网印刷一层金属镍浆，得到中间层150。

步骤S912、将形成有中间层150的主体110进行干燥。 

可以理解，干燥步骤是可省略的。

步骤S913、将形成有中间层150的主体110进行烧结。 

烧结可提高主体110的致密性和硬度，且中间层150与主体110通过烧结 可形成紧密结合的致密体。

可以理解，烧结步骤是可省略的。

优选的，烧结在保护性气体氛围中进行。保护性气体选自氮气、二氧化碳和稀有气体中的至少一种。稀有气体包括氦气、氖气、氩气等。

为使烧结的效果更好，可将烧结分四个阶段进行。烧温在1000℃以内为升温段。烧温从1000℃至最高烧温为高温段，最高烧温一般在1250～1320℃。烧温达到最高烧温后进入保温段，保温段保持最高烧温2～3h。保温段结束后进入降温段，实际操作中降温至可进行下一步骤即可。

步骤S914、对中间层150进行抛光。 

抛光可除去中间层150的气孔、腐蚀痕、砂眼等缺显，使中间层150的表面平整光滑，避免焊层130覆盖在中间层150表面后，焊层130呈现多孔性，或产生毛刺和结瘤，焊层130表面的平整度会影响软钎焊连接的稳固性。

可以理解，抛光步骤是可省略的。

步骤S920、在中间层150的表面形成焊层130。

焊层130可采用锡、锡基合金、铋基合金、银基合金等，可作为软钎焊的钎料使用的金属。

焊层130可通过电沉积的方式覆盖到中间层150的表面。

具体在本实施方式中，通过电沉积的方式，将主体110的第一端面112放入沉积液中，在第一端面112沉积形成一层焊层130。

需要说明的是，若没有中间层，则直接在主体110的表面形成焊层130。

上述的支撑件10制备方法均步骤较少，且各步骤均可采用机械化作业。由于上述支撑件10是应用表面贴装技术作业。上述的支撑件10从生产制备到焊接安装可完全自动化，因此也有效提高电路板的生产效率。

根据上述支撑件10的制备方法的说明，以下列举两个具体实施例补充说明。

实施例1

主体110选用陶瓷材料。

通过丝网印刷方式在主体110的第一面111印刷一层金属镍浆，得到中间层 150。

印刷完成后将主体110置入烘炉内5分钟，温度保持在80℃。

将烘干后的主体110置入气氛保护隧道炉，在氦气氛围中进行烧结预处理。烧结温度如下：

阶段	升温段	高温段	保温段	降温段
					升(降)温速率	2℃/min	4℃/min	——	-4℃/min

其中，1000℃以内为升温段。1000℃以上为高温段。1300℃为高温段的最高烧温，升至最高烧温时进入保温段，保温段保持最高烧温，持续2.5小时。降温段将温度降至常温。

烧结完成后，主体110与中间层150形成致密体。 

将上述烧结完成的主体110放入抛光机中抛光，转速150r/min，抛光至少10分钟。

完成抛光后，将主体110进行电沉积，在金属镍中间层150的表面沉积一层金属锡，得到焊层130。

由此完成支撑件10的制备。

实施例2

主体110选用玻璃材料。

通过电沉积方式在主体110的第一面111沉积一层金属钼，得到中间层150。

印刷完成后将主体110置入烘炉内5分钟，温度保持在110℃。

将烘干后的主体110置入气氛保护隧道炉，在二氧化碳氛围中进行烧结预处理。烧结温度如下：

阶段	升温段	高温段	保温段	降温段
					升(降)温速率	2.5℃/min	5℃/min	——	-4.5℃/min

其中，1000℃以内为升温段。1000℃以上为高温段。1320℃为高温段的最高烧温，升至最高烧温时进入保温段，保温段保持最高烧温，持续3小时。降温段将温度降至常温。

烧结完成后，主体110的第一面111的中间层150与外表面紧密贴合。

将上述烧结完成的主体110放入抛光机中抛光，转速250r/min，抛光8分钟。

完成抛光后，将主体110进行电沉积，在金属钼中间层150的表面沉积一层锡基合金，得到焊层130。

由此完成支撑件10的制备。

实施例3

主体110选用塑料材料。

通过电沉积方式在主体110的第一面111沉积一层金属钨，得到中间层150。

印刷完成后将主体110置入烘炉内5分钟，温度保持在100℃。

将烘干后的主体110置入气氛保护隧道炉，在氮气氛围中进行烧结预处理。烧结温度如下：

阶段	升温段	高温段	保温段	降温段
					升(降)温速率	2.3℃/min	4℃/min	——	-4.2℃/min

其中，1000℃以内为升温段。1000℃以上为高温段。1300℃为高温段的最高烧温，升至最高烧温时进入保温段，保温段保持最高烧温，持续3小时。降温段将温度降至常温。

烧结完成后，主体110的第一面111的中间层150与外表面紧密贴合。

将上述烧结完成的主体110放入抛光机中抛光，转速200r/min，抛光8分钟。

完成抛光后，将主体110进行电沉积，在金属钨中间层150的表面沉积一层铋基合金，得到焊层130。

由此完成支撑件10的制备。

实施例4

主体110选用铜金属。 

将主体110进行电沉积，在主体110的表面沉积一层铜-银合金，得到焊层130。

由此完成支撑件10的制备。

以上所述实施例仅表达了本发明的一种或几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对本发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。因此，本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。

Claims (10)

1.一种用于电路板的支撑件，其特征在于，包括主体，所述主体的至少部分外表面由焊层覆盖。

2.根据权利要求1所述的用于电路板的支撑件，其特征在于，所述主体具有第一端面、第二端面及位于第一端面和第二端面之间的侧面，所述焊层覆盖所述第一端面。

3.根据权利要求1或2所述的用于电路板的支撑件，其特征在于，还包括中间层，所述中间层夹设于所述主体的外表面和焊层之间，所述中间层用于使所述主体的表面金属化。

4.一种用于电路板的支撑件的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：

在主体的至少部分外表面形成一层焊层构成支撑件。

5.根据权利要求4所述的用于电路板的支撑件的制备方法，其特征在于，所述主体的至少部分外表面覆盖一层焊层之前还包括步骤：在所述主体的至少部分外表面覆盖一层中间层得到至少部分表面金属化的主体，所述焊层形成于所述中间层的表面。

6.根据权利要求4所述的用于电路板的支撑件的制备方法，其特征在于，所述焊层由电沉积形成。

7.根据权利要求5所述的用于电路板的支撑件的制备方法，其特征在于，所述中间层由印刷或电沉积形成。

8.根据权利要求5所述的用于电路板的支撑件的制备方法，其特征在于，在所述主体的至少部分外表面覆盖一层中间层的步骤之后及在所述主体的至少部分外表面覆盖一层焊层之前还包括步骤：对所述至少部分表面金属化的主体进行烧结。

9.根据权利要求5所述的用于电路板的支撑件的制备方法，其特征在于，所述中间层的制备包括以下步骤：

在所述主体的所述第一端面覆盖一层中间层；

将形成有所述中间层的所述主体进行干燥；

将形成有所述中间层的所述主体进行烧结；

对所述中间层进行抛光。

10.根据权利要求5所述的用于电路板的支撑件的制备方法，其特征在于，所述主体的材料选自陶瓷、玻璃、塑料和金属中的一种，所述中间层的材料选自镍、钼、钨和铼中的一种，所述焊层的材料选自锡、锡基合金、铋基合金和银基合金中的一种。