TW201312667A - 快速元件附著方法 - Google Patents

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Abstract

一種快速元件附著方法，包括下列步驟：a、利用印刷、噴塗、轉印方式於散熱基材表面形成可焊錫性金屬膠層；b、透過燒烤、固化可焊錫性金屬膠層使散熱基材表面形成所需電路；c、於所需電路上塗佈錫膏與放置相關SMD表面黏著元件；d、將表面放置有相關SMD表面黏著元件的散熱基材置於內裝有液態金屬的加熱爐中，令散熱基材局部浸泡於液態金屬中，藉散熱基材將液態金屬的熱能傳導至錫膏上，利用傳導熱的溫度令錫膏熔解，使相關SMD表面黏著元件結合於電路；以及e、將結合有相關SMD表面黏著元件的散熱基材移經複數道冷卻爐中降溫；藉上述步驟，以得一快速將電路印製於陶瓷散熱體表面且同步結合電子元件的工法者。

Description

快速元件附箸方法
本發明係有關於一種將電子元件結合於陶瓷散熱體之快速元件附著方法，尤適於應用在將作動時易產生熱能的電子元件如LED晶片或類似結構結合於陶瓷散熱體者。
按，一般印刷電路板生產製程所用之迴焊爐是採用多個溫區的加熱系統，所有貼片元件安裝完成後，將進入迴焊爐。迴焊爐是採用分為多個溫區的加熱系統，由於焊錫膏以多種材質構成，溫度的不同將引起錫膏狀態的改變。在高溫區時焊錫膏變成液化狀態，貼片式元件容易與電路板焊接結合；進入較冷溫區後，焊錫膏變成固體狀態，將元件引腳和電路板牢牢連接來。迴焊爐之種類大致上區分為熱風式迴焊爐、氮氣回焊爐、laser迴焊爐與紅外線迴焊爐等。
以紅外線回焊爐為例說明，輻射體溫度約600～2200℃，一般錫膏的熔點在200～250℃，因此迴焊爐加溫都採用輻射及對流加溫方式以避免碰觸到電路板與貼片式元件，迴焊爐雖然方便將貼片式元件焊合於電路板上，但如果本身電路基材是具有熱傳功能的散熱體，那麼本身就要求具備快速散熱能力，因此會造成迴焊爐無法運用輻射及對流的加熱方式讓錫膏溫度的快速升降的矛盾現象，也就是需要長時間才能讓溫度升到錫膏熔解溫度更無法在錫膏熔解後利用冷空氣快速降溫。
由於一般貼片式元件無法承受長時間的高溫環境，如下圖所示：
上圖表示一般LED貼片式元件的迴焊要求條件，說明迴焊爐(Pre-heating)預熱溫度建議180~200℃，最長時間為120秒，而且超過220℃最長時間不得超過60秒，如果不能配合貼片式元件的加工要求條件將會破壞元件功能甚至燒毀。
本發明人有鑑於上述之缺失，期能提供一種將電子元件結合於陶瓷散熱體表面之快速元件附著方法，乃潛心研思、設計組製，以提供消費大眾使用，為本發明所欲研創之創作動機者。
本發明的主要目的，在提供一種將電子元件結合於散熱基材表面之快速元件附著方法。
本發明之次要目的，在提供一種於結合過程不會破壞電子元件之快速元件附著方法。
為達成上述目的，本發明快速元件附著方法，係包括下列步驟：
a、利用印刷、噴塗、轉印方式於散熱基材表面形成可焊錫性金屬膠層；
b、透過燒烤、固化可焊錫性金屬膠層使散熱基材表面形成所需電路；
c、於所需電路上塗佈錫膏與放置相關SMD表面黏著元件；
d、將表面放置有相關SMD表面黏著元件的散熱基材置於內裝有液態金屬的加熱爐中，令散熱基材局部浸泡於液態金屬中，藉散熱基材將液態金屬的熱能傳導至錫膏上，利用傳導熱的溫度令錫膏熔解，使相關SMD表面黏著元件結合於電路；以及
e、將結合有相關SMD表面黏著元件的散熱基材移經複數道冷卻爐中降溫。
如上所述之快速元件附著方法，步驟a散熱基材係為以電氣絕緣的陶瓷基材或塗佈有絕緣模層的金屬散熱基材。
如上所述之快速元件附著方法，陶瓷基材係為導熱陶瓷、多孔陶瓷或石墨陶瓷其中任一種。
如上所述之快速元件附著方法，步驟a可焊錫性金屬膠層係為可焊錫性銅膏(漿)或可焊錫性銀膏(漿)。
如上所述之快速元件附著方法，步驟a印刷方式係為網板印刷或鋼板印刷。
如上所述之快速元件附著方法，步驟c相關SMD表面黏著元件係為LED晶片、功率電晶體或IC集成電路其中任一種。
如上所述之快速元件附著方法，步驟e複數道冷卻爐係為由高溫冷卻、高中溫冷卻、中溫冷卻至低溫冷卻呈漸減溫度冷卻。
本發明相較於現有技術突出的優點是：
1、直接於陶瓷散熱體表面形成所需電路，無需另外結合電路板，有效防止電路板與其上電子元件受高溫損壞。
2、利用陶瓷散熱體快速導熱、散熱等優點，將陶瓷散熱體局部浸泡於錫爐中，進一步將錫爐中的熱能傳導至陶瓷散熱體表面，令電子元件透過此熱能而結合於陶瓷散熱體表面的電路者。
3、陶瓷散熱體完成電子元件結合後，係進行多階段的冷卻作業，防止陶瓷散熱體因急速冷卻而損毀者。
下面以具體實施例對本發明作進一步描述：
請參第一圖，本發明快速元件附著方法，係包含下列步驟：
a、利用印刷、噴塗、轉印方式於散熱基材表面形成可焊錫性金屬膠層；
b、透過燒烤、固化可焊錫性金屬膠層使散熱基材表面形成所需電路；
c、於所需電路上塗佈錫膏與放置相關SMD表面黏著元件；
d、將表面放置有相關SMD表面黏著元件的散熱基材置於內裝有液態金屬的加熱爐中，令散熱基材局部浸泡於液態金屬中，藉散熱基材將液態金屬的熱能傳導至錫膏上，利用傳導熱的溫度令錫膏熔解，使相關SMD表面黏著元件結合於電路；以及
e、將結合有相關SMD表面黏著元件的散熱基材移經複數道冷卻爐中降溫。
步驟a散熱基材係為以電氣絕緣的陶瓷基材，或塗佈有絕緣模層的金屬散熱基材，陶瓷基材係為導熱陶瓷、多孔陶瓷或石墨陶瓷其中任一種；可焊錫性金屬膠層係為可焊錫性銅膏(漿)或可焊錫性銀膏(漿)；印刷的方式係為網板印刷、鋼板印刷、噴塗、轉印其中任一種方式者。
請參第二圖，透過印刷、噴塗或轉印將可焊錫性金屬膠層形成於散熱基材11頂面，以100至300度之溫度燒烤、固化形成電路12，再於電路12上塗佈錫膏與放置相關SMD表面黏著元件，本實施例的相關SMD表面黏著元件係以發光二極體14為例說明，後將頂面放置有發光二極體14的散熱基材11置於內部具有液態金屬131的加熱爐13中，使散熱基材11局部浸泡於液態金屬131中，透過散熱基材11以將液態金屬131的熱能傳導至頂面的電路12，此時，發光二極體14則可透過焊錫結合於電路12，如第三圖所示。
當散熱基材11完成結合發光二極體14後，係將散熱基材11移出加熱爐13並移至高溫冷卻爐15，冷卻一段時間後再移至高中溫冷卻爐16，冷卻一段時間後再移至中溫冷卻爐17，冷卻一段時間後再移至低溫冷卻爐18，請參第四圖所示，以循序漸進的方式冷卻散熱基材11，使散熱基材11不致因急速冷卻而淬化、損壞。
請同參第五、六圖，經上述緩降溫冷卻之散熱基材11頂面的電路12另透過二導線拉設於散熱基材11的內部，散熱基材11的底部再與燈座接頭20結合，二導線並與燈座接頭20連結；再者，散熱基材11頂面的電路12並結合一透光罩19，藉此當燈座接頭20與燈座結合，發光二極體14接收電力發光時，發光二極體14所生之熱能則經由散熱基材11所逸散者。
以上所述者，僅為本發明之較佳實施例方式，並非用以限制本發明的權利範圍，任何本領域之通常知識者，在參酌本發明如上揭露之技術說明後，所進行不悖離本發明技術精神的改寫、修飾，或舉凡依本發明申請專利範圍所做之均等設計變化，均應為本案之技術所涵蓋。
a．．．利用印刷、噴塗、轉印等方式於散熱基材表面形成可焊錫性金屬膠層
b．．．透過燒烤、固化可焊錫性金屬膠層使散熱基材表面形成所需電路
c．．．於所需電路上塗佈錫膏與放置相關SMD表面黏著元件
d．．．將表面放置有相關SMD表面黏著元件的散熱基材置於內裝有液態金屬的加熱爐中，令散熱基材局部浸泡於液態金屬中，藉散熱基材將液態金屬的熱能傳導至錫膏上，利用傳導熱的溫度令錫膏熔解，使相關SMD表面黏著元件結合於電路
e．．．將結合有相關SMD表面黏著元件的散熱基材移經複數道冷卻爐中降溫
11．．．散熱基材
12．．．電路
13．．．加熱爐
131．．．液態金屬
14．．．發光二極體
15．．．高溫冷卻爐
16．．．高中溫冷卻爐
17．．．中溫冷卻爐
18．．．低溫冷卻爐
19．．．透光蓋
20．．．燈座接頭
第一圖係本發明之製造流程方塊圖。
第二圖係本發明陶瓷散熱體之俯視圖，顯示頂面形成電路。
第三圖係本發明陶瓷散熱體之俯視圖，顯示頂面電路結合發光元件。
第四圖係本發明實施例之製作流程圖，顯示陶瓷散熱體完成電子元件的結合後，進行多階段冷卻。
第五圖係本發明實施例之立體外觀圖。
第六圖係本發明實施例之元件分解圖。
a．．．利用印刷、噴塗、轉印方式於散熱基材表面形成可焊錫性金屬膠層
b．．．透過燒烤、固化可焊錫性金屬膠層使散熱基材表面形成所需電路
c．．．於所需電路上塗佈錫膏與放置相關SMD表面黏著元件
d．．．將表面放置有相關SMD表面黏著元件的散熱基材置於內裝有液態金屬的加熱爐中，令散熱基材局部浸泡於液態金屬中，藉散熱基材將液態金屬的熱能傳導至錫膏上，利用傳導熱的溫度令錫膏熔解，使相關SMD表面黏著元件結合於電路
e．．．將結合有相關SMD表面黏著元件的散熱基材移經複數道冷卻爐中降溫

Claims (7)

  1. 一種快速元件附著方法，係包括下列步驟：a、利用印刷、噴塗、轉印方式於散熱基材表面形成可焊錫性金屬膠層；b、透過燒烤、固化可焊錫性金屬膠層使散熱基材表面形成所需電路；c、於所需電路上塗佈錫膏與放置相關SMD表面黏著元件；d、將表面放置有相關SMD表面黏著元件的散熱基材置於內裝有液態金屬的加熱爐中，令散熱基材局部浸泡於液態金屬中，藉散熱基材將液態金屬的熱能傳導至錫膏上，利用傳導熱的溫度令錫膏熔解，使相關SMD表面黏著元件結合於電路；以及e、將結合有相關SMD表面黏著元件的散熱基材移經複數道冷卻爐中降溫。
  2. 如申請專利範圍第1項所述之快速元件附著方法，其中步驟a散熱基材係為以電氣絕緣的陶瓷基材或塗佈有絕緣模層的金屬散熱基材。
  3. 如申請專利範圍第2項所述之快速元件附著方法，其中陶瓷基材係為導熱陶瓷、多孔陶瓷或石墨陶瓷其中任一種。
  4. 如申請專利範圍第1項所述之快速元件附著方法，其中步驟a可焊錫性金屬膠層係為可焊錫性銅膏(漿)或可焊錫性銀膏(漿)。
  5. 如申請專利範圍第1項所述之快速元件附著方法，其中步驟a印刷方式係為網板印刷或鋼板印刷。
  6. 如申請專利範圍第1項所述之快速元件附著方法，其中步驟c相關SMD表面黏著元件係為LED晶片、功率電晶體或IC集成電路其中任一種。
  7. 如申請專利範圍第1項所述之快速元件附著方法，其中步驟e複數道冷卻爐係為由高溫冷卻、高中溫冷卻、中溫冷卻至低溫冷卻呈漸減溫度冷卻。
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