WO2008022530A1

WO2008022530A1 - Brasure à l'étain et procédé de soudure par presse chauffante l'utilisant

Info

Publication number: WO2008022530A1
Application number: PCT/CN2007/002262
Authority: WO
Inventors: Poshan Huang
Original assignee: Poshan Huang
Priority date: 2006-08-17
Filing date: 2007-07-26
Publication date: 2008-02-28
Also published as: CN101125396A

Description

锡膏及其应用于热压焊接的方法技术领域

本发明涉及一种锡膏的结构及使用该锡膏进行热压焊接的方法，特别是涉及一种具有支撑体，可降低锡膏溢流现象，防止焊锡之间彼此连接，而能有效避免短路现象发生，并符合集成整合化要求的锡膏及使用该锡膏进行热压焊接的方法。背景技术

随着资讯时代的来临，资讯时代正带领着我们走向科技时尚新潮的尖端。同时，随着通讯产品的日新月异，带动了消费性电子产品的兴起，使得个人电脑、个人通讯系统、数字电子通讯等产品在全球的销售量年年不断增加。因此，在电路板上整合不同电子零件对所制造的电子产品而言更加重要。而且，由于携带型资讯电子产品与移动通讯产品朝着轻薄短小，多功能，高可靠度与低价化的趋势发展，在电子产品的电路设计也必须朝集成整合化方向迈进。

热压机被广泛的应用于工业上软性电路板 (Flexible Pr inted Ci rcui t, FPC)、电路板（Pr inted Circui t Board, PCB)等电子产品之间的焊接，以实现彼此间的机械及电性连接。热压机一般分为恒温式和脉冲式两种型式。然而，无论是恒温式或脉冲式的热压机，影响制程品质的主要控制参数都是温度、压力、加热时间这三项。热压机均是通过一定时间的加温加压熔化锡膏以实现上下预焊接的两个介面的接合，然后再进行冷却，凝固锡膏，上下两介面靠锡膏完成固定。对热压机工作制程中控制参数的控制有三个目的： 1、要让锡膏达到与介面完全接合； 2、锡膏的厚度要超过某一临界值，以使锡层有足够的强度； 3、锡膏不可溢出过多，以免与临近的线路形成短路。

热压机进行热压时，将在压头上设定特定温度、压力与工作时间。温度通常要高于锡膏的熔点，太低的温度无法使锡膏与介面完全接触。然而，过高的温度会使锡膏流动性过大， ]起锡膏溢流而形成短路。

另外，热压机将根据多次实验的最佳状况设定一最适合的压力值，然而压力过低时，锡膏与介面无法有效接触。压力过高时，锡膏容易溢流，使得锡层的厚度降低。

再者，热压机亦是根据多次实验的最佳状况设定一最适合时间值，若时间过短则锡膏尚未熔化，未与介面形成良好的接触，将可能形成断路。由于热压机工作时，其时间、压力、温度的设定偏差将可能导致锡膏溢流引起短路，或者未形成良好的连接介面，造成接触不良。

然而为了符合资讯时代对集成（积体)整合化的要求，电子零件必须相当紧密地设置在电路板上，使得电路板上与各电子零件端子对应的焊垫也需要设计得相当接近。于是，当将电子零件焊接至电路板时，经常因为电子零件的焊垫之间非常接近，引起焊垫之间溢流的焊锡彼此相连接,从而使得造成短路现象的问题更加突出。

由此可见，上述现有的锡膏及应用于热压垾接的方法在产品结构、加工方法与使用上，显然仍存在有不便与缺陷，而亟待加以进一步改进。为了解决上述存在的问题，相关厂商莫不费尽心思来谋求解决之道，但长久以来一直未见适用的设计被发展完成，而一般产品及方法又没有适切的结构及方法能够解决上述问题，此显然是相关业者急欲解决的问题。因此如何能创设一种新的锡膏及其应用于热压焊接的方法，实属当前重要研发课题之一，亦成为当前业界极需改进的目标。

有鉴于上述现有的锡膏及应用于热压焊接的方法存在的缺陷，本发明人基于从事此类产品设计制造多年丰富的实务经验及专业知识，并配合学理的运用，积极加以研究创新，以期创设一种新的锡膏及其应用于热压焊接的方法，能够改进一般现有的锡膏及应用于热压焊接的方法，使其更具有实用性。经过不断的研究、设计，并经反复试作样品及改进后，终于创设出确具实用价值的本发明。发明内容

本发明的目的在于，克服现有的锡膏存在的缺陷，而提供一种新型结构的锡膏，所要解决的技术问题是使其提供一种可以减低锡膏溢流的锡膏，非常适于实用。

本发明的另一目的在于，克服现有的热压焊接的方法存在的缺陷，而提供一种新的热压焊接的方法，所要解决的技术问题是使其提供一种可以减低锡膏溢流的热压焊接方法，从而更加适于实用。

本发明的目的及解决其技术问题是采用以下技术方案来实现的。依据本发明提出的一种锡膏，其包括锡粉及至少一支撑体，该支撑体及该锡粉以一定比例混合。

本发明的目的及解决其技术问题还可釆用以下技术措施进一步实现。前述的锡膏，其中所述的锡粉的成分是为锡金属，或是选自下列群组中的至少两种金属以上所组成的合金：锡、银、铜、铅、铋、锑、锌、镉、铟、铁、镍、锗与金。

前述的锡膏，其中该锡膏还包括一助焊剂，该支撑体、该锡粉及该助焊剂以一定比例混合。

前述的锡膏，其中所迷的支撑体能耐的温度高于该锡粉熔化的温度，或能够耐 130摄氏度以上的温度。

前述的锡膏，其中所迷的支撑体具有一定的宽度或高度,该宽度或高度根据压合后欲实现的锡膏厚度设定。

前述的锡膏，其中所述的支撑体为一条状物。

前述的锡膏，其中所述的支撑体为一固态粒子，其中该固态粒子为玻璃球、金属球及工程塑胶球中的一种或多种。

本发明的目的及解决其技术问题还采用以下技术方案来实现。依据本发明提出的一种热压焊接方法，其包括以下步骤：提供一热压机，其具有承载体，及一压头；提供二预进行热压焊接的工件，设置于该热压机的该承载体上并定位；设置至少一支撑体于该热压机的该压头的压合范围内；涂布锡膏于工件的焊接介面上，其中该锡膏包括锡粉与助焊剂；以及移动该热压机的该压头热压该二工件的焊接介面，熔化该锡膏以接合二焊接介面，其中该支撑体支撑该压头，以提供一空间容纳熔化的该锡膏。

本发明的目的及解决其技术问题还可采用以下技术措施进一步实现。前述的热压焊接方法，其进一步包括冷却步骤，冷却步骤即冷却二工件的二焊接介面，凝固锡膏，电性及机械连接二工件的上下二焊接介面。

前述的热压焊接方法，其中所述的锡粉的成分是为锡金属，或是选自下列群组中的至少两种金属以上所组成的合金:锡、银、铜、铅、铋、锑、锌、镉、铟、铁、镍、锗与金。

前述的热压焊接方法，其中所述的支撑体能耐的温度高于该锡粉熔化的温度，或能够耐 1 30摄氏度以上的温度。

前述的热压焊接方法，其中所述的支撑体具有一定的宽度或高度，该宽度或高度根据压合后欲实现的锡膏厚度设定。

前述的热压悍接方法，其中所述的支撑体是预先混合于该锡膏之中，其中该支撑体、该锡粉及该助焊剂是以一定比例混合。

前述的热压焊接方法，其中所述的支撑体为一条状物，该条状物通过先涂布均匀混合的锡粉与助焊剂后，将其散布于均匀混合的锡粉与助焊剂上。

前述的热压焊接方法，其中所述的支撑体为一固态粒子，其中该固态粒子为玻璃球、金属球及工程塑胶球中的一种或多种，掺杂于均匀混合的锡粉与助焊剂中。

前述的热压焊接方法，其中所述的支撑体是预先设置于所述的二工件其中之一的焊接介面上，或以一体成形的方式形成于所述的二工件其中之一的垾接介面上。

本发明与现有技术相比具有明显的优点和有益效果。由以上技术方案可知，本发明的主要技术内容如下：

为了达到上述目的，依据本发明提出一种锡膏，其结构包括锡粉，助焊剂以及一支撑体，该支撑体、该锡粉及该助焊剂以一定比例均匀混合。

在本发明锡膏的一较佳实施例中，上述的支撑体能耐的温度高于该锡粉熔化的温度；较佳的，该支撑体至少能够耐 130摄氏度以上高温。

在本发明锡膏的又一较佳实施例中，上述的支撑体具有一定的宽度或高度，该宽度或高度根据压合后欲实现的锡膏厚度设定。

另外，为了达到上述目的，本发明又提出一种热压焊接方法，该方法包括以下步骤：步骤 1 : 提供一热压装置，该热压机具有承载体，以及一压头；步 2 : 提供预进行热压焊接的二工件，设置于该热压装置的承载体上并定位；步骤 3: 涂布锡膏及一支撑体于工件的焊接介面，该锡膏包括锡粉与助焊剂，该支撑体是可以事先与该锡膏混合后使用，亦可以先后涂布于工件的焊接介面，其中该支撑体、该锡粉及该助焊剂是以一定比例均匀混合；步骤 4: 利用热压机的压头热压该二工件的焊接介面，熔化锡膏接合焊接介面，其中该锡膏的支撑体支撑于二焊接介面之间。

在本发明热压焊接方法的一较佳实施例中，该热压焊接方法进一步包括一冷却步骤，即冷却二工件的二焊接介面，凝固锡膏，连接二工件。

借由上述技术方案，本发明锡膏及其应用于热压焊接的方法至少具有下列优点及有益效果：本发明锡膏及热压焊接方法通过利用具有支撑体的锡膏提供支撑锡膏的空间，可实现锡膏在熔化后，受到压头的压力时，支撑体能够在两焊接介面之间维持一个固定的高度，以容纳支撑体在此空间存留。藉此，该支撑体可大幅减低温度、压力和时间的交互影响，即可以减低温度过高时锡膏的流动性，避免锡膏溢流而形成短路；另外，也可减低时间过长或压力过高时锡膏容易溢流，防止锡层厚度降低。因此，本发明锡膏在热压焊接过程中，可降低锡膏溢流的现象，防止焊锡之间彼此连接，进而能够有效的避免短路现象发生，符合资讯时代对集成 (积体)整合化的要求。

综上所述，本发明是有关一种锡膏及其应用于热压焊接的方法。该锡膏，包括裼粉，助焊剂及一支撑体，该支撑体散布于该锡粉与助烊剂中。本发明提供的锡膏及其热压悍接方法可广泛应用于 FPC与 FPC的锡焊接合，或者 FPC与 PCB的锡焊接合,且利用本发明的掺杂支撑体的锡膏，可以以压焊的方式进行元件与 PCB之间的接合。本发明具有上述诸多优点及实用价值，其不论在产品结构、加工方法或功能上皆有较大改进，在技术上有显著的进步，并产生了好用及实用的效果，且较现有的锡膏及其热压焊接方法具有增进的突出功效，从而更加适于实用，诚为一新颖、进步、实用的新设计。

上述说明仅是本发明技术方案的概述，为了能够更清楚了解本发明的技术手段，而可依照说明书的内容予以实施，并且为了让本发明的上述和其他目的、特征和优点能够更明显易懂，以下特举较佳实施例，并配合附图，详细说明如下。附图的简要说明

无实现发明的最佳方式

为更进一步阐述本发明为达成预定发明目的所釆取的技术手段及功效，以下结合附图及较佳实施例，对依据本发明提出的锡膏及其应用于热压焊接的方法其具体实施方式、结构、方法、步驟、特征及其功效，详细说明如后。

有关本发明的前述及其他技术内容、特点及功效，在以下配合参考图式较佳实施例的详细说明中将可清楚的呈现。通过具体实施方式说明，当可对本发明为达成预定目的所采取的技术手段及功效得一更加深入且具体的了解，然而所附图式仅是提供参考与说明之用，并非用来对本发明加以限制。

由于温度、时间、压力这三者同时都对热压后的产品品质有重要的影响，三个参数彼此又有交互作用，要得到良好的制程品质，通常要借助

Des ign Of Exper iment (DOE)之类的实计画法，以多次的实验，取得三个参数间最佳的搭配。

本发明第一实施例的锡膏，包括锡粉、助焊剂以及一支撑体。其中：上述的锡粉，其成分是为锡金属，或是选自下列群组中的至少两种金属以上所組成的合金：锡、银、铜、铅、铋、锑、锌、镉、铟、铁、镍、锗与金。

上述的助焊剂，包括松香，化学溶剂，催化剂及添加剂；其中：该松香，用于成形成保护膜增加粘度。

该化学溶剂，用于分解化学物，在预热过程中蒸发控制粘度及流动性。该催化剂，用于清除氧化物，用于分解金属表面氧化物促进温润作用。该添加剂，用于控制锡膏的稳定性，调节粘度。

上述的支撑体，是一条状物或是一固态粒子，例如：玻璃球、金属球、工程塑胶球等等。该支撑体能耐的温度高于该锡粉熔化的温度；较佳的，该支撑体至少能够耐 130摄氏度以上的高温，其具有一特定的大小（高度或宽度），该大小根据压合后欲实现的锡膏厚度设定，即该固态粒子略大于该欲实现的锡膏厚度，且其大小的设定亦可根据固态粒子的不同材料的弹性形变能力进行调整。该锡膏，用以实现锡膏在熔化后，受到压头的压力时，支撑体能在两预接合介面之间维持一个固定的高度，该支撑体为具有刚性或一定弹性，以容纳熔化锡膏在此空间存留。藉此，该支撑体可以大幅减低温度、压力和时间的交互影响，即能够减低温度过高时锡膏流动性、避免锡膏溢流而形成短路；也可以减低时间过长或压力过高时锡膏容易溢流，防止锡层厚度降低。

该支撑体可以通过各种方式形成于锡膏中，例如：当该支撑体为固态粒子时，可以通过掺杂的方式将固态粒子掺杂入均匀混合的锡粉与助焊剂之中；当该支撑体为一条状物时，其可以通过涂布均勾混合的锡粉与助焊剂后，将条状物散布于均匀混合的锡粉与助焊剂上。

本发明的第二实施例提供一种热压焊接方法，该热压焊接方法包括以下步骤：

步驟 1 : 提供一热压装置，该热压装置可以是一恒温式热压机或是一脉冲式热压机，该热压机具有二承载体，一压头及一冷却装置；

步骤 2 : 提供二预进行热压焊接的工件，分别设置该二工件于热压装置的二承载体并进行相对定位；

步骤 3: 涂布锡膏于工件的焊接介面上，并设置至少一支撑体于该热压机的该压头的压合范围内，其中该锡膏包括锡粉与助焊剂；较佳的，该支撑体可以预先以一定比例混合于锡骨及助焊剂之中。该支撑体是一条状物或是一固态粒子，如：玻璃球、金属球、工程塑胶球等等。该支撑体能耐的温度高于该锡粉熔化的温度，较佳的，该支撑体至少能够耐 1 30摄氏度以上的高温，其具有一特定的大小（高度或宽度），该大小根据压合后欲实现的锡膏厚度设定，即该固态粒子略大于该欲实现的锡膏厚度，且其大小的设定亦可根据固态粒子的不同材料的弹性形变能力进行调整。其中，当该支撑体为固态粒子时，可以通过掺杂的方式将固态粒子掺杂入均匀混合的锡粉与助焊剂；当该支撑体为一条状物，其可以通过先涂布均勾混合的锡粉与助焊剂后，将条状物散布于均匀混合的锡粉与助焊剂上；另外，支撑体可以预先设置于该热压机的该压头的压合范围内或预先设置于上述二工件其中之一的焊接介面上，亦可以事先以一体成形的方式形成于上述二工件其中之一的焊接介面上；

步骤 4 : 进行热压；移动热压机的压头于二工件上，通过一定时间的加温加压熔化锡膏，以实现二工件上下的两个焊接介面的接合；

步骤 5 : 进行冷却；移去热压机的压头，通过冷却装置冷却二工件的二焊接介面，凝固锡膏，二工件的上下二焊接介面通过锡膏完成机械及电性连接。

本发明的热压焊接方法，通过利用支撑体用以提供支撑锡膏的空间，以实现锡膏在熔化后，受到压头的压力时，支撑体能在两焊接介面之间，维持一个固定的高度，以容纳熔化锡膏在此空间存留，因此，支撑体可以预先混合于锡膏中，亦可直接设置于热压机的压头的压合范围内，皆可以实施。藉此，该支撑体能够大幅减低温度、压力和时间的交互影响，即可以减低温度过高时锡膏的流动性，避免锡膏溢流而形成短路；也可以减低时间过长或压力过高时锡膏容易溢流，防止锡层厚度降低。

籍由本发明提供的锡膏或热压方法，该热压机的压力设定，只要大于某一临界压力，足以将两介面与此支撑体完全接触即可，过高的压力也不会影响支撑体替锡膏维持的空间。

并且，该热压机在工作时的时间设定，只要大于某一临界时间，足以让锡膏充分流动到欲接合的整个介面即可，过长的时间，也不会因为压头的压力导致锡膏溢流而短路。温度设定要高于熔点，并使锡膏足以与介面完全接触即可，过高的温度亦不会造成溢流。

本发明提供的锡膏或热压焊接方法，可以应用于 FPC与 FPC的锡焊接合,或者在 FPC与 PCB的锡焊接合等电性元件的电性及机械连接,且利用本发明的掺杂支撑体的锡膏，可以以压焊的方式进行元件与 PCB之间的接合。

以上所述，仅是本发明的较佳实施例而已，并非对本发明作任何形式上的限制，虽然本发明已以较佳实施例揭露如上，然而并非用以限定本发明，任何熟悉本专业的技术人员，在不脱离本发明技术方案范围内，当可利用上述揭示的方法及技术内容作出些许的更动或修饰为等同变化的等效实施例，但是凡是未脱离本发明技术方案的内容，依据本发明的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化与修饰，均仍属于本发明技术方案的范围内。工业应用性

本发明是有关于一种锡膏及其应用于热压焊接的方法。该锡膏，包括锡粉、助焊剂以及一支撑体，该支撑体散布于该锡粉与助焊剂中。本发明提供的锡膏或热压焊接方法，可以应用于 PC与 FPC的锡悍接合，或者在 FPC 与 PCB 的锡焊接合等电性元件的电性及机械连接，且利用本发明的掺杂支撑体的锡膏，可以以压焊的方式进行元件与 PCB之间的接合。

本发明锡膏及热压焊接方法，通过利用具有支撑体的锡膏提供支撑锡膏的空间，可以实现锡膏在熔化后受到压头的压力时，支撑体能在两焊接介面之间维持一个固定的高度，以容纳熔化锡膏在此空间存留。藉此，该支撑体可以大幅减低温度、压力和时间的交互影响，即可以减低温度过高时锡膏流动性、避免锡膏溢流而形成短路；也可以减低时间过长或压力过高时锡膏容易溢流，防止锡层厚度降低。因此，本发明锡膏及热压焊接方法在热压焊接的过程中，可以有效的降低锡膏溢流现象，防止焊锡之间彼此连接，而可避免短路现象的发生，非常符合资讯时代对集成整合化的要求。

Claims

权利要求

1、一种锡膏，其特征在于其包括锡粉及至少一支撑体，该支撑体及该锡粉以一定比例混合。

2、根据权利要求 1 所述的锡膏，其特征在于其中所述的锡粉的成分是为锡金属，或是选自下列群组中的至少两种金属以上所组成的合金：锡、银、铜、铅、铋、锑、锌、镉、铟、铁、镍、锗与金。

3、根据权利要求 1 所述的锡膏，其特征在于其中该锡膏还包括一助焊剂，该支撑体、该锡粉及该助焊剂以一定比例混合。

4、根据权利要求 1 所述的锡膏，其特征在于其中所述的支撑体能耐的温度高于该锡粉熔化的温度，或能够耐 1 30摄氏度以上的温度。

5、根据权利要求 1 所述的锡膏，其特征在于其中所述的支撑体具有一定的宽度或高度，该宽度或高度根据压合后欲实现的锡膏厚度设定。

6、根据权利要求 1 所述的锡膏，其特征在于其中所述的支撑体为一条状物。

7、根据权利要求 1 所述的锡膏，其特征在于其中所述的支撑体为一固态粒子，其中该固态粒子为玻璃球、金属球及工程塑胶球中的一种或多种。

8、一种热压焊接方法，其特征在于其包括以下步骤：

提供一热压机，其具有承载体，及一压头；

提供二预进行热压焊接的工件，设置于该热压机的该承载体上并定位；设置至少一支撑体于该热压机的该压头的压合范围内；

涂布锡膏于工件的焊接介面上,其中该锡膏包括锡粉与助焊剂；以及移动该热压机的该压头热压该二工件的焊接介面，熔化该锡膏以接合二焊接介面，其中该支撑体支撑该压头，以提供一空间容纳熔化的该锡膏。

9、根据权利要求 8 所述的热压悍接方法，其特征在于其进一步包括冷却步骤，冷却步骤即冷却二工件的二焊接介面，凝固锡膏，电性及机械连接二工件的上下二焊接介面。

10、根据权利要求 8所述的热压焊接方法，其特征在于其中所述的锡粉的成分是为锡金属，或是选自下列群组中的至少两种金属以上所组成的合金:锡、艮、 4同、铅、铋、锑、锌、镉、铟、铁、镍、锗与金。

11、根据权利要求 8所述的热压焊接方法，其特征在于其中所述的支撑体能耐的温度高于该锡粉熔化的温度,或能够耐 130摄氏度以上的温度。

12、根据权利要求 8所述的热压焊接方法，其特征在于其中所述的支撑体具有一定的宽度或高度，该宽度或高度根据压合后欲实现的锡膏厚度设定。

13、根据权利要求 8所述的热压焊接方法，其特征在于其中所述的支撑体是预先混合于该锡膏之中，其中该支撑体、该锡粉及该助焊剂是以一定比例混合。

14、根据权利要求 8所述的热压焊接方法，其特征在于其中所述的支撑体为一条状物，该条状物是通过先涂布均匀混合的锡粉与助焊剂后，将其散布于均匀混合的锡粉与助焊剂上。

15、根据权利要求 8所述的热压焊接方法，其特征在于其中所述的支撑体为一固态粒子，其中该固态粒子为玻璃球、金属球及工程塑胶球中的一种或多种，掺杂于均匀混合的锡粉与助焊剂中。

16、根据权利要求 8所述的热压焊接方法，其特征在于其中所述的支撑体是预先设置于所述的二工件其中之一的焊接介面上，或以一体成形的方式形成于所述的二工件其中之一的焊接介面上。