專利名稱：焊料預(yù)涂方法及電子設(shè)備用工件的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及預(yù)先使焊料附著在電子設(shè)備用工件的釬焊部分上的焊料預(yù)涂法及在工件的釬焊部上預(yù)涂有焊料的電子設(shè)備用工件。
背景技術(shù)：
一般情況下，在對印刷電路板、片狀元件、晶片元件、BGA、GSP等的集成電路部件等的電子設(shè)備用工件(以下簡稱為“工件”)進(jìn)行釬焊時，采用的方法有使釬焊部與噴流的熔融焊料接觸的波動法、和在工件的釬焊部上涂布焊膏后，用回流爐等加熱裝置對該工件進(jìn)行加熱的回流法。
波動法是在裝配了電子元器件的印刷電路板上涂布液態(tài)助焊劑，使助焊劑干燥后與噴流的熔融焊料接觸而進(jìn)行釬焊。然而這種波動法，當(dāng)釬焊部非常小時，熔融焊料不僅難以附著，即使焊料附著后也會出現(xiàn)附著量不均，導(dǎo)致后來出現(xiàn)可靠性的問題。而且，在波動法中，還需要配置向工件涂布助焊劑的涂敷器、使助焊劑干燥的同時進(jìn)行預(yù)備加熱的預(yù)熱器、使焊料熔融并噴流的焊料槽等大型設(shè)備。
回流法是將在與印刷電路板的釬焊部一致的位置上穿孔的掩膜裝配到印刷電路板上，再在掩膜上放置焊膏，用刮板(squeegee)刮勻而將焊膏填充到掩膜孔中。除去掩膜后將焊膏涂布在釬焊部上。然后用回流爐等加熱裝置進(jìn)行加熱，使焊膏熔融而進(jìn)行釬焊。在該回流法中，雖然可以使焊料附著在一定程度微小的釬焊部上，但仍然存在附著量不均的問題。另外在回流法中，必須準(zhǔn)備與工件配合的掩膜，還有當(dāng)工件微小時，為了使掩膜孔和工件的釬焊部對齊，需要花費(fèi)很大的精力。此外在該方法中，還必須準(zhǔn)備用于印刷涂布焊膏的裝置，這些裝置不僅價格昂貴，還需要保障其設(shè)置場所。
鑒于上述波動法和回流法的問題，近來開始采用一種預(yù)先使焊料附著在工件的釬焊部上的“焊料預(yù)涂法”。作為獲得焊料預(yù)涂的方法，可以采用鍍敷法(專利文獻(xiàn)1)、熱風(fēng)整平法(專利文獻(xiàn)2)、焊膏法(專利文獻(xiàn)3)、錫球法(專利文獻(xiàn)4)等。
專利文獻(xiàn)1特開平9-167883號公報專利文獻(xiàn)2特開平11-54890號公報專利文獻(xiàn)3特開平8-307047號公報專利文獻(xiàn)4特開平8-340174號公報獲得焊料預(yù)涂層的鍍敷法，是將工件浸漬于鍍敷液中，使焊料析出到工件的釬焊部上的方法，但該鍍覆法中，具有并非任何組成的焊料均能夠?qū)崿F(xiàn)的制約。即，因?yàn)殄兎蠓ㄖ械腻兎笠旱姆N類受到限制，所以不能對具有希望組成的焊料進(jìn)行預(yù)涂。另外鍍敷法還需要大量對鍍敷液進(jìn)行處理的設(shè)備，導(dǎo)致最初成本升高。再者，鍍敷法中也難以使所需量的焊料、即盡可能多的焊料附著在工件的釬焊部上。
熱風(fēng)整平法是將工件浸漬到熔融焊料中，在把工件從熔融焊料取出時，對其吹拂熱風(fēng)，將剩余的焊料吹掉的方法。該方法雖然可以通過調(diào)整熱風(fēng)對焊料的附著量進(jìn)行調(diào)整，但存在焊料附著量非常不均勻的問題。
焊膏法與所述回流法同樣，在與釬焊部一致的位置上使用被穿孔的掩膜，使工件的釬焊部與掩膜孔對齊后，在該掩膜上放置焊膏并用刮刀刮勻，之后除去掩膜對工件進(jìn)行加熱，使焊膏熔融后使焊料附著在工件的釬焊部上。但是在焊膏法中，當(dāng)工件的釬焊部微小時，使釬焊部和掩膜孔保持一致變得非常困難，導(dǎo)致經(jīng)常出現(xiàn)焊膏不能涂布在釬焊部上的問題。另外，在焊膏法中，還存在難以將焊膏填充到掩膜的微孔中，以及填充后的焊膏不能涂布在釬焊部上的問題。
錫球法是用吸附夾具吸附錫球，將其裝配到工件的釬焊部上后，用回流爐等加熱裝置對工件進(jìn)行加熱，使錫球熔融后獲得焊料預(yù)涂層的方法。該方法中如果能夠獲得具有一定大小的錫球的話，可以使焊料的附著量保持均勻，但該方法中預(yù)涂層的形狀受到限制，只能形成像焊球那樣的圓形預(yù)涂層。另外，錫球法必須事先準(zhǔn)備好指定尺寸的錫球，而制造這樣的錫球需要很大的裝置和精力，導(dǎo)致成本昂貴。再者，這種錫球法是用吸附夾具吸附錫球后，使氣體從吸附孔噴出，通過釋放錫球?qū)㈠a球裝配到工件的釬焊部上，但用吸附夾具吸附錫球時，由于靜電的作用，使多個錫球被吸附到一個孔中，或者在工件上方釋放錫球時，會出現(xiàn)在吸附孔噴出的氣體的作用下，錫球被吹跑而不能裝配在工件的釬焊部上的問題。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明正是鑒于現(xiàn)有的預(yù)涂法所存在的問題而設(shè)計(jì)的，其目的在于，提供一種無論是微小的釬焊部還是大的釬焊部都能使焊料均勻附著、且無需昂貴的設(shè)備，任何組成的焊料都能附著的焊料預(yù)涂方法及均勻附著了焊料的工件。
本發(fā)明的發(fā)明人員發(fā)現(xiàn)如下情況，而完成了本發(fā)明，即，當(dāng)在具有粘接性的部分散布粉狀物時，僅粉狀物的最下部的一層附著在粘接劑上，而且當(dāng)粉末焊料與釬焊部接觸時，熔融焊料從粘接劑向釬焊部移動并附著，但在熔融的焊料近旁不存在釬焊部時，熔融焊料的移動變難。
本發(fā)明涉及一種焊料預(yù)涂方法，其特征在于，包括A.在支承體上涂布粘接劑的工序；B.在支承體的粘接劑上無間隙地散布粉末焊料，使粉末焊料的一層與粘接劑粘合的工序；C.去除沒有粘接在支承體的粘接劑上的粉末焊料的工序；D.在工件的釬焊面上涂布助焊劑的工序；E.向支承體的粉末焊料部和工件的助焊劑涂布面施加壓力使其重合的工序；F.將重合的支承體和工件加熱到粉末焊料的熔融溫度以上，使熔融焊料附著在工件的釬焊部上的工序；G.熔融焊料附著在工件的釬焊部上后，對工件進(jìn)行冷卻使熔融焊料固化，然后除去支承體的工序；H.去除附著在工件的釬焊部以外的位置上的焊料的工序。
另外，本發(fā)明還涉及一種電子設(shè)備用工件，其特征在于，使附著在支承體的粘接劑上的粉末焊料和工件的釬焊部重合，使該粉末熔融，僅使與釬焊部對齊的位置上的焊料附著在工件的釬焊部上。
本發(fā)明具有優(yōu)良的可靠性，能夠準(zhǔn)確地將定量的焊料附著在工件的釬焊部上，而且即使是微小的工件也不會出現(xiàn)不焊等不良現(xiàn)象，另外還能使任何組成的焊料附著在釬焊部上，再者其方便之處在于，無需準(zhǔn)備像印刷法使用的掩膜和錫球法中使用的吸附夾具等與工件的釬焊部對應(yīng)的夾具。而且，由于本發(fā)明的電子設(shè)備用工件的釬焊部上均勻地附著有一定量的焊料，對該工件和其他工件進(jìn)行釬焊時，可以形成牢固的接合。


圖1是表示在支承體上涂布粘接劑的工序。
圖2是表示在粘接劑上散布粉末焊料的工序。
圖3是表示去除剩余粉末焊料的工序。
圖4是表示在工件上涂布助溶劑的工序。
圖5是表示重合支承體和工件的工序。
圖6是表示對支承體和工件進(jìn)行加熱的工序。
圖7是表示焊料固化后去除支承體的工序。
圖8是表示去除不要部分的焊料的工序。
符號說明1支承體2粘接劑3粉末焊料5工件6焊料釬焊部8助溶劑9防蝕層具體實(shí)施方式
本發(fā)明使用的支承體，即使被加熱到粉末焊料的熔點(diǎn)以上，也具有保持其形狀的耐熱性，而且優(yōu)選采用熔融焊料難以附著的材料。本發(fā)明使用的支承體優(yōu)選為鋁、不銹鋼等金屬，以及聚酰亞胺樹脂、玻璃-環(huán)氧樹脂復(fù)合材料等塑料類、復(fù)合材料類。
涂布在支承體上的粘接劑，基本上具有僅粘接固定一層粉末焊料的作用，同時在加熱壓接時，隨著構(gòu)件表面的凹凸使粉末焊料密接在釬焊部上。作為本發(fā)明使用的粘接劑，可以從常溫下具有粘合力的粘接劑和加溫后出現(xiàn)粘合力的熱熔型粘接劑中進(jìn)行選擇。粘合層的膜厚優(yōu)選為1μm以上低于50μm，但并不局限于該厚度范圍。
在本發(fā)明中，在支承體上涂布的粘接劑上，無間隙地散布粉末焊料后，對沒有被粘接劑粘接的粉末焊料進(jìn)行去除，采用的去除方法有用軟毛尖的刷子輕輕勻掃；或者用弱壓縮空氣將其吹掉；或者將支承體倒置后施加輕微振動等。此時，必須注意不能除去由粘接劑附著在支承體上的一層粉末焊料。
本發(fā)明使用的粉末焊料，可以根據(jù)所需的焊料膜厚進(jìn)行選擇。即，要求薄的焊料膜時選擇細(xì)粉末，要求厚的焊料膜時選擇粗粉末。考慮到經(jīng)濟(jì)性，使用的粉末焊料優(yōu)選為通過選擇篩眼對由廉價的霧化法制備的粉末焊料進(jìn)行分級后使用。
本發(fā)明使用的助焊劑，優(yōu)選為適量存在于工件的釬焊部上，極少存在于防蝕層面等非釬焊部上。一般情況下，工件的釬焊部低于防蝕層的頂面，所以在工件整面上涂布助焊劑后，用橡膠刮刀等將防蝕層表面的助焊劑掃落到釬焊部上，由于肯定在釬焊部上涂布助焊劑，因此熔融焊料順利地與釬焊部接合，并且在防蝕層部分中熔融焊料停滯，在高精細(xì)的釬焊部也不會發(fā)生橋接。
在本發(fā)明中，在工件的釬焊面上涂布助焊劑后，使該工件和粘接了粉末焊料的支承體重合后進(jìn)行壓接。此時的加壓壓力根據(jù)工件的表面形狀和工件面積以及壓接精度而變化，但優(yōu)選為每平方厘米1牛頓以上。另外，對工件和支承體的重合體進(jìn)行加熱時的溫度優(yōu)選為在粉末焊料的熔點(diǎn)以上。
粉末熔融后，立刻進(jìn)行冷卻去除支承體時，可以在工件的釬焊部上形成焊料。但是，在釬焊部以外的防蝕層面等上也會殘存剩余的焊料，這樣的話會在釬焊部之間形成橋接，導(dǎo)致絕緣電阻下降，因此需要去除殘余焊料。去除殘余焊料可以采用各種辦法，但優(yōu)選為清洗去除。此時進(jìn)行清洗，還可以同時去除存在于釬焊部上的助焊劑殘?jiān)瑥亩M(jìn)一步提高可靠性。而且，如果再對附著在釬焊部上的焊料的形狀進(jìn)行整理的話，還可以再次在釬焊部上涂布助焊劑后，加上加熱到焊料的熔融溫度以上并進(jìn)行冷卻的工序。
本發(fā)明中，附著在釬焊部上的焊料膜厚精度高。其理由在于粘合在支承體的粘接面上的單位面積的粉末焊料量的偏差小。所以，重合支承體和工件后對其施加壓力時，粉末焊料與釬焊部接觸，因此即使該粉末焊料熔融時，釬焊部也肯定與熔融焊料相接，使釬焊部上附著一定量的粉末焊料，從而提高膜厚精度。與釬焊部以外的防蝕層面接觸的粉末焊料也會產(chǎn)生熔融，熔融后向橫向濕潤擴(kuò)展，對此可以通過與焊料不濕潤的粘接層進(jìn)行抑制。因此，即使對高精細(xì)釬焊部的圖案也難以產(chǎn)生橋接。
實(shí)施例以下，根據(jù)附圖對本發(fā)明的預(yù)涂方法進(jìn)行說明。圖1(A)～8(H)，是表示本發(fā)明的預(yù)涂工序的說明圖。
A.在支承體上涂布粘接劑的工序；在支承體1的一面上涂布粘接劑2。
B.在粘接劑上散布粉末焊料的工序；在支承體1上涂布的粘接劑2上，以覆蓋粘接劑2的程度散布粉末焊料3…。
C.除去剩余粉末焊料的工序；用刷子4掃勻支承體1上的粉末焊料，去除沒有被粘接劑2粘合的剩余粉末焊料3…。
D.在工件上涂布助焊劑的工序；在工件5的形成有釬焊部6…的面上，用噴射通量器(spray fluxer)7涂布液狀助焊劑8。之后，根據(jù)需要也可以除去被涂布在釬焊部以外的如防蝕層9的非釬焊部上的助焊劑。
E.重合支承體和工件的工序；將工件5的助焊劑涂布面和支承體1的粉末焊料粘接面重合。此時用未圖示的擠壓機(jī)從支承體1上方向工件5和支承體1之間加壓。由于粘結(jié)劑具有追從性，對支承體1施壓時，被粘接劑2粘接的粉末焊料3…，與位于較工件5的防蝕層9更凹陷的位置的釬焊部6相接。
F.對支承體和工件進(jìn)行加熱的工序；
用未圖示的加熱裝置對工件5和支承體1的重合體進(jìn)行加熱，使沒有被支承體1的粘接劑2粘合的粉末焊料3…熔融。此時與工件5的釬焊部6接觸的粉末焊料熔融后濕潤擴(kuò)展到釬焊部6，而防蝕層9上的粉末焊料即使熔融后也會留在原處。
G.焊料固化后去除支承體的工序；如果熔融焊料附著在工件2的釬焊部6上的話，對工件2和支承體1進(jìn)行冷卻，使熔融焊料固化，在釬焊部6上形成預(yù)涂層10。之后，去除(沿箭頭方向)支承體1。
H.除去附著在多余位置上的焊料的工序；如果焊料附著在如防蝕層9的多余位置上時，如前所述，會成為導(dǎo)致橋接現(xiàn)象和絕緣電阻降低的原因，所以應(yīng)去除多余位置上的焊料。由于多余位置上的焊料被助焊劑殘?jiān)潭?，因此需要用浸漬到可以溶解助焊劑殘?jiān)那逑匆?1中進(jìn)行清洗。使用水溶性助焊劑時，優(yōu)選清洗液為溫水；使用樹脂類助焊劑時，優(yōu)選清洗液為乙醇等有機(jī)溶劑。另外，為了整理附著在釬焊部上的焊料的形狀，也可以在釬焊面上涂布助焊劑后進(jìn)行再次加熱、冷卻。
其次，如下所示，采用上述預(yù)涂方法使焊料附著在工件上。
用厚度為200μm的鋁材作為支承體，在其一側(cè)上形成10μm厚的丙烯類粘接層。以5μm為下限，15μm為上限，對通過霧化法制備的Sn-3Ag-0.5Cu粉末焊料進(jìn)行分級，使其附著在支承體的粘接面上。此時以覆蓋粘接劑的程度對粉末焊料進(jìn)行充分散布。接著，用刷子將散布在支承體上的粉末焊料掃勻后，再吹以弱壓縮空氣，將剩余的粉末焊料除去。用顯微鏡對除去剩余粉末焊料后的散布面進(jìn)行觀察，結(jié)果發(fā)現(xiàn)在粘接劑上僅附著有一層粉末焊料。形成焊料預(yù)涂層的工件為外形30×30mm的玻璃環(huán)氧樹脂基板。在玻璃環(huán)氧樹脂基板上，以200μm的間距形成3600個成為釬焊部的電極，位于該電極部近旁的防蝕層的厚度為25μm。在具有該電極的工件的面上涂布液態(tài)的水溶性助焊劑，用橡膠刮刀將被涂布在防蝕層上的助焊劑刮掉，將助焊劑充分填充到電極部中，在用橡膠刀進(jìn)行刮除的防蝕層部分上僅殘留非常薄的助焊劑層。對支承體的粉末焊料部分和工件的助焊劑涂布面進(jìn)行重合后，用沖壓機(jī)向支承體上施加100N的壓力，接著在220℃條件下加熱10秒鐘，然后進(jìn)行冷卻。從冷卻后的工件上去除支承體，用40℃的溫水清洗工件去除附著在防蝕層上的焊料。再者，為了整理附著在釬焊部上的焊料的形狀，在釬焊部上涂布助焊劑，再次加熱到焊料的熔融溫度以上，然后冷卻后用溫水進(jìn)行清洗。結(jié)果僅在工件的電極部上形成30μm±3μm的焊料預(yù)涂層。
工業(yè)上的應(yīng)用可能性本發(fā)明不僅可以在像印刷電路板等較大的電子部件上，還可以在具有電極直徑為0.2mm以下的微小釬焊部的晶片和CSP等的布線部或電極部上，形成具有高精度膜厚的焊料預(yù)涂層。
權(quán)利要求
1.一種焊料預(yù)涂方法，其特征在于，包括A.在支承體上涂布粘接劑的工序；B.在支承體的粘接劑上無間隙地散布粉末焊料，使粉末焊料的一層與粘接劑粘合的工序；C.去除沒有粘接在支承體的粘接劑上的粉末焊料的工序；D.在工件的釬焊面上涂布助焊劑的工序；E.向支承體的粉末焊料粘接面和工件的助焊劑涂布面施加壓力，使其重合的工序；F.將重合的支承體和工件加熱到粉末焊料的熔融溫度以上，使熔融焊料附著在工件的釬焊部上的工序；G.熔融焊料附著在工件的釬焊部上后，對工件進(jìn)行冷卻使熔融焊料固化，然后除去支承體的工序；H.去除附著在工件的釬焊部以外的位置上的焊料的工序。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的焊料預(yù)涂方法，其特征在于，所述粘接劑在常溫或常溫以上的溫度下具有粘接性。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的焊料預(yù)涂方法，其特征在于，所述支承體從至少具有焊料熔點(diǎn)以上的耐熱性的材料中選擇。
4.根據(jù)權(quán)利要求1、3所述的焊料預(yù)涂方法，其特征在于，所述支承體從金屬類、陶瓷類、塑料類材料中選擇。
5.一種電子設(shè)備用工件，其特征在于，使附著在支承體的粘接劑上的粉末焊料和工件的釬焊部重合，使該粉末焊料熔融，僅使與釬焊部對齊的位置上的焊料附著在工件的釬焊部上。
全文摘要
作為使焊料預(yù)先附著在印刷電路板、片狀元件、晶片等電子設(shè)備用工件的釬焊部上的預(yù)涂法，可以舉出鍍敷法、熱風(fēng)整平法、焊膏法、錫球法等。在這些現(xiàn)有的預(yù)涂法中，會出現(xiàn)釬焊部上的焊料附著不均，焊料不能完全附著，以及需要大型設(shè)備和大量工數(shù)等問題。本發(fā)明的目的在于，提供一種能夠進(jìn)行均勻涂布的、不僅不會產(chǎn)生不良現(xiàn)象，還可以用簡易設(shè)備進(jìn)行預(yù)涂的方法以及均勻涂布有焊料的工件。本發(fā)明的問題解決方法在于，在支承體上涂布的粘接劑上散布較多的粉末焊料，然后除去沒有被粘接劑粘接的剩余粉末焊料。接著，加壓使粉末焊料散布面與涂布有助焊劑的工件重合，加熱后使焊料附著在釬焊部上。
文檔編號H05K3/34GK101084083SQ20048004465
公開日2007年12月5日 申請日期2004年12月20日 優(yōu)先權(quán)日2004年12月20日
發(fā)明者倉本武夫, 鶴田加一 申請人:千住金屬工業(yè)株式會社