專利名稱：將具有焊接盤的電子組件焊接到襯底上的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種將具有焊接盤的電子組件焊接到襯底上的焊接方法。
背景技術(shù)：
當(dāng)將電子組件安裝到襯底上時(shí)，焊接方法廣泛地用作接合手段。已知的一種這樣的傳統(tǒng)焊接手段在于在電子組件上利用焊料形成金屬盤以充當(dāng)接合電極。由于近年來電子組件的尺寸減小且緊湊的安裝上的進(jìn)步而引起的用于焊接接合的盤尺寸的微型化，不可避免地，即使在同一電子組件上形成的焊接盤中，焊接盤也會(huì)發(fā)生尺寸變化。因此，非常可能地，如果某些焊接盤的尺寸小于其他焊接盤，則當(dāng)將電子組件置于襯底上時(shí)，焊接盤與襯底上的電路電極之間會(huì)存在間隙。
當(dāng)加熱焊接盤進(jìn)行焊接，而以上述方式間隙保持開的狀態(tài)時(shí)，在所有焊接盤與電路電極的表面相接觸之前，處于液體狀態(tài)下的熔化的焊接盤可能冷卻并固化，從而引起了焊料的不完全接合。存在已知來防止這樣的焊接缺陷的焊接接合方法，其中當(dāng)利用焊接盤來進(jìn)行焊接接合時(shí)，向焊接接合部分提供包含金屬粉末的金屬膠體，諸如其熔點(diǎn)高于構(gòu)成焊接盤的焊料的熔點(diǎn)的銀。例如，在日本專利待審公開No.2000-114301中公開了這樣的焊接接合方法。
根據(jù)該方法，焊接盤的熔化焊料流到并擴(kuò)散到金屬粉末的表面上，該金屬粉末在焊接盤加熱過程中熔化的時(shí)刻下保持為固態(tài)，從而使熔化焊料到達(dá)電路電極的表面，即使存在如以上所討論的間隙時(shí)，從而提供了防止由于焊接盤和電路電極之間的間隙而引起的焊接缺陷的優(yōu)點(diǎn)。
然而，在以上所討論的傳統(tǒng)焊接方法中，金屬膠體需要包含活性劑以去除焊接盤的表面上的氧化膜，并且確保焊接盤的可濕性(wetability)，以便允許焊接盤的熔化焊料流過金屬粉末。然而，當(dāng)使用強(qiáng)活化效應(yīng)的焊劑時(shí)，會(huì)出現(xiàn)以下的問題。
近年來，考慮到環(huán)境保護(hù)和工作過程的簡(jiǎn)化，免清潔方法已經(jīng)變?yōu)橹髁鳎摲椒ㄊ÷粤巳コ颓鍧嵱糜诤附拥暮竸┑那鍧嵾^程、或者以前所采用的在焊接接合過程之后利用清潔劑完成的工作。在該免清潔方法中，在焊接期間所提供的焊劑完整地保留在焊接接合部分上。如果在該過程中留下的焊劑是非?；钚缘模瑒t趨向于可能由于殘余焊劑所引起的襯底上的電路電極的腐蝕，促使絕緣特性的惡化。如所述的，傳統(tǒng)的焊接方法具有引起諸如焊接缺陷和絕緣特性惡化等麻煩的問題。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明涉及一種將具有焊接盤的電子組件焊接到襯底上的電極上的方法，并且所述方法包括步驟將包含金屬粉末的焊劑擴(kuò)散為具有平滑平面的平臺(tái)上的膜狀形式；將焊接盤壓向由膜狀形式的焊劑覆蓋的平滑平面的一部分以使金屬粉末嵌入焊接盤的表面；在將焊接盤與電極對(duì)準(zhǔn)的同時(shí)，將嵌入有金屬粉末的焊接盤設(shè)置在襯底上；以及加熱襯底以使焊接盤熔化，并且通過使熔化的焊料沿金屬粉末的表面流動(dòng)且擴(kuò)散，將熔化的焊料引導(dǎo)到襯底上的電極上。
根據(jù)本發(fā)明，將嵌入有金屬粉末的焊接盤與電極對(duì)齊地設(shè)置在襯底上，并且使通過加熱襯底而熔化的焊接盤通過嵌入在焊接盤中的金屬粉末的表面流到并擴(kuò)散到襯底上的電極上，由此，本發(fā)明可以提供高質(zhì)量的焊接接合部分，而不會(huì)引起焊接缺陷和絕緣特性的惡化。


圖1是適合于根據(jù)本發(fā)明第一典型實(shí)施例的焊接方法的電子組件安裝設(shè)備的正視圖；圖2A和圖2B是示出了根據(jù)本發(fā)明第一典型實(shí)施例的焊接方法的說明圖；
圖3A和圖3B是也示出了根據(jù)同一典型實(shí)施例的焊接方法的說明圖；圖4是示出了在同一焊接方法中的焊劑傳送過程的說明圖；圖5是示出了在同一焊接方法中的焊接接合過程的說明圖；圖6A、圖6B和圖6C是根據(jù)同一焊接方法、與焊劑混合的金屬粉末的截面圖；以及圖7是適合于根據(jù)本發(fā)明第二典型實(shí)施例的焊接方法的電子組件安裝設(shè)備的正視圖。
附圖中的參考符號(hào)的含義2焊劑傳送單元4組件傳送機(jī)構(gòu)6電極組件7焊接盤7a氧化膜8傳送臺(tái)8a傳送表面8b粗糙物9橡皮刷10焊劑10a薄焊劑膜12襯底12a電極13運(yùn)動(dòng)臺(tái)14垂直壓縮機(jī)構(gòu)15組件保持頭16、160金屬粉末16a芯金屬16b表面金屬16c氧化膜41第一組件傳送機(jī)構(gòu)
42第二組件傳送機(jī)構(gòu)131第一運(yùn)動(dòng)臺(tái)132第二運(yùn)動(dòng)臺(tái)141第一垂直壓縮機(jī)構(gòu)142第二垂直壓縮機(jī)構(gòu)151第一組件保持頭152第二組件保持頭具體實(shí)施方式
下面將參考附圖來提供對(duì)本發(fā)明典型實(shí)施例的描述。
第一典型實(shí)施例圖1是適合于根據(jù)本發(fā)明第一典型實(shí)施例的焊接方法的電子組件安裝設(shè)備的正視圖；圖2A和圖2B是示出了根據(jù)本發(fā)明第一典型實(shí)施例的焊接方法的說明圖；圖3A和圖3B是也示出了同一焊接方法的說明圖；圖4是示出了在同一焊接方法中的焊劑傳送過程的說明圖；圖5是示出了在同一焊接方法中的焊接接合過程的說明圖；以及圖6A、圖6B和圖6C是在同一焊接方法中、與焊劑混合的金屬粉末的截面圖。
參考圖1，對(duì)適合于根據(jù)本發(fā)明第一典型實(shí)施例的焊接方法的電子組件安裝設(shè)備的結(jié)構(gòu)進(jìn)行描述。該電子組件安裝設(shè)備具有將具有焊接盤的電子組件安裝到襯底上的功能。該設(shè)備具有以下結(jié)構(gòu)，包括組件進(jìn)給單元1、串行設(shè)置的焊劑傳送單元2和襯底保持單元3、以及設(shè)置這些單元之上的組件傳送機(jī)構(gòu)4。
組件進(jìn)給單元1(feeder unit)設(shè)置有組件托盤5。組件托盤承載多個(gè)電子組件6，每一個(gè)具有焊接盤7、或者在其下表面上形成的凸起電極(此后簡(jiǎn)稱為“焊接盤7”)。焊接盤7由精細(xì)特定焊料球形成，利用焊料接合到電極上以進(jìn)行電子組件6的外部連接。當(dāng)形成其時(shí)，由于焊料球的尺寸變化等原因，焊接盤7的尺寸是不均勻的，因此，各個(gè)焊接盤7到其底端的高度會(huì)發(fā)生變化。這里，由于其暴露于空氣中，因此焊接盤7處于其整個(gè)表面上被氧化的狀況下(參考圖2A、圖2B、圖3A和圖3B所示的氧化膜7a)。
與組件進(jìn)給單元1相鄰地設(shè)置的焊劑傳送單元2設(shè)置有傳送臺(tái)8，該傳送臺(tái)8具有定義了傳送表面8a的平滑板。還按照以下方式設(shè)置了置于傳送表面8a之上的橡皮刷(squeegee)9其可以通過橡皮刷移動(dòng)機(jī)構(gòu)(在圖中未示出)沿傳送表面8a水平移動(dòng)。在將焊劑10提供給傳送表面8a的同時(shí)，由移動(dòng)橡皮刷9沿與傳送臺(tái)8平行的方向來執(zhí)行薄膜形成過程，以便將焊劑10擴(kuò)散為傳送表面8a上的膜狀形式且形成薄焊劑膜10a。
下面將描述焊劑10的構(gòu)成。在圖2A中，焊劑10是作為添加劑混合到由樹脂材料(諸如溶解到溶劑中的松脂)制成的高粘度的液體基體中的活性劑和金屬粉末16的混合物。為了去除在焊接盤7的襯底上形成的氧化膜7a而添加該活性劑，并且通常將有機(jī)酸和類似物質(zhì)用作去除這樣的氧化膜的用途。在這里的該實(shí)施例中，將低活性的物質(zhì)用作活性劑以避免在焊接之后進(jìn)行清潔的需要。
需要的是，用于金屬粉末16的材料具有諸如熔點(diǎn)高于用于焊接盤7的焊料的熔點(diǎn)的特性，在空氣環(huán)境下，其不會(huì)在金屬粉末16的表面上產(chǎn)生氧化膜，并且對(duì)構(gòu)成焊接盤7的焊料而言具有較好的可濕性，從而允許熔化的焊接盤7處于焊料的流動(dòng)狀態(tài)以流到并容易地?cái)U(kuò)散到金屬粉末16的表面上。
更具體地，使金屬粉末16包含金、銀和鈀中的至少一個(gè)，每一個(gè)具有90％或更高的純度。換句話說，金屬粉末16包含90％或更高純度的金、銀或鈀中的單一元素?？蛇x地，金屬粉末16可以包含金、銀和鈀中的兩種元素的任意組合，每一個(gè)均具有90％或更高的純度?；蛘撸饘俜勰?6可以包含金、銀和鈀所有這三種元素，每一個(gè)均具有90％或更高的純度。
對(duì)這些金屬進(jìn)行處理以便形成金屬箔的鱗狀(片狀)碎片，并且將其混合到焊劑10的基體中。這里所需要的是，金屬粉末16的大部分尺寸處于0.05μm和20μm內(nèi)，并且混合率處于基體容積的1％到20％的范圍內(nèi)。
當(dāng)將焊劑10傳送到焊接盤7的底部時(shí)，將焊接盤7壓向覆蓋有包含金屬粉末16的焊劑膜10a的傳送表面8a，如圖2B所示。同時(shí)，具有其適當(dāng)調(diào)整后的壓縮力的圖1所示的垂直壓縮機(jī)構(gòu)14執(zhí)行變平過程，通過利用壓縮力部分地壓扁焊接盤7的底部，形成具有均勻高度的多個(gè)焊接盤7。因此，金屬粉末16的固體碎片通過變平過程中的壓縮力部分地侵入覆蓋焊接盤7的表面的氧化膜7a，并且嵌入焊接盤7的焊接材料。
在這里的該實(shí)施例中，在傳送臺(tái)8上的傳送表面8a并非極佳的平滑平面，而是以預(yù)定粗糙度形成，在整個(gè)表面上具有細(xì)微粗糙物8b，如圖4所示，圖4示出了圖2B所示的部分“A”的放大圖。在焊接盤7的壓縮過程中，通過粗糙物8b將金屬粉末16的片斷壓向焊接盤7。因此，這些粗糙物8b幫助金屬粉末16的片狀碎片嵌入到焊接盤7中，否則，其氧化膜7a不容易透過。這樣穿透了氧化膜7a且嵌入到焊接盤7的底部中的金屬粉末16的存在能夠改進(jìn)下一回流(reflow)過程所進(jìn)行的焊接中的接合質(zhì)量，以便將熔化的焊接盤7結(jié)合到襯底12的電極12a上。
在以上結(jié)構(gòu)中，焊劑傳送單元2配置有具有平滑平面的傳送表面8a的傳送臺(tái)8和橡皮刷9，從而其構(gòu)成了薄膜形成機(jī)構(gòu)，通過將橡皮刷9沿與平滑平面平行的方向移動(dòng)，將包含金屬粉末16的焊劑10擴(kuò)散為平滑平面上的膜狀形式。此外，設(shè)置有垂直壓縮機(jī)構(gòu)14的組件傳送機(jī)構(gòu)4構(gòu)成了加壓機(jī)構(gòu)，用于將焊接盤7壓向其上形成了薄焊劑膜10a的傳送表面8a的一部分，并且使金屬粉末16嵌入焊接盤7的表面中。
在圖1中，與焊劑傳送單元2相鄰設(shè)置的襯底保持單元3設(shè)置有襯底保持臺(tái)11。襯底保持臺(tái)11在其上保持襯底12，在襯底12上表面上形成有電極12a。組件傳送機(jī)構(gòu)4具有可沿運(yùn)動(dòng)臺(tái)13按水平方向移動(dòng)的垂直壓縮機(jī)構(gòu)14。垂直壓縮機(jī)構(gòu)14設(shè)置有安裝在其下端的組件保持頭15，并且該組件保持頭15具有通過將其吸附到底面上來保持電子組件6的功能。在將組件保持頭15定位在組件進(jìn)給單元1之上的同時(shí)，驅(qū)動(dòng)垂直壓縮機(jī)構(gòu)14以向組件托盤5垂直移動(dòng)組件保持頭15，以便吸附和拾取電子組件6。
隨后，將保持電子組件6的組件保持頭15移動(dòng)到焊劑傳送單元2的位置，并且驅(qū)動(dòng)垂直壓縮機(jī)構(gòu)14以便將組件保持頭15向下移動(dòng)到在傳送表面8a上形成的薄焊劑膜10a，并且將焊接盤7壓向傳送表面8a。該運(yùn)動(dòng)將焊劑10傳送到焊接盤7的底部，并且使金屬粉末16侵入焊接盤7。在通過壓縮力變平的同時(shí)，還壓扁該焊接盤7的底部，從而使多個(gè)焊接盤7高度變得均勻。
在傳送該焊劑之后，將保持電子組件6的組件保持頭15移動(dòng)到襯底保持單元3之上的位置，并且向襯底12垂直移動(dòng)，以便與襯底12的電極12a對(duì)齊地、利用焊接盤7將電子組件6安裝在襯底12上。因此，組件傳送機(jī)構(gòu)4充當(dāng)安裝機(jī)構(gòu)，用于與襯底12上的電極12a對(duì)齊地定位嵌入有金屬粉末16的焊接盤之后，安裝電子組件6。組件傳送機(jī)構(gòu)4還同時(shí)充當(dāng)先前所提到的壓縮機(jī)構(gòu)。
接下來將參考圖2A到圖5，更詳細(xì)地描述將配置有焊接盤7的電子組件6焊接到襯底12上的焊接方法。在該焊接方法中，通過在將焊劑傳送到焊接盤7之后使安裝在襯底12上的電子組件6受到回流處理，使焊接盤7熔化并焊接到襯底12的電極12a上。這里，圖4和圖5分別示出了圖2B所示的部分“A”和圖3B所示的部分“B”的放大圖。
在圖2A中，將包含金屬粉末16的焊劑10擴(kuò)散為具有平滑傳送表面8a的傳送級(jí)臺(tái)8上的膜狀形式，以形成薄焊劑膜10a(即，薄膜形成步驟)。接著，將保持圖1所示的電子組件6的組件保持頭15移動(dòng)到傳送臺(tái)8上，并且將焊接盤7壓向傳送表面8a上形成了薄焊劑膜10a的部分，以便將金屬粉末16的碎片嵌入到焊接盤7的表面中(即，金屬粉末嵌入步驟)。
在金屬粉末嵌入步驟中，在傳送表面8a上形成的粗糙物8b用來幫助金屬粉末16的片狀碎片穿過氧化膜7a并嵌入焊接盤7，如圖4中的部分“A”的詳細(xì)視圖所示。然而，如果金屬粉末16具有能夠容易地穿透氧化膜7a的諸如球狀顆粒的形狀，則傳送表面8a不必設(shè)置粗糙物8b。
之后，從傳送臺(tái)8使圖1所示的組件保持頭15升高以完成變平過程，其中，部分地壓扁焊接盤7的底部，并且同時(shí)將焊劑10傳送到焊接盤7，如圖3A所示。這里，焊接盤7將金屬粉末16的嵌入碎片承載在其底部上，從而使這些碎片以及被傳送的焊劑10中的金屬粉末16的其他碎片與焊接盤7一起在接下來描述的安裝步驟中到達(dá)電極12a。
在傳送并擴(kuò)散該焊劑之后，將電子組件6安裝在襯底12上。首先，將在承載嵌入金屬粉末16的焊接盤7與電極12a對(duì)齊地定位在襯底12上的同時(shí)，安裝電子組件6，如圖3B所示(即，安裝步驟)。在安裝之后，在回流爐中對(duì)襯底12進(jìn)行加熱以使焊接盤7熔化并擴(kuò)散到嵌入焊接盤7且傳送到電極12a的金屬粉末16的表面上(即焊接熔化步驟)。
參考圖5中的部分“B”的詳細(xì)視圖，將進(jìn)一步描述該焊接熔化步驟。圖5示出了就在開始焊接接合之前、在電極12a和焊接盤7的表面之間的界面周圍的截面。由于在焊劑傳送步驟中使焊接盤7變平，所有焊接盤7的底部通常與電極12a的表面均勻地接觸。
存在以下情況當(dāng)焊劑10具有較小的活性效應(yīng)程度時(shí)，氧化膜7a保留在焊接盤7的襯底上，而沒有完全被去除。如果情況如此，則焊接盤7不與電極12a的表面直接接觸，而是僅通過表面上的氧化膜7a來接觸。另一方面，穿過氧化膜7a且嵌入焊接盤7的底部的金屬粉末16的碎片與電極12a的表面直接接觸，或者通過包含在焊劑10中的金屬粉末16的其他碎片來接觸?；蛘撸词菇饘俜勰?6的嵌入碎片并未與電極12a接觸，由于變平為焊接盤7提供了與電極12a的均勻接觸，其緊密地以可忽略的公差與電極12a的表面相鄰。
當(dāng)焊接盤7在該條件下熔化時(shí)，熔化的焊料流入并向下沿通過氧化膜7a在焊接盤7和電極12a的表面之間接觸的金屬粉末16的表面擴(kuò)散。焊接盤7的熔化焊料直接到達(dá)電極12a的表面，或通過在氧化膜7a和電極12a之間的空間中的金屬粉末16的其他碎片的表面到達(dá)，然后，其在電極12a的表面上水平擴(kuò)散。因此，焊接盤7的熔化焊料開始覆蓋電極12a的整個(gè)接合表面。隨后，當(dāng)其冷卻并固化時(shí)，熔化焊料完成焊接盤7到電極12a的焊接接合。
在該焊接接合過程中，焊劑10中包括的活性劑用于提供從焊接盤7中去除氧化膜7a的效果。然而，由于以上所討論的方法通過允許熔化焊料流到并擴(kuò)散過超越氧化膜7a的金屬粉末16的碎片而確保了較好質(zhì)量的焊接接合，這里所包括的活性劑不必非常有活性，即使氧化膜7a并未完全去除。
換句話說，由于使用金屬粉末16來預(yù)先穿透氧化膜7a，該方法允許使用具有較小活性效應(yīng)的低活性焊劑。為此，在電路電極中，由于該活性成分，僅存在較小的腐蝕度(如果存在)，即使在焊接接合之后保留了焊劑的情況下。因此，本發(fā)明可以提供高質(zhì)量的焊接接合部分，這不會(huì)導(dǎo)致接合缺陷或促使絕緣特性的惡化，即使是采用其中在焊接之后省略了去除焊劑的清潔過程的無清潔方法。
混合到焊劑10中的金屬粉末可以為諸如圖6A所示的金屬粉末160的材料，包括表示內(nèi)核的芯金屬16a、以及覆蓋芯金屬16a的外部的表面金屬16b，而不使用單一金屬元素的材料。在該粉末結(jié)構(gòu)中，從錫(Sn)、鋅(Zn)、鉛(Pb)和銦(In)中選擇金屬材料，作為用于芯金屬16a的元素，由其形成金屬箔的鱗狀(片狀)碎片。然后，通過諸如電鍍等方式，利用對(duì)焊料具有較好可濕性的金(Au)或銀(Ag)的薄膜來覆蓋芯金屬16a的外部表面，以形成表面金屬16b。
對(duì)這里用于芯金屬16a和表面金屬16b的金屬元素的組合進(jìn)行選擇，從而實(shí)現(xiàn)以下擴(kuò)散特性在回流過程期間的加熱容易使表面金屬16b擴(kuò)散到外部芯金屬16a(圖6B的箭頭所示)，并且?guī)缀跛辛康谋砻娼饘?6b進(jìn)入芯金屬16a，并且在回流過程結(jié)束時(shí)，表面金屬16b的擴(kuò)散完成。即，在該成分中的表面金屬16b由對(duì)焊料具有較好可濕性的金屬形成，而芯金屬16a由溶解表面金屬16b且利用回流過程的加熱來吸入該表面金屬16b的特性的另一金屬構(gòu)成。
通過采用這樣的成分的金屬粉末160作為混合到焊劑10中的材料，本發(fā)明可以提供與稍后所述的相同的效果。首先，當(dāng)在以上所討論的焊接熔化步驟中對(duì)焊接盤7進(jìn)行熔化時(shí)，金屬粉末160的表面金屬16b實(shí)現(xiàn)了以下作用允許熔化焊料與其表面接觸以使焊料沿表面變濕、擴(kuò)散和導(dǎo)向。這里，金屬粉末160設(shè)計(jì)為使用諸如昂貴的金和銀等貴重金屬作為表面金屬16b來覆蓋由便宜材料制成的芯金屬16a的表面。因此，與使用純粹狀態(tài)的昂貴貴重金屬作為焊劑中混合的金屬粉末的傳統(tǒng)方法相比，金屬粉末160能夠獲得實(shí)質(zhì)上的成本減少。
當(dāng)在焊接熔化步驟中繼續(xù)加熱時(shí)，通過擴(kuò)散使表面金屬16b逐漸進(jìn)入芯金屬16a，如圖6B中的箭頭所示。存在表面金屬16b擴(kuò)散到液相的芯金屬16a中的情況，并且存在表面金屬16b擴(kuò)散到固相的芯金屬16a的另一情況，這取決于用于芯金屬16a的金屬種類和加熱溫度。然而，不管在哪種情況下，表面金屬16b都逐漸進(jìn)入芯金屬16a。當(dāng)表面金屬16b已經(jīng)完全擴(kuò)散從而使芯金屬16a的表面暴露時(shí)，由于加熱使芯金屬16a氧化，在金屬粉末160的表面上形成了氧化膜16c，如圖6C所示。該氧化膜16c提供了改進(jìn)在焊接接合之后的絕緣特性的優(yōu)點(diǎn)。
在焊接接合步驟之后省略了去除焊劑的清潔過程的免清潔方法中，在焊接膠體中所包含的金屬粉末完全保持為焊接接合部分周圍的焊劑殘余。當(dāng)使用純粹狀態(tài)的諸如金和銀等金屬作為金屬粉末時(shí)(如在傳統(tǒng)方式中已經(jīng)這樣做的)，存在發(fā)生漸進(jìn)性遷移的風(fēng)險(xiǎn)，危險(xiǎn)的大小取決于殘余量，這引起了襯底的電路電極之間的電腐蝕，并且惡化了絕緣特性。因此，過去，考慮到保持絕緣特性，需要將金屬粉末的混合比保持為較低。結(jié)果，存在金屬粉末不會(huì)令人滿意地實(shí)現(xiàn)擴(kuò)散熔化焊料的效果。
另一方面，根據(jù)本發(fā)明的該典型實(shí)施例，使用以上成分的金屬粉末160防止了遷移的危險(xiǎn)且確保了較好的絕緣特性，這是由于金屬粉末160的表面覆蓋有穩(wěn)定的氧化膜16c，即使在焊接接合步驟之后，相當(dāng)大量的金屬粉末160保留在焊接接合部分附近的情況下。因此，使用以上成分的金屬粉末160能夠?qū)⒆銐蛄康慕饘俜勰┗旌系胶附幽z體中，以通過在焊接接合之后的絕緣特性，提高焊接接合的質(zhì)量、以及安裝可靠性。
第二典型實(shí)施例圖7是適合于根據(jù)本發(fā)明第二典型實(shí)施例的焊接方法的電子組件安裝設(shè)備的正視圖。按照以下方式對(duì)該第二典型實(shí)施例的設(shè)備進(jìn)行構(gòu)造由專門準(zhǔn)備的分立組件傳送機(jī)構(gòu)來執(zhí)行電子組件6的焊劑傳送操作和電子組件6到襯底12上的安裝操作，而非在第一典型實(shí)施例中所使用的單個(gè)單元的組件傳送機(jī)構(gòu)4。
在圖7中，組件進(jìn)給單元1、焊劑傳送單元2和襯底保持單元3類似于圖1所示的第一典型實(shí)施例的相應(yīng)單元。然而，在該第二典型實(shí)施例中，存在設(shè)置在組件進(jìn)給單元1和焊劑傳送單元2之上的第一組件傳送機(jī)構(gòu)41、以及設(shè)置在焊劑傳送單元2和襯底保持單元3之上的第二組件傳送機(jī)構(gòu)42。
第一組件傳送機(jī)構(gòu)41具有可沿第一運(yùn)動(dòng)臺(tái)131按水平方向移動(dòng)的第一垂直壓縮機(jī)構(gòu)141。第二組件傳送機(jī)構(gòu)42具有可沿第二運(yùn)動(dòng)臺(tái)132也按水平方向移動(dòng)的第二垂直壓縮機(jī)構(gòu)142。
第一垂直壓縮機(jī)構(gòu)141設(shè)置有安裝到其下端的第一組件保持頭151，并且該組件保持頭151具有通過將其吸附到底面上來保持電子組件6的功能。第二垂直壓縮機(jī)構(gòu)142設(shè)置有安裝到其下端的第二組件保持頭152，并且該組件保持頭152也具有通過將其吸附到底面上來保持電子組件6的功能。
在將第一組件保持頭151定位在組件進(jìn)給單元1上方的同時(shí)，驅(qū)動(dòng)第一垂直壓縮機(jī)構(gòu)141以便將第一組件保持頭151向組件托架5垂直移動(dòng)，用于吸附和拾取電子組件6。隨后，保持電子組件6的第一組件保持頭151移動(dòng)到焊劑傳送單元2的位置，并且驅(qū)動(dòng)第一垂直壓縮機(jī)構(gòu)141以便將第一組件保持頭151向下移動(dòng)到在傳送表面8a上形成的薄焊劑膜10a。
該運(yùn)動(dòng)將焊劑傳送到焊接盤，使金屬粉末侵入焊接盤，并且按照與第一典型實(shí)施例的設(shè)備相同的方式使焊接盤變平。換句話說，第一組件傳送機(jī)構(gòu)41構(gòu)成了加壓機(jī)構(gòu)，用于將焊接盤壓向傳送表面8a上形成了薄焊劑膜10a的部分，并且使金屬粉末嵌入焊接盤的表面。
第二組件保持頭152保持向其傳送焊料的電子組件6，并且移動(dòng)到襯底保持單元3的位置。這里，驅(qū)動(dòng)第二垂直壓縮機(jī)構(gòu)142以便將電子組件6垂直移動(dòng)到襯底12并將電子組件6安裝在襯底12上。因此，第二組件傳送機(jī)構(gòu)42充當(dāng)在與襯底12上的電極12a對(duì)齊地定位嵌入有金屬粉末的焊接盤之后安裝電子組件6的安裝機(jī)構(gòu)。
如所述的，所述設(shè)備設(shè)置有具有通過將其壓向傳送表面8a將金屬粉末嵌入焊接盤的功能的第一組件傳送機(jī)構(gòu)41、具有在傳送焊劑之后將電子組件6安裝到襯底12上的功能的第二組件傳送機(jī)構(gòu)42，其彼此獨(dú)立，由此，根據(jù)其各自所需的功能，這些機(jī)構(gòu)可以設(shè)置有適當(dāng)?shù)牟僮魈匦浴?br> 換句話說，第一垂直壓縮機(jī)構(gòu)141和第一組件保持頭151設(shè)置有重負(fù)載結(jié)構(gòu)，能夠利用大量的焊接盤來處理大尺寸組件的工作，這需要大量的壓縮力來使金屬粉末嵌入到焊接盤中并適當(dāng)?shù)貓?zhí)行變平過程。另一方面，第二垂直壓縮機(jī)構(gòu)142和第二組件保持頭152設(shè)置有高精度的結(jié)構(gòu)，能夠較好地處理特定種類的襯底，例如薄柔性襯底，這需要較大的定位精度和對(duì)安裝操作的精確加載控制。
工業(yè)應(yīng)用性本發(fā)明非常有助于用作適配到用于將由焊接盤形成的電子組件安裝到襯底上的電子組件安裝設(shè)備的焊接方法，并且所發(fā)明的方法能夠提供高質(zhì)量的焊接接合部分，而不會(huì)導(dǎo)致任何焊接缺陷和絕緣特性的惡化。
權(quán)利要求
1.一種將具有焊接盤的電子組件焊接到襯底上的電極上的方法，所述方法包括步驟將包含金屬粉末的焊劑擴(kuò)散為具有平滑平面的平臺(tái)上的膜狀形式；將焊接盤壓向由膜狀形式的焊劑覆蓋的平滑平面的一部分以使金屬粉末嵌入焊接盤的表面；將嵌入有金屬粉末的焊接盤與電極對(duì)齊地設(shè)置在具有焊接盤的襯底上；以及加熱襯底以使焊接盤熔化，并且通過使熔化的焊料沿金屬粉末的表面流動(dòng)且擴(kuò)散，將熔化的焊料引導(dǎo)到襯底上的電極上。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的焊接方法，其特征在于所述金屬粉末包含金屬箔的片狀形式。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的焊接方法，其特征在于所述金屬粉末包含金、銀和鈀中的至少一個(gè)，每一個(gè)具有90％或更高的純度。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的焊接方法，其特征在于所述金屬粉末包括芯金屬和覆蓋芯金屬的外部的表面金屬。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的焊接方法，其特征在于所述表面金屬包括對(duì)焊料具有較好可濕性的金屬，并且所述芯金屬包括當(dāng)被加熱時(shí)具有將表面金屬熔接和吸入其中的特性的金屬。
6.根據(jù)權(quán)利要求4所述的焊接方法，其特征在于所述表面金屬包括金和銀之一，而所述芯金屬包含錫、芯、鉛和銦中的任一個(gè)。
7.根據(jù)權(quán)利要求5所述的焊接方法，其特征在于所述表面金屬包含金和銀之一，而所述芯金屬包含錫、芯、鉛和銦中的任一個(gè)。
全文摘要
一種將具有在其上形成的焊接盤(7)的電子組件(6)焊接到襯底(12)上的方法，其中將焊接盤(7)壓向其上薄膜由包含對(duì)焊料具有較好可濕性的金屬粉末(16)的焊劑(10)形成的焊劑傳送臺(tái)，從而使金屬粉末(16)穿過氧化膜(7a)并嵌入焊接盤(7)的底部的表面中，并且將該狀態(tài)下的焊接盤(7)定位并安裝到襯底(12)上的電極(12a)上。然后，對(duì)襯底(12)進(jìn)行加熱以使焊接盤(7)熔化，并允許熔化焊料沿金屬粉末(16)的表面向電極(12a)流動(dòng)和擴(kuò)散。因此，該方法可以提供高質(zhì)量的焊接接合部分，而不會(huì)有任何焊接缺陷和絕緣特性的惡化。
文檔編號(hào)H05K3/34GK1771769SQ200580000250
公開日2006年5月10日 申請(qǐng)日期2005年6月21日 優(yōu)先權(quán)日2004年6月24日
發(fā)明者境忠彥, 前田憲 申請(qǐng)人:松下電器產(chǎn)業(yè)株式會(huì)社