焊接电子零件在基板上的方法技术

一种焊接一电子零件于一基板的方法，包括形成一金属层在基板上；提供一焊料于金属层上；执行一加热程序，使焊料转变为焊点以连接基板与电子零件，其中，金属层有一部分材料是在此加热程序中引入焊点，而使焊点的固相线温度提高。本发明专利技术亦提供利用此方法所制成的电子组件。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术是关于一种软钎焊方法，尤其关于可提高焊点的固相线温度的方法，及此方法所制成的电子组件。
技术介绍
软钎焊是电子工业中重要的连结技术。软钎焊材料一般是选择熔点低且延展性良好的金属，其中以锡合金为最普遍的焊料。在软钎焊制作工艺中，焊料与待连接基材接触，通常会有一部份的基材熔入焊汤中，并易于焊汤与待连接基材的界面上生成介金属相(intermetallic phase)。合金的熔化通常有一开始熔化温度及完全熔化温度，其定义一温度区间，开始熔化温度称为固相线温度，完全熔化温度称为液相线温度。以传统的软钎焊技术进行焊接时，基材中的某些成份可能会熔入焊汤，而使所形成的焊点的固相线温度或液相线温度下降。例如固相线温度(即共晶温度)为227℃的Sn-Cu共晶焊料，当基材中的Ag成份熔入此焊料时，所形成焊点的固相线温度会下降至217℃。又如含银量小于3.5wt％的Sn-Ag次共晶焊料，当基材中的Ag成份熔入此焊料，所形成焊点的液相线温度会下降。再如常见的高温Sn-5wt％Sb焊料，其与基材Ag接触并使Ag熔入此焊料，也会使所形成焊点的固相线温度下降。焊点的固相线温度下降对阶段式焊接程序有不良影响。例如，在两阶段焊接程序中，为避免第一阶段的焊点熔化，第二阶段的操作温度不能高于第一阶段的焊点的固化线温度。然而，如前述的传统技术，其基材会熔入焊汤而使焊点的固化线温度下降。此即导致第二阶段焊接的操作温度不易控制，而间接影响产品的质量。因此，有必要提供一种创新的焊接方法来解决传统技术所产生的问题。
技术实现思路
本专利技术即针对此问题，提供一种形成一焊点于一基板的方法，包括在基板上形成一金属层，并于一加热程序中将此金属层部分地或全部地引入焊汤中以形成焊点。此加热程序使基板与一电子零件连结，且因此提升焊点的固相线温度。在一实施例，本专利技术提供一种焊接一电子零件于一基板的方法，电子零件具有一引脚，此方法包括形成一金属层在基板上；提供一焊料于金属层上；执行一第一加热程序，使焊料转变为一焊点，并将金属层的一部份材料引入于焊点中，使焊点的固相线温度大于焊料的固相线温度；及连结引脚与焊点。本专利技术的另一方面是提供一种利用上述方法所形成的电子组件。在一实施例，本专利技术提供一种具有一焊点的电子组件，包括一基板，此焊点位于此基板上方；一金属层，位于基板与焊点之间，金属层与焊点接触；其中，焊点包括于一加热过程中所引入的金属层的一部分材料，致使焊点的固相线温度高于没有引入此部分材料时的焊点的固相线温度。附图说明图1至图4是依据本专利技术，例示一电路板，其基板与其电子零件进行加热及焊接程序的各步骤的示意图。主要组件符号说明100 电路板110 基板111 表面处理层120 电子零件121 引脚 210 金属层220 焊料 320 焊点具体实施方式以下将参考附图示范本专利技术的优选实施例。应注意为清楚呈现本专利技术，附图中的各层及各组件并非按照实物的比例绘制，且为避免模糊本专利技术的内容，以下说明亦省略传统的组件、相关材料、及其处理技术。图1至图4是依据本专利技术示范将一电子零件焊接至基板以形成一电子组件的方法。此范例是以电路板作为电子组件的优选实施例。如图1所示，提供一电路板100，包括一基板110及将连接至基板110的一电子零件120。基板110一般具有由金属材质所构成的图案或线路(未图示)。基板110上可视需要包括一表面处理层111，其是作为防止焊料与基板110表面过度反应的阻障层，或作为增加焊料与基板110间的湿润性的湿润层。常见的表面处理层材料如Au、Cu、Ni、Pd等。电子零件120可为一电阻器、电容器或IC芯片，其包括一引脚121，优选是以金属制成。同样地，引脚121的表面上也可视需要加上表面处理层111。接着，如图2所示，形成一金属层210在基板110上，形成的方法以电镀为佳。然后，再施加一焊料220在基板110上，并使其与金属层210接触。应注意，为提高之后要形成的焊点的固相线温度，金属层210的成份应与焊料220配合。例如当焊料220包括Sn及Sb时，优选可以Sn作为金属层210；又如焊料220包括Se时，优选可以Sn作为金属层210。此外，业内人士也应明了焊料220中可视需要添加助焊剂或界面活性剂等其它成份。接着，如图3及图4所示，进行第一加热程序及第一焊接程序，使该焊料220转变为连结引脚111与基板110的焊点320，并将金属层210的一部份材料或全部引入焊点320中，以使焊点320的固相线温度大于焊料220的固相线温度，并借由焊点320连结引脚111与基板110，以使基板110上的金属图案或线路与引脚111电相连。图3显示基板110上还有一残留的金属层210，其代表仅将金属层210的一部份材料引入焊点320中。图4显示基板110上已没有金属层210，其代表金属层210的材料已全部引入焊点320中。此外，应注意本专利技术所提出的方法并不会在焊料220与基板110的界面上形成介金属相，金属层210熔入焊汤(即融熔焊料220)后仍保持固溶相(soild solution phase)。上述第一加热程序及第一焊接程序结束后，可视需要进行第二加热程序及第二焊接程序。如前述，应注意控制第二加热程序的操作温度，以避免将第一加热程序所形成的焊点320熔化。由于本专利技术已将第一加热程序所形成的焊点320的固化线温度提升为高于焊料220的固化线温度，不会有传统的向下偏移的情形，故第二加热程序的操作温度便可明确定地控制在焊料220的固化线温度以下。换句话说，本专利技术的一优点即在于使第二加热程序的操作温度容易控制。此外，焊点320的固化线温度也可借由调整金属层210的成份而提升至高于焊料220的液相线温度，如此将有助于使第二加热程序有较宽广的操作温度范围，此为本专利技术的另一优点。以下提供本专利技术的固相线温度提升的非限制实例。实例一将200mg的Sn-5wt％ Sb焊料置放在纯Sb片上，然后在将其整体密封在内外径分别为3mm×4mm的石英管中。以扫描式热分析仪(DTA)加热至265℃，持温5分钟后降至室温，并观察及量测其熔化温度区间。然后，再将其升温至265℃，同样地持温5分钟后降至室温，并观察及量测其熔化温度区间。此两次所测得的温度区间分别为240℃、244℃，及250℃、257℃。因此，可看出固相线温度已从240℃提升至250℃；液相线温度则从244℃提升至257℃。实例二在500μm的Ag基板上电镀厚约50μm的Sb层。取Sn-5wt％ Sb焊料置于此基板的Sb层上，并进行260℃回焊，以形成焊点。然后，将有此焊点的基板置放在244℃下，观察此焊点1小时，结果是未有熔化现象产生。实例三在Si基板上电镀厚约100μm的Ag层，然后再在此Ag层上电镀约50μm的Sb层。取Sn-5wt％ Sb焊料置于此基板的Sb层上，并进行260℃回焊，以形成焊点。然后，将有此焊点的基板置放在244℃下，观察此焊点1小时，结果是未有熔化现象产生。实例四将500mg的Se金属粒置放在纯Te片上，然后将其整体密封在内外径分别为3mm×4mm的石英管中。以扫描式热分析仪(DTA)加热至225℃，持温5分钟后降至室温，并观察及量测其熔点(Se金属粒不为合金，所以没有温度区间)。再本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种形成焊点于基板的方法，包括：形成金属层于该基板上；提供焊料于该金属层上；及执行第一加热程序，使该焊料转变为该焊点，并将该金属层的一部份材料引入于该焊点中，以使该焊点的固相线温度大于该焊料的固相线温度。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：陈信文，王朝弘，陈伯胤，陈建志，
申请(专利权)人：达方电子股份有限公司，
类型：发明
国别省市：71[中国|台湾]