TWI784839B - 甲酸焊接製程方法 - Google Patents
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Abstract
本發明提供一種甲酸焊接製程方法，包含提供一焊料、進行一甲酸供應步驟、進行一焊接步驟以及進行一降溫步驟。甲酸供應步驟係將由甲酸來源提取之含水甲酸蒸氣導入至待焊物，使含水甲酸蒸氣於待焊物形成含水甲酸氣氛，其中甲酸來源之含水量範圍為大於等於0.1wt%且小於15wt%。藉此，可達到以含水之甲酸進行焊接製程且於待焊物得到良好焊接效果的目標。
Description
本發明是有關於一種甲酸焊接製程方法，特別是有關於一種可使用含水甲酸作為甲酸蒸氣來源的甲酸焊接製程方法。
焊接工藝有相當長遠的歷史，以錫膏進行焊接的傳統方法也廣為相關產業所使用，傳統的錫膏焊接需使用助焊劑，雖已經過多次改良，然傳統的錫膏焊接製程仍存在焊點可靠性低、清洗時容易產生廢棄有機溶劑及有機酸金屬鹽殘留等問題。
近年來，以甲酸取代助焊劑的甲酸焊接製程被發展出來，其係將氣態的甲酸與待焊金屬表面的氧化物進行反應生成甲酸金屬鹽，並將甲酸金屬鹽在高溫下進行裂解以還原金屬。因不使用助焊劑，甲酸焊接製程具有低空孔率(low void rate)、免清洗及提高焊點可靠度等優點。
然甲酸焊接製程於實用上，通常以純甲酸做為甲酸蒸氣來源，其價格相對於純度較低的甲酸為高，因此提高了製程成本。
綜上所述，發展一種可使用含水甲酸做為甲酸來源的甲酸焊接製程方法，為一具有商業價值的發展目標。
本發明之一目的在於提供一種甲酸焊接製程方法，藉由使用含水量為大於等於0.1wt%且小於15wt%的含水甲酸做為甲酸來源，以達到降低甲酸來源更換頻率的目標，更可得到優良的焊接效果。
本發明之一實施方式提供一種甲酸焊接製程方法，包含提供一焊料、進行一甲酸供應步驟、進行一焊接步驟以及進行一降溫步驟。焊料設置於待焊物。甲酸供應步驟係將由甲酸來源提取之含水甲酸蒸氣導入至待焊物，使含水甲酸蒸氣於待焊物形成含水甲酸氣氛。焊接步驟係對焊料與待焊物於含水甲酸氣氛下以一焊接溫度進行焊接，形成高溫焊接物。降溫步驟係將高溫焊接物以一降溫方式進行降溫，以形成焊接完成物。其中甲酸來源之含水量範圍為大於等於0.1wt%且小於15wt%。
依據前述之甲酸焊接製程方法，其中待焊物表面之一材質可為金、銀、銅、鎳、錫、鋁、鈦或其合金。
依據前述之甲酸焊接製程方法，其中焊料之熔點可小於400℃。
依據前述之甲酸焊接製程方法，其中，更佳地，甲酸來源之含水量範圍可為大於等於0.1wt%且小於等於10wt%。最佳地，甲酸來源之含水量範圍可為大於等於2
wt%且小於等於10wt%。
依據前述之甲酸焊接製程方法，可更包含載流氣體，其係用於攜行含水甲酸蒸氣至待焊物。
依據前述之甲酸焊接製程方法，其中含水甲酸氣氛之甲酸分壓可為大於等於30torr且小於等於500torr。
依據前述之甲酸焊接製程方法，其中焊接溫度具有一峰值溫度，所述峰值溫度之範圍可為158℃至460℃。
依據前述之甲酸焊接製程方法，其中降溫方式可為氣冷式降溫或水冷式降溫。
藉此，可達到降低甲酸來源更換頻率的目標，更可得到優良的焊接效果。
100:甲酸焊接製程方法
110,120,130,140:步驟
為讓本發明之上述和其他目的、特徵、優點與實施例能更明顯易懂，所附圖式之說明如下：第1圖係繪示本發明一實施方式之甲酸焊接製程方法之步驟流程圖；第2A圖、第2B圖、第2C圖和第2D圖分別為本發明之試驗例1、試驗例2、試驗例3和試驗例4的高鉛錫膏於加熱融錫後之外觀照片圖；第3A圖、第3B圖、第3C圖和第3D圖分別為本發明之試驗例1、試驗例2、試驗例3和試驗例4的晶片焊接於料片之外觀照片圖；第4A圖、第4B圖、第4C圖和第4D圖分別為本發明之
試驗例5、試驗例6、試驗例7和試驗例8的高鉛錫膏於加熱融錫後之外觀照片圖；第5A圖、第5B圖、第5C圖和第5D圖分別為本發明之試驗例5、試驗例6、試驗例7和試驗例8的晶片焊接於料片之外觀照片圖；第6A圖、第6B圖、第6C圖和第6D圖分別為本發明之試驗例9、試驗例10、試驗例11和試驗例12的高鉛錫膏於加熱融錫後之外觀照片圖；第7A圖、第7B圖、第7C圖和第7D圖分別為本發明之試驗例9、試驗例10、試驗例11和試驗例12的晶片焊接於料片之外觀照片圖；第8A圖、第8B圖、第8C圖和第8D圖分別為本發明之試驗例13、試驗例14、試驗例15和試驗例16的高鉛錫膏於加熱融錫後之外觀照片圖；第9A圖、第9B圖、第9C圖和第9D圖分別為本發明之試驗例13、試驗例14、試驗例15和試驗例16的晶片焊接於料片之外觀照片圖；第10A圖、第10B圖、第10C圖和第10D圖分別為本發明之試驗例17、試驗例18、試驗例19和試驗例20的高鉛錫膏於加熱融錫後之外觀照片圖；第11A圖、第11B圖、第11C圖和第11D圖分別為本發明之試驗例17、試驗例18、試驗例19和試驗例20的晶片焊接於料片之外觀照片圖；第12A圖、第12B圖、第12C圖和第12D圖分別為本
發明之試驗例21、試驗例22、試驗例23和試驗例24的高鉛錫膏於加熱融錫後之外觀照片圖；第13A圖、第13B圖、第13C圖和第13D圖分別為本發明之試驗例21、試驗例22、試驗例23和試驗例24的晶片焊接於料片之外觀照片圖；第14A圖、第14B圖、第14C圖、第14D圖、第14E圖和第14F圖分別為本發明之試驗例25、試驗例26、試驗例27、試驗例28、試驗例29和試驗例30的錫焊片於加熱融錫後之外觀照片圖；第15A圖、第15B圖、第15C圖、第15D圖、第15E圖和第15F圖分別為本發明之試驗例25、試驗例26、試驗例27、試驗例28、試驗例29和試驗例30的晶片焊接於料片之外觀照片圖；第16A圖、第16B圖、第16C圖、第16D圖、第16E圖和第16F圖分別為本發明之試驗例31、試驗例32、試驗例33、試驗例34、試驗例35和試驗例36的無鉛錫膏於加熱融錫後之外觀照片圖；以及第17A圖、第17B圖、第17C圖、第17D圖、第17E圖和第17F圖分別為本發明之試驗例31、試驗例32、試驗例33、試驗例34、試驗例35和試驗例36的晶片焊接於料片之外觀照片圖。
以下將參照圖式說明本發明之複數個實施例。為明
確說明起見，許多實務上的細節將在以下敘述中一併說明。然而，應瞭解到，這些實務上的細節不應用以限制本發明。也就是說，在本發明部分實施例中，這些實務上的細節是非必要的。此外，為簡化圖式起見，一些習知慣用的結構與元件在圖式中將以簡單示意的方式繪示之；並且重複之元件將可能使用相同的編號表示之。
請參照第1圖，第1圖係繪示本發明一實施方式之甲酸焊接製程方法100之步驟流程圖。甲酸焊接製程方法100包含步驟110、步驟120、步驟130及步驟140。
步驟110為提供一焊料，其係將焊料設置於待焊物。特別來說，於本發明之甲酸焊接製程方法100所使用的焊料，其熔點可小於400℃。常見的焊料諸如無鉛合金或有鉛合金，均可應用於本發明之甲酸焊接製程方法100中，如Sn42/Bi58(其熔點為138℃)、Sn42/Bi57/Ag1(其熔點為138℃)、Sn64/Bi35/Ag1(其熔點為178℃)、Sn63/Pb37(其熔點為183℃)、Sn62/Pb36/Ag2(其熔點為183℃)、SAC305(其熔點為217℃)、SAC0307(其熔點為217℃至227℃)、SAC105(其熔點為217℃至227℃)、SAC0807(其熔點為217℃至227℃)、Sn5/Pb95(其熔點為280℃至312℃)、Sn5/Pb92.5/Ag2.5(其熔點為280℃至312℃)及Sn10/Pb88/Ag2(其熔點為280℃至312℃)等，但本發明並不以此為限。
進一步來說，焊料之形式可為焊片或焊膏等，且焊膏內尚可添加溶劑、搖變劑及低沸點之有機酸等有機成分，前述之有機成分均會於焊接過程中完全汽化，不會殘留於焊接完成物，故不會影響焊接完成物之品質。
詳細來說，待焊物表面之材質可為金、銀、銅、鎳、錫、鋁、鈦或其合金，但本發明並不以此為限。
步驟120為進行一甲酸供應步驟，其係將由甲酸來源提取之含水甲酸蒸氣導入至待焊物，使含水甲酸蒸氣於待焊物形成含水甲酸氣氛。詳細來說，所述甲酸來源的含水量範圍為大於等於0.1wt%且小於15wt%。更佳地，所述甲酸來源之含水量範圍可為大於等於0.1%且小於等於10wt%。最佳地，所述甲酸來源之含水量範圍可為大於等於2wt%且小於等於10wt%，以上所述之比例均係以重量百分率計算而得。
詳細來說，於步驟120中，可使用氮氣作為載流氣體，可攜行含水甲酸蒸氣，使其更有效的輸送至待焊物並形成含水甲酸氣氛，其中所述含水甲酸氣氛的甲酸分壓可為大於等於30torr且小於等於500torr。
習知之甲酸焊接製程方法均使用純甲酸作為甲酸來源以進行焊接，然純甲酸於製備完成後容易發生自然分解反應，進而降低甲酸濃度，並使每次進行焊接製程的甲酸來源之濃度難以達到一致，導致習知之甲酸焊接製程方法需頻繁地更換甲酸來源維持甲酸濃度，以維持焊接品質。故使用純甲酸作為甲酸來源不僅造成製程成本的上
升，也導致需花費更多成本對廢棄之甲酸溶液進行處理，更並非環境友善的做法。本發明之甲酸焊接製程方法100選用含水甲酸作為甲酸來源以進行焊接，除降低了生產與廢棄物處理的成本，於測試中更發現使用特定含水量範圍的含水甲酸作為甲酸來源，其焊接表現相較於習知使用純甲酸作為甲酸來源更佳，相關數據與細節請參照後續的試驗例，在此不另贅述。
步驟130為進行一焊接步驟，其係對焊料與待焊物於含水甲酸氣氛下以一焊接溫度進行焊接，形成一高溫焊接物。於升溫過程中，溫度至少需超過所使用的焊料的熔點，且所述焊接溫度具有一峰值溫度，峰值溫度之範圍可為158℃至460℃。進一步來說，所述峰值溫度需視所選用之焊料而定，其可大於等於所選用之焊料的熔點20℃至60℃，但本發明並不以此為限。
步驟140為進行一降溫步驟，其係將高溫焊接物以一降溫方式進行降溫，以形成焊接完成物。降溫之目的係為了防止高溫焊接物於接觸到空氣後進一步氧化，以影響焊接完成物之品質。所述降溫方式可為氣冷式降溫或水冷式降溫等不影響焊接效果之降溫方式，本發明並不以此為限。
為測試本發明之甲酸焊接製程方法於各焊料上的焊接表現，並確認具有最佳焊接效果的甲酸來源含水量範圍，故進行以下試驗例進行測試及比較。以下試驗均係於相同之甲酸焊接爐中進行，以避免設備上的差異所導致之
實驗偏差。
詳細來說，以下試驗例均是以廣化科技股份有限公司所開發之FA-100甲酸焊接爐進行，且所使用之甲酸係購自Sigma-Aldrich(純度為100%)，而以下試驗例中不同濃度之甲酸來源均是由此甲酸以逆滲透純水稀釋而得。此外，於進行焊接之前，甲酸焊接爐之反應腔體內為氮氣氣氛，且反應腔體內氧含量小於100ppm，以避免外界氣體影響焊接結果。以下試驗例中所使用之待焊物為一料片，其材質為銅，且料片之焊接面具有鈦鎳銀鍍層。
更仔細地說，經調配完成之甲酸來源會先被導引至一加熱槽，並經由對甲酸來源加熱使其氣化以形成含水甲酸蒸氣，再以純度為99.999%之氮氣作為載流氣體，將含水甲酸蒸氣攜行至待焊物，以進行後續之試驗例測試。
以上配置僅為用於驗證本發明之甲酸焊接製程方法的焊接效能，並非用於限制本發明，其他不同型號之甲酸爐、不同材質之待焊物、不同純度之載流氣體或不同元素之載流氣體等均可應用於本發明，只要不對甲酸來源之濃度及含水甲酸蒸氣之濃度造成影響即可，本發明並不以此為限。
試驗1. 以高鉛錫膏作為焊料進行焊接
試驗1中，以Sn5/Pb92.5/Ag2.5之高鉛錫膏作為焊料對料片進行焊接。詳細來說，將前述之高鉛錫膏於料片上八個位置點進行點膠，使每個位置點具有適當錫膏量，並於前述八個位置點的其中四個位置點分別覆蓋一
片晶片，以完成待焊料片的準備。隨後將待焊料片置入峰值溫度為360℃且爐溫已平衡的甲酸焊接爐中，並待焊接完成後檢測各位置點之焊接外觀，於覆蓋晶片的前述四個位置點則額外以X光檢測焊接氣泡率(Void rate)，並依據所測得之焊接氣泡率計算出平均焊接氣泡率。
詳細來說，平均焊接氣泡率對於元件的可靠度具有重要的影響。舉例來說，在功率器件(power device)領域，一般要求元件的平均焊接氣泡率需小於5%；而用於高功率下的功率器件對於平均焊接氣泡率的要求更加嚴格，一般要求元件的平均焊接氣泡率需小於3%，因此亦可以焊接完成物的平均焊接氣泡率對焊接製程的效果進行評斷。
請參照第2A圖、第2B圖、第2C圖、第2D圖、第3A圖、第3B圖、第3C圖、第3D圖及下表一。第2A圖至第2D圖分別為本發明之試驗例1、試驗例2、試驗例3和試驗例4的高鉛錫膏於加熱融錫後之外觀照片圖，第3A圖至第3D圖分別為本發明之試驗例1、試驗例2、試驗例3和試驗例4的晶片焊接於料片之外觀照片圖。
由上表一可見，在甲酸來源濃度為大於等於99.9wt%(即含水量小於等於0.1wt%)時，當供酸時間越長，則平均焊接氣泡率有下降之趨勢，然直至供酸時間為1500msec時平均焊接氣泡率才小於5%。此外由第2A圖至第2D圖判斷，試驗例1與試驗例2於焊接後的融錫外觀色澤較亮，且錫的分佈略微均勻，故將其融錫效果評價為「中等」；試驗例3與試驗例4於焊接後的融錫外觀色澤明亮，且大部分的錫分佈均勻，故將其融錫效果評價為「較佳」。綜合平均焊接氣泡率及焊後外觀之結果可以判斷甲酸來源之含水量為小於等於0.1wt%且供酸時間為1500msec以上時，可達到「較佳」的焊接品質。
請參照第4A圖、第4B圖、第4C圖、第4D圖、第5A圖、第5B圖、第5C圖、第5D圖及下表二。第4A圖至第4D圖分別為本發明之試驗例5、試驗例6、試驗例7和試驗例8的高鉛錫膏於加熱融錫後之外觀照片圖，第5A圖至第5D圖分別為係繪示本發明之試驗例5、試驗例6、試驗例7和試驗例8的晶片焊接於料片之外觀照片圖。
由上表二可見，在甲酸來源濃度為98wt%(即含水量為2wt%)時，當供酸時間越長，則平均焊接氣泡率有下降之趨勢，供酸時間僅需500msec即可達到小於5%的平均焊接氣泡率，且供酸時間僅需1000msec即可達到小於3%的平均焊接氣泡率。此外由第4A圖至第4D圖判斷，試驗例5與試驗例6於焊接後的融錫外觀色澤明亮，且大部分的錫分佈均勻，故將其融錫效果評價為「較佳」；試驗例7與試驗例8於焊接後的融錫外觀色澤明亮，且錫的分佈均勻，故將其融錫效果評價為「最佳」。綜合平均焊接氣泡率及焊後外觀之結果可以判斷甲酸來源之含水量為2wt%且供酸時間為1000msec以上時，可達到「最佳」的焊接品質。
請參照第6A圖、第6B圖、第6C圖、第6D圖、第7A圖、第7B圖、第7C圖、第7D圖及下表三。第6A圖至第6D圖分別為本發明之試驗例9、試驗例10、試驗例11和試驗例12的高鉛錫膏於加熱融錫後之外觀照片圖，第7A圖至第7D圖分別為係繪示本發明之試驗例9、試驗例10、試驗例11和試驗例12的晶片焊接於料片之外觀照片圖。
由上表三可見，在甲酸來源濃度為96wt%(即含水量為4wt%)時，當供酸時間越長，則平均焊接氣泡率有下降之趨勢，且供酸時間僅需500msec即可達到僅1.77%的平均焊接氣泡率。此外由第6A圖至第6D圖判斷，試驗例9至試驗例12於焊接後的融錫外觀色澤明亮，且錫的分佈均勻，故將其融錫效果評價為「最佳」。綜合平均焊接氣泡率及焊後外觀之結果可以判斷甲酸來源之含水量為4wt%且供酸時間為500msec以上時，可達到「最佳」的焊接品質。
請參照第8A圖、第8B圖、第8C圖、第8D圖、第9A圖、第9B圖、第9C圖、第9D圖及下表四。第8A圖至第8D圖分別為本發明之試驗例13、試驗例14、試驗例15和試驗例16的高鉛錫膏於加熱融錫後之外觀照片圖，第9A圖至第9D圖分別為係繪示本發明之試驗例13、試驗例14、試驗例15和試驗例16的晶片焊接於料片之外觀照片圖。
表四
由上表四可見，在甲酸來源濃度為94wt%(即含水量為6wt%)時，供酸時間僅需500msec即可達到僅0.21%的平均焊接氣泡率，此外由第8A圖至第8D圖判斷，試驗例13至試驗例16於焊接後的融錫外觀色澤明亮，且錫的分佈均勻，故將其融錫效果評價為「最佳」。綜合平均焊接氣泡率及焊後外觀之結果可以判斷甲酸來源之含水量為6wt%且供酸時間為500msec以上時，可達到「最佳」的焊接品質。
請參照第10A圖、第10B圖、第10C圖、第10D圖、第11A圖、第11B圖、第11C圖、第11D圖及下表五。第10A圖至第10D圖分別為本發明之試驗例17、試驗例18、試驗例19和試驗例20的高鉛錫膏於加熱融錫後之外觀照片圖，第11A圖至第11D圖分別為本發明之試驗例17、試驗例18、試驗例19和試驗例20的晶片焊接於料片之外觀照片圖。
表五
由上表五可見，在甲酸來源濃度為90wt%(即含水量為10wt%)時，供酸時間僅需500msec即可達到僅2.54%的平均焊接氣泡率，此外由第10A圖至第10D圖判斷，試驗例17於焊接後的融錫外觀色澤明亮，且大部分的錫分佈均勻，故將其融錫效果評價為「較佳」；試驗例18至試驗例20於焊接後的融錫外觀色澤明亮，且錫的分佈均勻，故將其融錫效果評價為「最佳」。綜合平均焊接氣泡率及焊後外觀之結果可以判斷甲酸來源之含水量為10wt%且供酸時間為500msec以上時，可達到「最佳」的焊接品質。
請參照第12A圖、第12B圖、第12C圖、第12D圖、第13A圖、第13B圖、第13C圖、第13D圖及下表六。第12A圖至第12D圖分別為本發明之試驗例21、試驗例22、試驗例23和試驗例24的高鉛錫膏於加熱融錫後之外觀照片圖，第13A圖至第13D圖分別為本發明之試驗例21、試驗例22、試驗例23和試驗例24的晶片
焊接於料片之外觀照片圖。
由上表六可見，在甲酸來源濃度為85wt%(即含水量為15wt%)時，當供酸時間越長，則平均焊接氣泡率有下降之趨勢，然於供酸時間小於1000msec時的平均焊接氣泡率仍相當的高，此外由第12A圖至第12D圖判斷，試驗例21於焊接後的融錫外觀尚有未融的錫粉殘留，且其外觀色澤暗沉，此外錫的分佈非常不均勻，故將其融錫效果評價為「較差」；試驗例22及試驗例23於焊接後的融錫外觀融錫外觀色澤較亮，且錫的分佈略微均勻，故將其融錫效果評價為「中等」；試驗例24於焊接後的融錫外觀色澤明亮，且錫的分佈均勻，故將其融錫效果評價為「最佳」。綜合平均焊接氣泡率及焊後外觀之結果可以判斷甲酸來源之含水量為15wt%且供酸時間為2000msec以上時，可達到「最佳」的焊接品質。
綜合以上結果，可判斷本發明之甲酸焊接製程方法
可有效以高鉛錫膏作為焊料進行焊接，其中甲酸來源之含水量範圍為大於等於0.1wt%且小於15wt%，甲酸來源的較佳含水量範圍為大於等於0.1wt%且小於等於10wt%，甲酸來源的最佳含水量範圍為大於等於2wt%且小於等於10wt%。
試驗2. 以錫焊片作為焊料進行焊接
試驗2中，以Sn5/Pb92.5/Ag2.5之錫焊片作為焊料對料片進行焊接。詳細來說，將前述之錫焊片放置於料片上八個位置點，並於前述八個位置點的其中四個位置點分別覆蓋一片晶片，以完成待焊料片的準備。隨後將待焊料片置入360℃且爐溫已平衡的甲酸焊接爐中，並待焊接完成後檢測各位置點之焊接外觀，於覆蓋晶片的前述四個位置點則額外以X光檢測焊接氣泡率。
請參照第14A圖、第14B圖、第14C圖、第14D圖、第14E圖、第14F圖、第15A圖、第15B圖、第15C圖、第15D圖、第15E圖、第15F圖及下表七。第14A圖至第14F圖分別為本發明之試驗例25、試驗例26、試驗例27、試驗例28、試驗例29和試驗例30的錫焊片於加熱融錫後之外觀照片圖，第15A圖至第15F圖分別為本發明之試驗例25、試驗例26、試驗例27、試驗例28、試驗例29和試驗例30的晶片焊接於料片之外觀照片圖。
由上表七可見，在固定的供酸時間下(500msec)，甲酸來源濃度為90wt%以上(即含水量為大於等於0.1wt%且小於等於10wt%)時，平均焊接氣泡率均在3%以下，然甲酸來源濃度為85wt%(即含水量為15wt%)時的平均焊接氣泡率較高，此外由第14A圖至第14F圖判斷，試驗例25及試驗例26於焊接後的融錫外觀縮錫嚴重，且焊片與料片沒有完全鍵合，故將其融錫效果評價為「中等」；試驗例27、試驗例28及試驗例29於焊接後的融錫外觀良好，且焊片與料片完全鍵合，僅有略微的縮錫現象發生，故將其融錫效果評價為「最佳」；試驗例30於焊接後的融錫外觀縮錫嚴重，且焊片與料片的鍵合面積非常小，故將其融錫效果評價為「最差」。綜合平均焊接氣泡率及焊後外觀之結果可以判斷在供酸時間為500msec且甲酸來源之含水量範圍在大於等於0.1wt%且小於等於10wt%時，可達到「最佳」的焊接品質。
綜合以上結果，可判斷本發明之甲酸焊接製程方法可有效以錫焊片作為焊料進行焊接，且甲酸來源的最佳含
水量範圍為大於等於0.1wt%且小於等於10wt%。
試驗3. 以無鉛錫膏作為焊料進行焊接
試驗3中，以Sn96.5/Cu0.5/Ag3之無鉛錫膏作為焊料對料片進行焊接。詳細來說，將前述之無鉛錫膏於料片上八個位置點進行點膠，使每個位置點具有適當錫膏量，並於前述八個位置點的其中四個位置點分別覆蓋一片晶片，以完成待焊料片的準備。隨後將待焊料片置入360℃且爐溫已平衡的甲酸焊接爐中，並待焊接完成後檢測各位置點之焊接外觀，於覆蓋晶片的前述四個位置點則額外以X光檢測焊接氣泡率。
請參照第16A圖、第16B圖、第16C圖、第16D圖、第16E圖、第16F圖、第17A圖、第17B圖、第17C圖、第17D圖、第17E圖、第17F圖及下表八。第16A圖至第16F圖分別為本發明之試驗例31、試驗例32、試驗例33、試驗例34、試驗例35和試驗例36的無鉛錫膏於加熱融錫後之外觀照片圖，第17A圖至第17F圖分別為本發明之試驗例31、試驗例32、試驗例33、試驗例34、試驗例35和試驗例36的晶片焊接於料片之外觀照片圖。
由上表八可見，在固定的供酸時間下(500msec)，甲酸來源濃度為大於等於90wt%且小於等於99.9wt%(即含水量為大於等於0.1wt%且小於等於10wt%)時，平均焊接氣泡率均小於5%，且甲酸來源濃度為大於等於90wt%且小於等於98wt%(即含水量為大於等於2wt%且小於等於10wt%)時，平均焊接氣泡率均小於3%，然甲酸來源濃度為85wt%(即含水量為15wt%)及99.9wt%(即含水量為0.1wt%)時的平均焊接氣泡率較高。此外由第16A圖至第16F圖判斷，試驗例31及試驗例32於焊接後的融錫外觀縮錫嚴重，且焊片與料片沒有完全鍵合，故將其融錫效果評價為「中等」；試驗例33、試驗例34及試驗例35於焊接後的融錫外觀良好，且焊片與料片完全鍵合，僅有略微的縮錫現象發生，故將其融錫效果評價為「最佳」；試驗例36於焊接後的融錫外觀縮錫嚴重，且焊片與料片的鍵合面積非常小，故將其融錫效果評價為「最差」。綜合平均焊接氣泡率及焊後外觀之結果可以判斷在供酸時間為500msec且甲酸來源之含水量範圍在大於等於2wt%且小於等於10wt%時，可達到「最佳」的焊接品質。
綜合以上結果，可判斷本發明之甲酸焊接製程方法
可有效以無鉛錫膏作為焊料進行焊接，且甲酸來源的最佳含水量範圍為大於等於2wt%且小於等於10wt%。
綜上所述，本發明之甲酸焊接製程方法可有效地進行焊接，並藉由使用含水量範圍為大於等於0.1wt%且小於15wt%的甲酸來源，以達到降低製程成本及廢棄物處理成本、環境友善及獲得更加優良的焊接表現的目標。
雖然本發明已以實施方式揭露如上，然其並非用以限定本發明，任何熟習此技藝者，在不脫離本發明之精神和範圍內，當可作各種之更動與潤飾，因此本發明之保護範圍當視後附之申請專利範圍所界定者為準。
100:甲酸焊接製程方法
110,120,130,140:步驟
Claims (9)
- 一種甲酸焊接製程方法，包含：提供一焊料，其係將該焊料設置於一待焊物；進行一甲酸供應步驟，其係將由一甲酸來源提取之一含水甲酸蒸氣導入至該待焊物，使該含水甲酸蒸氣於該待焊物形成一含水甲酸氣氛；進行一焊接步驟，其係對該焊料與該待焊物於該含水甲酸氣氛下以一焊接溫度進行焊接，形成一高溫焊接物；以及進行一降溫步驟，其係將該高溫焊接物以一降溫方式進行降溫，以形成一焊接完成物；其中該甲酸來源之一含水量範圍為大於等於0.1wt%且小於15wt%。
- 如請求項1所述之甲酸焊接製程方法，其中該待焊物表面之一材質為金、銀、銅、鎳、錫、鋁、鈦或其合金。
- 如請求項1所述之甲酸焊接製程方法，其中該焊料之一熔點小於400℃。
- 如請求項1所述之甲酸焊接製程方法，其中該甲酸來源之該含水量範圍為大於等於0.1wt%且小於等於10wt%。
- 如請求項4所述之甲酸焊接製程方法，其中該甲酸來源之該含水量範圍為大於等於2wt%且小於等於10wt%。
- 如請求項1所述之甲酸焊接製程方法，更包含一載流氣體，其係用於攜行該含水甲酸蒸氣至該待焊物。
- 如請求項1所述之甲酸焊接製程方法，其中該含水甲酸氣氛之一甲酸分壓為大於等於30torr且小於等於500torr。
- 如請求項1所述之甲酸焊接製程方法，其中該焊接溫度具有一峰值溫度，該峰值溫度之一範圍為158℃至460℃。
- 如請求項1所述之甲酸焊接製程方法，其中該降溫方式為氣冷式降溫或以水冷式降溫。
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