一種電子產品焊接方法和氣相化學清洗裝置的製作方法

2024-01-31 10:15:15

專利名稱：一種電子產品焊接方法和氣相化學清洗裝置的製作方法
技術領域：
本發明涉及電子產品焊接技術，尤指一種電子產品焊接方法和氣相化學清洗裝置o背景技術隨著電子產品在人們現實生活中重要性的提高，電子產品的可靠性越來越顯得重要。決定電子產品的可靠性的關鍵因素有電子產品設計的可靠性、 組裝電子產品的元器件的可靠性，以及組裝焊接的可靠性。其中，前兩個決 定因素涉及面較小，質量較好控制；第三個決定因素涉及面大，不可控的因 素很多，比如由於使用材料、工藝方法、焊接設備、組裝焊接質量的差異， 同樣的產品在不同的加工條件下生產的質量差異很大。目前，業界比較流行的一種焊接技術是無鉛焊接。無鉛焊接主要包括錫 膏回流表面貼裝和噴塗助焊劑波峰焊接兩種技術。其中，錫膏回流表面貼裝 是一種成熟的組裝工藝，主要包括錫骨塗布、元件貼裝和回流焊接，如圖l 所示，圖l是現有技術錫膏回流表面貼裝的流程示意圖。噴塗助焊劑波峰焊 接的工藝流程主要包括進板、塗助焊劑、預熱、焊接、冷卻後出板，如圖 2所示，圖2是現有技術噴塗助焊劑波峰焊接的流程示意圖。為了克服無鉛焊接的焊料在焊盤上潤溼力差，焊接溫度高而造成焊盤氧 化，不利於焊接等固有缺陷，需要提高焊接錫青中助焊劑的助焊能力。為此， 不得不在助焊劑中加入更多的有機酸和卣素。研究表明完成焊接作業後，在 印刷電路板上會殘留下大量的有機酸和卣素殘留物，這些殘留物會腐蝕印刷 電路板，從而對電子產品的可靠性產生危害。有機酸和卣素會腐蝕錫膏中的錫粉，如下面的化學方程式(1)所示R-COOH + SnO — Sn(RCOO)3H + H20 ( 1 )其中，R-COOH為有機酸，SnO為錫粉，二者發生化學反應後形成有機 酸鹽，使得錫粉受到腐蝕，錫膏中的助焊劑在腐蝕錫粉時被消耗，錫骨中的 助焊劑助焊能力降低，也會使錫膏的印刷性能變差。腐蝕產物Sn(RCOO)3H將改變錫膏黏度，從而降低了錫膏的印刷質量。 在印刷過程中，由於溫度較高，化學方程式(1 )所示的腐蝕將會加劇，形 成的有機酸鹽，在錫膏印刷時使錫膏的黏度不斷變化，會影響印刷質量並降 低焊接質量。為了降低腐蝕速度，可以將錫膏存儲在水箱中，否則會降低了 錫膏的存儲壽命。另外，根據錫膏中添加的有機酸和滷素的比例的不同，出現了種類繁多 的錫膏，而各種錫膏的性能和可靠性存在較大的差別，電子產品生產廠只得 選用對自己產品合適的錫膏，加大了工藝調製難度，而且工藝窗口受限。採用目前的焊接方法和助焊劑，必定在印刷電路板上殘留下大量的有機 酸和滷素殘留物，從而降低了印刷電路板的可靠性。隨著消費者對電子產品 的高可靠性、多功能、小、輕、薄的追求，印刷電路板的組裝密度不斷提高， 作為組裝栽體的印刷電路板的布線密度越來越高，走線越來越細，現有的焊 接方法和助焊劑對其危害更為明顯。發明內容有鑑於此，本發明的實施例的主要目的在於提供一種電子產品焊接方 法，能夠提高印刷電路板的可靠性。本發明的實施例的另一目的在於提供一種氣相化學清洗裝置，能夠提高 印刷電路板的可靠性。為達到上述目的，本發明的實施例的技術方案具體是這樣實現的一種電子產品焊接方法，該方法包括以下步驟A. 對印刷電路光板和元器件進行氧化層氣相化學清洗；B. 對清洗後的印刷電路板進4於焊接。一種氣相化學清洗裝置，該裝置包括上、下兩個腔體；上腔體(408)用 於排放外瀉的氣化的曱酸和松香混合溶液助焊劑；下腔體(409)用於將曱酸和 松香混合溶液助焊劑氣化的多噴孔氣化助焊壓力拒(402)，並採用所述氣化甲 酸和松香混合溶液助焊劑對印刷電路光板和元器件進行清洗。由上述技術方案可見，本發明在對印刷電路板進行焊接之前，先對印刷 電路光板和元器件進行氣相化學清洗，採用曱酸作為助焊劑進行清洗，避免 了在印刷電路板上殘留有機酸和卣素殘留物的後果，從而提高了印刷電路板 的可靠性。


圖1是現有技術錫膏回流表面貼裝的流程示意圖；圖2是現有技術噴塗助焊劑波峰焊接的流程示意圖；圖3是本發明方法的流程圖；圖4是本發明氣相化學清洗裝置的原理結構示意圖；圖5是本發明甲酸和松香混合溶液助焊劑氣化原理示意圖；圖6是本發明錫膏回流表面貼裝的流程示意圖；圖7是本發明噴塗助焊劑波峰焊接的流程示意圖。
具體實施方式
本發明的實施例是對印刷電路光板和元器件進行氧化層氣相化學清洗，並對清洗後的印刷電路板進行焊接。為使本發明的實施例的目的、技術方案及優點更加清楚明白，以下參照附圖並舉較佳實施例，對本發明進一步詳細說明。圖3是本發明方法的流程圖，如圖3所示，該方法包括以下步驟 步驟300:對印刷電路光板和元器件進行氧化層氣相化學清洗。 本步驟中，採用沸點為100.7。C左右，在焊接高溫(通常在200 250。C )下將自身與錫膏中的錫粉反應生成的曱酸鹽分解還原出金屬錫的曱酸和松6香混合溶液作為助焊劑，採用所述的助焊劑對印刷電路光板和元器件進行氣 相化學清洗。印刷電路光板的焊盤表面氧化物、元器件的表面氧化物與甲酸反應，除 去氧化物，使其更利於焊接。步驟301:對印刷電路板進行焊接。假設助焊劑為曱酸、採用無活性劑的錫膏，本發明的助焊化學過程如化 學方程式(2)和化學方程式(3)所示formula see original document page 7 (3)化學方程式(2)表明，在焊接時，曱酸(HCOOH)在加熱至沸點100.7 。C時，揮發甚至分解為一氧化碳(CO)和水蒸氣(H20)，其中的CO與空 氣中的氧氣(02)反應生成二氧化碳(co2)，因此，不會有殘留物殘留在 電路板上，不會腐蝕電路板。上述化學方程式(3)表明，在焊接中(通常在200~ 250°C) HCOOH 與錫膏中的錫粉(SnO)反應生成曱酸錫鹽(Sn(OOCH)2),而Sn(OOCH)2 在焊接加熱過程中分解，還原為金屬錫，不會有殘留物殘留在印刷電路板上， /人而也不會腐蝕印刷電路板。本發明中，助焊劑不需要預先添加在錫膏中，不會腐蝕錫膏中的錫粉， 配置錫膏只要採用酸值最小、最穩定的酯化松香配製錫膏，錫膏的主要成分 包括錫粉、松香、流變劑和溶劑，此時，松香的作用由傳統的助焊劑、保護 劑和粘合劑轉變為可焊性保護劑和粘合劑，因此，只用含有松香和觸變劑等 輔助材料配製的錫膏配方更加簡單，化學性能更加穩定，也就更安全。另外，本發明中的錫膏也無需用冷藏方法保存，既保證具有合格的儲存 壽命，又節能環保。圖4是本發明氣相化學清洗裝置的原理結構示意圖，如圖4所示，該氣 相化學裝置包括上下兩個腔體，上腔體408用於排放外瀉的氣化的甲酸和松 香混合溶液助焊劑；下腔體409用於將甲酸和松香混合溶液助焊劑氣化，並 採用氣化的甲酸和松香混合溶液助焊劑對印刷電路光板和元器件進行清洗； 上腔體408與下腔體409之間通過中間隔板407分隔，中間隔板407上開有 兩個開口，用於將下腔體409中未被阻擋的外瀉氣化的曱酸和松香混合溶液 助焊劑排放到上腔體408，並通過上腔體408的頂部的廢氣出口 404排除，騰床吸收，做到廢氣零排放；下腔體409用於對印刷電路板進行氣相化學清洗，下腔體409中設有用 於產生曱酸和松香混合溶液助焊劑氣體的多噴孔氣化助焊壓力拒402 、用於 運載印刷電路板的導軌400、以及用於防止曱酸和松香混合溶液助焊劑氣體 外瀉的防溢出擋板403;下腔體409的左右兩側各開一個開口 ，導軌400從兩個開口中穿過，印 刷電路板401則被放置在導軌400上，傳送入氣相化學清洗裝置；在印刷電 路板被傳送至多噴孔氣化助焊壓力拒402下方時，多噴孔氣化助焊壓力拒化物、元器件的表面氧化物進行化學清洗。進一步地，多餘曱酸和松香混合溶液助焊劑氣體被防溢出擋板403阻擋 後，回流至多噴孔氣化助焊壓力拒，如圖4中虛線寬箭頭所示的回流曱酸和 松香混合溶液助焊劑氣體406;其它未被防溢出擋板403阻擋的外瀉氣化的 曱酸和松香混合溶液助焊劑，經中間隔板407上的開口排放到上腔體408。圖4中，多噴孔氣化助焊壓力拒402中設置有調整氣化曱酸和松香混合 溶液助焊劑濃度的裝置，多噴孔氣化助焊壓力拒402產生曱酸和松香混合溶 液助焊劑氣體的原理如圖5所示，圖5是本發明曱酸和松香混合溶液助焊劑 氣化原理示意圖，曱酸和松香混合溶液助焊劑氣化原理很簡單，首先根據實際助焊需求調整壓縮空氣流量，然後將壓縮空氣導入密閉甲酸和松香混合溶 液的容器內鼓泡，最後壓縮空氣攜帶氣化的曱酸和松香混合溶液助焊劑進入 多噴孔氣化助焊壓力拒402。其中，流量計用於測量壓縮空氣流量，比如在 需要增加氣化甲酸和松香混合溶液助焊劑的濃度時，可以通過用於調節整氣 化曱酸和松香混合溶液助焊劑濃度的氣壓閥門增大壓縮空氣流量；在需要減 小氣化甲酸和松香混合溶液助焊劑的濃度時，可以通過調節氣壓閥門減少壓 縮空氣流量。這樣，使得本發明方法具有了很寬的工藝窗口，即使用各種可 焊性較差的元件和線路板的焊接時，只需要調節氣相助焊劑的濃度或者調節 要焊接電路板在氧化層氣相化學清洗區的停留時間，就可以獲得滿足要求的 助焊效果了。從本發明方案可見，本發明採用的助焊劑不會在印刷電路板上殘留有機 酸和滷素殘留物，從而提高了印刷電路板的可靠性。另外，本發明採用的助焊劑不需要混合到錫膏中，而且可以根據需要靈 活調整助焊劑的濃度，以改變助焊能力。除此之外，由於錫膏中不再存在腐蝕活性劑，錫膏在印刷電路板上的工 作壽命也更長了。下面結合錫膏回流表面貼裝和噴塗助焊劑波峰焊接兩種技術，詳細描述 工藝處理流程。圖6是本發明錫膏回流表面貼裝的流程示意圖，如圖6所示， 主要包括進板、氧化層氣相化學清洗、印錫膏、元件貼裝、氣相化學清洗 和回流焊接。其中，進板，就是印刷電路光板進入流水線，也就是將印刷電路光板放置在導 軌上傳送，該工藝處理與傳統工藝實現相同；氧化層氣相化學清洗，作用是清除通過導軌傳送入多噴孔氣化助焊壓力 拒402下的印刷電路光板的焊盤表面氧化物；印錫膏，作用是在印刷電路板上印無活性劑的錫青。設備和工藝與傳統 工藝相同。不同的是，錫膏的配方更簡單、更安全，且無腐蝕性，可以常溫 儲存。在該處理工藝中，氣化甲酸會按照化學方程式(3)進行反應，生成Sn(OOCH)2;元件貼裝，即貼放元器件，工藝處理與傳統工藝實現相同； 氧化層氣相化學清洗，作用是清除通過導軌傳送入多噴孔氣化助焊壓力櫃402下的印刷電路板上的元器件表面氧化物；回流焊接，採用傳統工藝將貼放在印刷電路板上的元器件焊接在印刷電路板上。在該工藝處理中，會按照化學方程式(2)和化學方程式(3)進行反應，可見，採用本發明方法，不會有殘留物殘留在印刷電路板上，也不會腐蝕印刷電路板。圖7是本發明噴塗助焊劑波峰焊接的流程示意圖，如圖7所示，主要包 括進板、氧化層氣相化學清洗、預熱、焊接、冷卻後出板。其中，進板、 預熱、焊接和冷卻後出板與傳統工藝相同，與現有工藝流程撥不同的是，將 現有在進板與預熱之間的塗助焊劑工藝，替換為氧化層氣相化學清洗處理工 藝。由於不採用傳統的塗助焊劑工藝， 一方面不存在添加有較多有機酸和滷 素的波峰焊助焊劑，避免了殘留物殘留在印刷電路板上腐蝕印刷電路板；另了電子產品生產廠對助焊劑的靈活選擇。以上所述，僅為本發明的較佳實施例而已，並非用於限定本發明的保護 範圍，凡在本發明的精神和原則之內所做的任何修改、等同替換、改進等， 均應包含在本發明的保護範圍之內。
權利要求
1. 一種電子產品焊接方法，其特徵在於，該方法包括以下步驟A.對印刷電路光板和元器件進行氧化層氣相化學清洗；B.對清洗後的印刷電路板進行焊接。
2. 根據權利要求1所述的方法，其特徵在於，該方法之前還包括進板； 所述步驟A具體包括對印刷電路光板進行氧化層氣相化學清洗；印錫膏；元件貼裝、對印刷電路板上的元器件氧化層進行氣相化學清洗； 所述步驟B的焊接為回流焊接。
3. 根據權利要求1所述的方法，其特徵在於，該方法之前還包括進板； 所述步驟A與步驟B之間還包括預熱； 所述步驟B之後還包括冷卻後出板。
4. 根據權利要求l、 2或3所述的方法，其特徵在於，所述氧化層氣相化 學清洗的方法為採用甲酸和松香的混合溶液作為助焊劑，將甲酸和松香混合 溶液助焊劑氣化，並利用氣化的曱酸和松香混合溶液助焊劑清洗印刷電路光板 和元器件表面氧化物。
5. 根據權利要求4所述的方法，其特徵在於，所述將曱酸和松香的混合溶 液氣化的方法為根據實際助焊需求調整壓縮空氣流量，將壓縮空氣導入密閉曱酸和松香的 混合溶液的容器中鼓泡，產生氣化的曱酸和松香混合溶液。
6. 根據權利要求4所述的方法，其特徵在於，所述焊接中採用的錫膏包括 錫粉，酸值最小、最穩定的酯化松香、流變劑、溶劑；其中，松香為一種可焊 性保護劑和粘合劑。
7. —種氣相化學清洗裝置，其特徵在於，該裝置包括上、下兩個腔體； 上腔體(408 )用於排放外瀉的氣化的曱酸和松香混合溶液助焊劑；下腔體(409 ) 中設有用於將曱酸和松香混合溶液助焊劑氣化的多噴孔氣化助焊壓力拒(402 )，洗。
8. 根據權利要求7所述的氣相化學清洗裝置，其特徵在於，所述上腔體(408) 與下腔體(409)之間通過中間隔板(407)分隔，中間隔板(407)上 開有開口，用於將下腔體(409)中未被阻擋的外瀉氣化的甲酸和松香混合溶液 助焊劑排放到上腔體(408)，並通過上腔體(408)的頂部的廢氣出口 (404) 排除。
9. 根據權利要求7所述的氣相化學清洗裝置，其特徵在於，所述下腔體(409) 中還設有用於運載印刷電路板的導軌(400);所述下腔體(409)的左右兩側各開一個開口，導軌(400)從兩個開口中 穿過，印刷電路板(401)被放置在導軌400上，傳送入氣相化學清洗裝置； 在印刷電路板被傳送至所述多噴孔氣化助焊壓力拒(402)下方時，所述多光板的焊盤表面氧化物、元器件的表面氧化物進行清洗
10. 根據權利要求9所述的氣相化學清洗裝置，其特徵在於，所述下腔體(403 )。
11. 根據權利要求IO所述的氣相化學清洗裝置，其特徵在於，所述下腔 體(409 )中位於多噴孔氣化助焊壓力拒(402 )兩側，設置有防溢出擋板(403 );劑氣體被防溢出擋板(403)阻擋後，回流至多噴孔氣化助焊壓力拒；未被防溢出擋板(403)阻擋的外瀉的氣化的曱酸和松香混合溶液助焊劑， 經所述中間隔板(407)上的開口排放到上腔體(408)。
12. 根據權利要求9或IO所述的氣相化學清洗裝置，其特徵在於，所述 多噴孔氣化助焊壓力櫃(402 )中設置有調整氣化曱酸和松香混合溶液助焊劑濃 度的裝置。
全文摘要
本發明公開了一種電子產品焊接方法，包括對印刷電路光板和元器件進行氧化層氣相化學清洗，並對清洗後的印刷電路板進行焊接。其中，參與氧化層氣相化學清洗的助焊劑是甲酸和松香的混合溶液。本發明避免了在印刷電路板上殘留有機酸和滷素殘留物的後果，從而提高了印刷電路板的可靠性。本發明還提供了一種氣相化學清洗裝置，用於對印刷電路板及元器件表面氧化物進行清洗，同時氣化的助焊劑也保證了在印刷電路板上不會殘留有機酸和滷素殘留物的後果，從而提高了印刷電路板的可靠性。
文檔編號H05K3/26GK101262745SQ20071008039
公開日2008年9月10日 申請日期2007年3月7日 優先權日2007年3月7日
發明者陳松柏 申請人:華為技術有限公司