專利名稱：一種噴液態金屬焊料微顆粒的噴錫技術的制作方法
技術領域：
印制線路板的表面處理是指在印制線路板表面涂上ー層利于焊接的、可保護印制線路板的焊盤而不被氧化不被破壞的涂層。表面處理的類型很多，噴錫是其中ー種最常用的方法，其成本較低，流程簡單穩定且易控制而被廣泛應用。
背景技術：
傳統的噴錫方法是將涂有助焊劑的印制線路板浸入高溫的液態錫中進行浸潤，再用高溫氣體進行整平。此方法存在ー些缺點，當印制線路板的焊盤較小(如小于0.35_)時，焊盤很難被液態浸潤，導致焊盤不上錫而失效。本發明專門為解決超小焊盤噴錫不上錫的問題而提出的解決方案。
發明內容
本發明解決的技術問題是提供ー種噴液態金屬焊料微顆粒的噴錫技術，其采用噴射的方法將處于熔融狀態的高溫金屬焊料微顆粒噴向印制線路板表面。本發明的進ー步技術方案是提供ー種噴液態金屬焊料微顆粒的噴錫技術，該噴錫技術包含如下步驟先在印制線路板表面涂上助焊劑，之后向印制線路板表面噴微小的液態焊料顆粒并加熱印制線路板，最后用高溫高壓的氣體吹平印制線路板表面的焊料。本發明的進ー步技術方案是提供ー種噴液態金屬焊料微顆粒的噴錫技術，其在向印制線路板表面噴微小的液態焊料顆粒時，噴向印制線路板表面的焊料的溫度在190°C 300°C之間。本發明的進ー步技術方案是提供ー種噴液態金屬焊料微顆粒的噴錫技術，其在向印制線路板表面噴微小的液態焊料顆粒時，吹噴焊料的氣體的溫度控制在190°C 340°C之間，加熱印制線路板的高溫氣體的溫度控制在190°C 340°C之間。本發明的進ー步技術方案是提供ー種噴液態金屬焊料微顆粒的噴錫技術，其在向印制線路板表面噴微小的液態焊料顆粒吋，噴射的液態焊料顆粒的直徑控制在5um 200um(um即微米)之間。本發明的進ー步技術方案是提供ー種噴液態金屬焊料微顆粒的噴錫技術，其在向印制線路板表面噴微小的液態焊料顆粒時，吹噴焊料所用的氣體采用氮氣。本發明的進ー步技術方案是提供ー種噴液態金屬焊料微顆粒的噴錫技術，其在液態焊料顆粒被噴出到飛至印制線路板表面上的過程中，以及被噴到印制線路板表面的焊料在加熱的過程中，直至用高溫高壓的氣體吹平印制線路板表面的焊料之前，焊料和印制線路板始終處于氮氣的環境中。本發明的進ー步技術方案是提供ー種噴液態金屬焊料微顆粒的噴錫技術，其在向印制線路板表面噴微小的液態焊料顆粒時，所噴射出的高溫氣體的行走方向與印制線路板的行走方向一致；在用高溫高壓的氣體吹平印制線路板表面的焊料時，所噴射出的高溫氣體的行走方向與印制線路板的行走方向相反。
本發明的進ー步技術方案是提供ー種噴液態金屬焊料微顆粒的噴錫技術，其在向印制線路板表面噴微小的液態焊料顆粒時，先將液態高溫的焊料引至一個超聲波激蕩腔中，采用超聲波激蕩液態焊料使其成為細微的液態顆粒，之后用高溫的氣體將顆粒吹出至印線路板表面，從而完成噴射焊料顆粒的過程。本發明的進ー步技術方案是提供ー種噴液態金屬焊料微顆粒的噴錫技術，其在向印制線路板表面噴微小的液態焊料顆粒時，先將液態高溫的焊料引至噴槍中，之后采用高溫高壓氣體吹噴焊料，使得焊料被氣體吹散成微小的液態顆粒同時飛向印制線路板表面，從而完成噴射焊料顆粒的過程。本發明獲得的效果是因為本發明采用噴射的方法將微小的焊料顆粒噴向印制線路板表面后再加溫使得焊盤被焊料潤濕，而不象傳統的噴錫エ藝那樣將印制線路板直接浸入到高溫液態焊料中進行浸潤焊盤，避免焊盤被潤濕時存在潤濕角度的問題而不上焊料； 同吋，采用將印制線路板和焊料放置在氮氣的環境中，既起到保護焊料和印制線路板不被氧化的作用，又起到進ー步降低焊料的潤濕角度的作用，使得印制線路板中的焊盤上焊料的效果更佳，即使是很小的焊盤也可以被焊料浸潤，避免了不上焊料的缺陷，使得噴錫表面處理的制造技術得以大大提高，而且制造成本也沒有大幅上升。
圖I為“噴液態金屬焊料微顆粒的噴錫技術”發明的流程圖。圖2為“焊盤上的焊料存在潤濕角度”的側面剖視示意圖。圖3為“噴錫裝置中各種流體的流動方向”的側面示意圖。
具體實施例方式下面結合具體實施事例，對本發明技術方案進ー步說明。在傳統的噴錫エ藝中，通常是將涂有助焊劑的印制線路板整體浸入到液態焊料中，有助焊劑的作用下以及在高溫的條件中，焊盤會被焊料浸潤。但有許多因素而導致焊盤不能被焊料浸潤，如焊盤表面有污染物、焊料的潤濕角度過大、阻焊層的厚度過厚等等...，當印制線路板的焊盤較小時(如0. 35mm以下時)，潤濕角度的問題就會相當突出，從而成為傳統噴錫エ藝無法跨越的瓶頸而導致失效。下面用圖示說明潤濕角度的問題在圖2中的I表示印制線路板的焊盤，它通常是由銅金屬構成，可以被焊料浸潤。圖2中的2表示印制線路板的基材部份，它是印制線路板的介質層，起到絕緣的作用以及作為整個印制線路板支撐的骨架而將各個部份聯結在一起。圖2中的3表示印制線路板上的阻焊層，這可以起到保護印制線路板中的線路不受腐蝕的作用，同時可以阻止不需要焊接的部位不被焊料浸潤而焊接上焊料。圖2中的4表示焊料，傳統的噴錫エ藝因為是將印制線路板整體浸入到焊料中，焊料是整體將焊盤包圍起來的。在焊料浸潤焊盤的過程中，因為有阻焊層的存在(特別是當阻焊層的高度高于焊盤吋)，焊料會存在一個潤濕角度的問題(如圖2中的a所示)而無法進入到焊盤表面，導致不能被焊料潤濕。此潤濕角度是因為焊料本身存表面張カ的緣故而導致的，它是焊料的ー種物理性質，不同的焊料的潤濕角度會有差別，潤濕角度越大，表示焊料的可焊性越不好；潤濕角度越小，表示焊料的的可焊性越好。通常含37%鉛的錫合金焊料的潤濕角度最小，但因為歐盟國家率先執行了無鉛標準，目前許多國家相繼跟進執行，目前無鉛的噴錫エ藝得以漸漸盛行起來，而無鉛的焊料，其潤濕角度比有鉛的焊料大大升高，故其可焊性也大大降低。為解決這樣的問題，故提出以下的解決方案。本發明的具體實施方式
是提供ー種噴液態金屬焊料微顆粒的噴錫技術，其采用噴射的方法將處于熔融狀態的高溫金屬焊料微顆粒噴向印制線路板表面，該方法包含如下步驟先在印制線路板表面涂上助焊劑，之后向印制線路板表面噴微小的液態焊料顆粒并加熱印制線路板，最后用高溫高壓的氣體吹平印制線路板表面的焊料。具體如圖I所示步驟100 :在印制線路板表面涂上助焊劑先對 制線路板表面進行清潔，使得新鮮的焊盤露出來，使得后續流程步驟得以可靠進行。此清潔工作可采用打磨加水洗的方法，也可以采用微蝕劑進行微蝕后用水清洗的方法，也可以采用打磨后加微蝕及水洗清洗的方法。在完成印制線路板表面的清潔工作后，將印制線路板表面涂上助焊劑，此助焊劑是ー種具有還原性質的有機物質，包含有松香的成份，當遇到高溫吋，此助焊劑會將印制線路板表面的氧化物還原棹，同時利于焊盤與焊料很好地結合，保證后續步驟的可靠。所以涂助焊劑是ー個十分重要的步驟。步驟200 :向印制線路板表面噴微小的液態焊料顆粒并加熱印制線路板用高溫的氣體將液態焊料顆粒吹出至印線路板表面，在助焊劑的共同作用下，焊料會粘在印制線路板的表面上，布滿整個表面，焊盤上也不例外。之后，對印制線路板進行加熱，加熱的方式，可以采用紅外線輻射加熱的方式，也可以采用高溫氣體吹噴的方式加熱，等等.· ·，使得焊料在助焊劑的作用下與印制線路板的焊盤結合在一起，即焊盤被液態的焊料浸潤(如同將水放置在可被水潤濕的物體表面上，物體表面被水浸潤的道理是ー樣的)。從而完成ー步十分重要的步驟。步驟300 :用高溫高壓的氣體吹平印制線路板表面的焊料完成了上一歩的步驟后，印制線路板表面上(包括印制線路板的焊盤上以及其其它位置)均分布有焊料。其中分布在印制線路板的焊盤上的焊料可能會高低凹凸不平，需要將其整平才可以完成表面處理的過程，否則表面會十分難看，而且焊盤的焊接可靠性也會存在問題；另ー方面，布在印制線路板的其它位置的焊料并不是我們所需要的，需將其清除掉，否則會導致電子產品短路的問題發生。所以，需用高溫高壓的氣體吹平印制線路板表面的焊料并趕走多余的焊料，在這個過程中，焊盤上的焊料會被整平，從而外觀變得好看；分布在印制線路板的其它位置的焊料也會被吹趕走，從而避免電子產品短路的問題發生。因為本發明是將直徑比焊盤更小的液態焊料微細顆粒直接噴向焊盤表面，焊料本身到達焊盤前就已經被分割成小顆粒，直接粘在焊盤上，一個焊盤上會粘上很多個微小的焊料顆粒，所以就不存在所謂的潤濕角度的問題。在加熱的過程中，焊料即與焊盤結合在一起而完成浸潤的過程。這是本發明解決焊料潤濕角度問題的核心思想。在向印制線路板表面噴微小的液態焊料顆粒時，噴向印制線路板表面的焊料的溫度在190°C 300°C之間，吹噴焊料的氣體的溫度控制在190°C 340°C之間，加熱印制線路板的高溫氣體的溫度控制在190°C 340°C之間。焊料的液化溫度通常在180°C 240°C之間，采用這樣的控制溫度，可確保焊料處于液化狀態下，從而保證后續エ藝的進行。這里的溫度均設定在ー個范圍之間，其原理是如溫度控制得高ー些，印制線路板的行走速度可以快ー些，產量可以高ー些，但對印制線路板來說，其需承受更高的溫度，易產生質量問題，如印制線路板所采用的材料不好或存在缺陷，或者印制線路板本身的設計比較復雜，則出現問題的幾率會大大上升；如溫度控制得低ー些，印制線路板的行走速度需慢ー些，產量會低ー些，但對印制線路板來說，其不需承受較高的溫度，不易產生質量問題，在設備產能不足的情況下，采用這樣的方式就不太妥當。另外，它還與所采用的焊料的種類有關系，有的焊料需較高的溫度才能熔融，有的焊料需較低溫度就可以進入熔融狀態，所以還需根據焊料的物理性質來決定采用溫度的高低。本發明提供了這些溫度的控制范圍，從而向從業者在生產過程中提供了這樣的思路和控制方法。在向印制線路板表面噴微小的液態焊料顆粒時，吹噴焊料所用的氣體采用氮氣。在液態焊料顆粒被噴出到飛至印制線路板表面上的過程中，以及被噴到印制線路板表面的焊料在加熱的過程中，直至用高溫高壓的氣體吹平印制線路板表面的焊料之前，焊料和印制線路板始終處于氮氣的環境中。在氮氣的環境下，可以降低焊料的潤濕角度(如圖2中的a所示)。所以在本發明中，采用氮氣降低焊料的潤濕角度而進一歩提高噴錫エ藝的能力水平。當然如不采用氮氣，只是采用空氣吹噴焊料，也是可以的，只是エ藝能力水平會比采用氮氣時稍低ー些。同吋，采用無氧的環境，焊料在高溫條件下就不會有被氧化的問題，焊接的可焊性會更高。
在向印制線路板表面噴微小的液態焊料顆粒時，噴射的液態焊料顆粒的直徑控制在5um 200um (um即微米)之間。其過程為先將液態高溫的焊料引至一個超聲波激蕩腔中，采用超聲波激蕩液態焊料使其成為細微的液態顆粒，之后用高溫的氣體將顆粒吹出至印線路板表面，從而完成噴射焊料顆粒的過程。采用超聲波激蕩，可以使液態的焊料被激蕩成直徑較小的液態顆粒，而且不需耗費較大的能量即可達成。所噴出的液態焊料顆粒直徑的大小選擇需根據所生產的印制線路板上的焊盤大小、焊料的種類、所用吹噴的氣體的種類、吹噴氣體的氣壓大小等因素綜合考慮而定出，如當焊盤較小吋，選擇噴出的液態焊料顆粒直徑需相對小些；當焊盤較大時，選擇噴出的液態焊料顆粒直徑可相對控制大些。吹噴氣體的氣壓較大的時候，焊料的飛行速度會較快，可快速打擊到印制線路板的表面，利于焊盤的潤濕；吹噴氣體的氣壓較小的時候，焊料的飛行速度會慢些，打擊到印制線路板表面的速度就慢些，相對不利于焊盤的潤濕，需相應調整液態焊料顆粒的直徑大小。在向印制線路板表面噴微小的液態焊料顆粒時，噴射的液態焊料顆粒的直徑控制在5um 200um (um即微米)之間，也可以采用這樣的方法控制先將液態高溫的焊料引至噴槍中，之后采用高溫高壓氣體吹噴焊料，使得焊料被氣體吹散成微小的液態顆粒同時飛向印制線路板表面，從而完成噴射焊料顆粒的過程。此方法與上述采用超聲波激蕩并噴氣的方法類似，都是為了將焊料分割成微小的液態顆粒并噴向印制線路板表面，所不同的是，如只用高溫高壓氣體吹噴焊料，所需的氣體壓カ會需要更大，如果采用氮氣噴射，則需耗費更多的氮氣，氮氣的成本會是ー個很大的問題。如圖3所示，在向印制線路板表面噴微小的液態焊料顆粒時，噴槍(如圖3中的5所示)所噴射出的高溫氣體的行走方向(如圖3中的6所示)與印制線路板(如圖3中的7所示)的行走方向(如圖3中的8所示)一致。在使用風刀(如圖3中的10所示)用高溫高壓的氣體吹平印制線路板表面的焊料吋，風刀所噴射出的高溫氣體的行走方向(如圖3中的9所示)與印制線路板的行走方向相反。如圖3中所示的11表示是裝置中的傳輸裝置，它起到傳輸印制線路板的作用。為達到這樣的效果，一方面可以通過調整噴槍和風刀角度，使得所噴出的氣體的方向沿著所需的方向行走；另ー方面，通過增加擋流塊或導流條的設計，將所噴出的熱風引向所需的方向行走，可以二者相結合，以達到最佳的效果。這樣設計的好處在于，可以將更多的熱量保存在裝置中，從而起到節約能源的作用。本發明獲得的效果是因為本發明采用噴射的方法將微小的焊料顆粒噴向印制線路板表面后再加溫使得焊盤被焊料潤濕，而不象傳統的噴錫エ藝那樣將印制線路板直接浸入到高溫液態焊料中進行浸潤焊盤，避免焊盤被潤濕時存在潤濕角度的問題而不上焊料；同吋，采用將印制線路板和焊料放置在氮氣的環境中，既起到保護焊料和印制線路板不被氧化的作用，又起到進ー步降低焊料的潤濕角度的作用，使得印制線路板中的焊盤上焊料的效果更佳，即使是很小的焊盤也可以被焊料浸潤，避免了不上焊料的缺陷，使得噴錫表面處理的制造技術得以大大提高，而且制造成本也沒有大幅上升。以上內容是結合具體的優選實施方式對本發明所作的進ー步詳細說明，不能認定本發明的具體實施只局限于這些說明。對于本發明所屬技術領域的普通技術人員來說，在不脫離本發明構思的前提下，還可以做出若干簡單推演或替換，都應當視為屬于本發明的 保護范圍。
權利要求
1.ー種噴液態金屬焊料微顆粒的噴錫技術，其特征在干，采用噴射的方法將處于熔融狀態的高溫金屬焊料微顆粒噴向印制線路板表面。
2.—種噴液態金屬焊料微顆粒的噴錫技術，其特征在于，該噴錫技術包含如下步驟先在印制線路板表面涂上助焊劑，之后向印制線路板表面噴微小的液態焊料顆粒并加熱印制線路板，最后用高溫高壓的氣體吹平印制線路板表面的焊料。
3.根據權利要求I和權利要求2所述的ー種噴液態金屬焊料微顆粒的噴錫技術，其特征在于，在向印制線路板表面噴微小的液態焊料顆粒時，噴向印制線路板表面的焊料的溫度控制在190°C 300°C之間。
4.根據權利要求I和權利要求2所述的ー種噴液態金屬焊料微顆粒的噴錫技術，其特征在于，在向印制線路板表面噴微小的液態焊料顆粒時，吹噴焊料的氣體的溫度控制在190°C 340°C之間，加熱印制線路板的高溫氣體的溫度控制在190°C 340°C之間。
5.根據權利要求I和權利要求2所述的ー種噴液態金屬焊料微顆粒的噴錫技術，其特征在于，在向印制線路板表面噴微小的液態焊料顆粒時，噴射的液態焊料顆粒的直徑控制在5um 200um(um即微米)之間。
6.根據權利要求I和權利要求2所述的ー種噴液態金屬焊料微顆粒的噴錫技術，其特征在于，在向印制線路板表面噴微小的液態焊料顆粒時，吹噴焊料所用的氣體采用氮氣。
7.根據權利要求I和權利要求2所述的ー種噴液態金屬焊料微顆粒的噴錫技術，其特征在于，在液態焊料顆粒被噴出到飛至印制線路板表面上的過程中，以及被噴到印制線路板表面的焊料在加熱的過程中，直至用高溫高壓的氣體吹平印制線路板表面的焊料之前，焊料和印制線路板始終處于氮氣的環境中。
8.根據權利要求I和權利要求2所述的ー種噴液態金屬焊料微顆粒的噴錫技術，其特征在于，在向印制線路板表面噴微小的液態焊料顆粒時，所噴射出的高溫氣體的行走方向與印制線路板的行走方向一致。在用高溫高壓的氣體吹平印制線路板表面的焊料時，所噴射出的高溫氣體的行走方向與印制線路板的行走方向相反。
9.根據權利要求I和權利要求5所述的ー種噴液態金屬焊料微顆粒的噴錫技術以及其液態焊料直徑大小控制范圍，其特征在于，在向印制線路板表面噴微小的液態焊料顆粒吋，先將液態高溫的焊料引至一個超聲波激蕩腔中，采用超聲波激蕩液態焊料使其成為細微的液態顆粒，之后用高溫的氣體將顆粒吹出至印線路板表面，從而完成噴射焊料顆粒的過程。
10.根據權利要求I和權利要求5所述的ー種噴液態金屬焊料微顆粒的噴錫技術以及其液態焊料直徑大小控制范圍，其特征在于，在向印制線路板表面噴微小的液態焊料顆粒時，先將液態高溫的焊料引至噴槍中，之后采用高溫高壓氣體吹噴焊料，使得焊料被氣體吹散成微小的液態顆粒同時飛向印制線路板表面，從而完成噴射焊料顆粒的過程。
全文摘要
本發明涉及一種新的印制線路板噴錫技術，首先，在印制線路板表面涂上助焊劑；之后，將高溫液態焊料微顆粒噴射到印制線路板表面上，同時用高溫氣體對印制線路板進行加熱，使焊料將印制線路板的焊盤潤濕；最后采用高溫高壓氣體整平焊盤上的焊料。傳統的噴錫方法是在將涂有助焊劑的印制線路板浸入到高溫液態金屬焊料中，使印制線路板的焊盤被焊料浸潤，之后用高溫氣體吹平。采用傳統方法，較小的焊盤無法被錫浸潤而導致無法進行。采用本發明，即使是很小的焊盤也可以被錫浸潤，使得制造技術得以大大提高。
文檔編號H05K3/22GK102695372SQ201110072570
公開日2012年9月26日 申請日期2011年3月24日 優先權日2011年3月24日
發明者代芳, 劉香蘭, 劉香利, 戴成 申請人:代芳