专利名称：一种电子产品焊接方法和气相化学清洗装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及电子产品焊接技术，尤指一种电子产品焊接方法和气相化学清洗装置o背景技术随着电子产品在人们现实生活中重要性的提高，电子产品的可靠性越来越显得重要。决定电子产品的可靠性的关键因素有电子产品设计的可靠性、 组装电子产品的元器件的可靠性，以及组装焊接的可靠性。其中，前两个决 定因素涉及面较小，质量较好控制；第三个决定因素涉及面大，不可控的因 素很多，比如由于使用材料、工艺方法、焊接设备、组装焊接质量的差异， 同样的产品在不同的加工条件下生产的质量差异很大。目前，业界比较流行的一种焊接技术是无铅焊接。无铅焊接主要包括锡 膏回流表面贴装和喷涂助焊剂波峰焊接两种技术。其中，锡膏回流表面贴装 是一种成熟的组装工艺，主要包括锡骨涂布、元件贴装和回流焊接，如图l 所示，图l是现有技术锡膏回流表面贴装的流程示意图。喷涂助焊剂波峰焊 接的工艺流程主要包括进板、涂助焊剂、预热、焊接、冷却后出板，如图 2所示，图2是现有技术喷涂助焊剂波峰焊接的流程示意图。为了克服无铅焊接的焊料在焊盘上润湿力差，焊接温度高而造成焊盘氧 化，不利于焊接等固有缺陷，需要提高焊接锡青中助焊剂的助焊能力。为此， 不得不在助焊剂中加入更多的有机酸和卣素。研究表明完成焊接作业后，在 印刷电路板上会残留下大量的有机酸和卣素残留物，这些残留物会腐蚀印刷 电路板，从而对电子产品的可靠性产生危害。有机酸和卣素会腐蚀锡膏中的锡粉，如下面的化学方程式(1)所示R-COOH + SnO — Sn(RCOO)3H + H20 ( 1 )其中，R-COOH为有机酸，SnO为锡粉，二者发生化学反应后形成有机 酸盐，使得锡粉受到腐蚀，锡膏中的助焊剂在腐蚀锡粉时被消耗，锡骨中的 助焊剂助焊能力降低，也会使锡膏的印刷性能变差。腐蚀产物Sn(RCOO)3H将改变锡膏黏度，从而降低了锡膏的印刷质量。 在印刷过程中，由于温度较高，化学方程式(1 )所示的腐蚀将会加剧，形 成的有机酸盐，在锡膏印刷时使锡膏的黏度不断变化，会影响印刷质量并降 低焊接质量。为了降低腐蚀速度，可以将锡膏存储在水箱中，否则会降低了 锡膏的存储寿命。另外，根据锡膏中添加的有机酸和卤素的比例的不同，出现了种类繁多 的锡膏，而各种锡膏的性能和可靠性存在较大的差别，电子产品生产厂只得 选用对自己产品合适的锡膏，加大了工艺调制难度，而且工艺窗口受限。采用目前的焊接方法和助焊剂，必定在印刷电路板上残留下大量的有机 酸和卤素残留物，从而降低了印刷电路板的可靠性。随着消费者对电子产品 的高可靠性、多功能、小、轻、薄的追求，印刷电路板的组装密度不断提高， 作为组装栽体的印刷电路板的布线密度越来越高，走线越来越细，现有的焊 接方法和助焊剂对其危害更为明显。发明内容有鉴于此，本发明的实施例的主要目的在于提供一种电子产品焊接方 法，能够提高印刷电路板的可靠性。本发明的实施例的另一目的在于提供一种气相化学清洗装置，能够提高 印刷电路板的可靠性。为达到上述目的，本发明的实施例的技术方案具体是这样实现的一种电子产品焊接方法，该方法包括以下步骤A. 对印刷电路光板和元器件进行氧化层气相化学清洗；B. 对清洗后的印刷电路板进4于焊接。一种气相化学清洗装置，该装置包括上、下两个腔体；上腔体(408)用 于排放外泻的气化的曱酸和松香混合溶液助焊剂；下腔体(409)用于将曱酸和 松香混合溶液助焊剂气化的多喷孔气化助焊压力拒(402)，并采用所述气化甲 酸和松香混合溶液助焊剂对印刷电路光板和元器件进行清洗。由上述技术方案可见，本发明在对印刷电路板进行焊接之前，先对印刷 电路光板和元器件进行气相化学清洗，采用曱酸作为助焊剂进行清洗，避免 了在印刷电路板上残留有机酸和卣素残留物的后果，从而提高了印刷电路板 的可靠性。
图1是现有技术锡膏回流表面贴装的流程示意图；图2是现有技术喷涂助焊剂波峰焊接的流程示意图；图3是本发明方法的流程图；图4是本发明气相化学清洗装置的原理结构示意图；图5是本发明甲酸和松香混合溶液助焊剂气化原理示意图；图6是本发明锡膏回流表面贴装的流程示意图；图7是本发明喷涂助焊剂波峰焊接的流程示意图。
具体实施方式
本发明的实施例是对印刷电路光板和元器件进行氧化层气相化学清洗，并对清洗后的印刷电路板进行焊接。为使本发明的实施例的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下参照附图并举较佳实施例，对本发明进一步详细说明。图3是本发明方法的流程图，如图3所示，该方法包括以下步骤 步骤300:对印刷电路光板和元器件进行氧化层气相化学清洗。 本步骤中，采用沸点为100.7。C左右，在焊接高温(通常在200 250。C )下将自身与锡膏中的锡粉反应生成的曱酸盐分解还原出金属锡的曱酸和松6香混合溶液作为助焊剂，采用所述的助焊剂对印刷电路光板和元器件进行气 相化学清洗。印刷电路光板的焊盘表面氧化物、元器件的表面氧化物与甲酸反应，除 去氧化物，使其更利于焊接。步骤301:对印刷电路板进行焊接。假设助焊剂为曱酸、采用无活性剂的锡膏，本发明的助焊化学过程如化 学方程式(2)和化学方程式(3)所示<formula>formula see original document page 7</formula> (3)化学方程式(2)表明，在焊接时，曱酸(HCOOH)在加热至沸点100.7 。C时，挥发甚至分解为一氧化碳(CO)和水蒸气(H20)，其中的CO与空 气中的氧气(02)反应生成二氧化碳(co2)，因此，不会有残留物残留在 电路板上，不会腐蚀电路板。上述化学方程式(3)表明，在焊接中(通常在200~ 250°C) HCOOH 与锡膏中的锡粉(SnO)反应生成曱酸锡盐(Sn(OOCH)2),而Sn(OOCH)2 在焊接加热过程中分解，还原为金属锡，不会有残留物残留在印刷电路板上， /人而也不会腐蚀印刷电路板。本发明中，助焊剂不需要预先添加在锡膏中，不会腐蚀锡膏中的锡粉， 配置锡膏只要采用酸值最小、最稳定的酯化松香配制锡膏，锡膏的主要成分 包括锡粉、松香、流变剂和溶剂，此时，松香的作用由传统的助焊剂、保护 剂和粘合剂转变为可焊性保护剂和粘合剂，因此，只用含有松香和触变剂等 辅助材料配制的锡膏配方更加简单，化学性能更加稳定，也就更安全。另外，本发明中的锡膏也无需用冷藏方法保存，既保证具有合格的储存 寿命，又节能环保。图4是本发明气相化学清洗装置的原理结构示意图，如图4所示，该气 相化学装置包括上下两个腔体，上腔体408用于排放外泻的气化的甲酸和松 香混合溶液助焊剂；下腔体409用于将甲酸和松香混合溶液助焊剂气化，并 采用气化的甲酸和松香混合溶液助焊剂对印刷电路光板和元器件进行清洗； 上腔体408与下腔体409之间通过中间隔板407分隔，中间隔板407上开有 两个开口，用于将下腔体409中未被阻挡的外泻气化的曱酸和松香混合溶液 助焊剂排放到上腔体408，并通过上腔体408的顶部的废气出口 404排除，腾床吸收，做到废气零排放；下腔体409用于对印刷电路板进行气相化学清洗，下腔体409中设有用 于产生曱酸和松香混合溶液助焊剂气体的多喷孔气化助焊压力拒402 、用于 运载印刷电路板的导轨400、以及用于防止曱酸和松香混合溶液助焊剂气体 外泻的防溢出挡板403;下腔体409的左右两侧各开一个开口 ，导轨400从两个开口中穿过，印 刷电路板401则被放置在导轨400上，传送入气相化学清洗装置；在印刷电 路板被传送至多喷孔气化助焊压力拒402下方时，多喷孔气化助焊压力拒化物、元器件的表面氧化物进行化学清洗。进一步地，多余曱酸和松香混合溶液助焊剂气体被防溢出挡板403阻挡 后，回流至多喷孔气化助焊压力拒，如图4中虛线宽箭头所示的回流曱酸和 松香混合溶液助焊剂气体406;其它未被防溢出挡板403阻挡的外泻气化的 曱酸和松香混合溶液助焊剂，经中间隔板407上的开口排放到上腔体408。图4中，多喷孔气化助焊压力拒402中设置有调整气化曱酸和松香混合 溶液助焊剂浓度的装置，多喷孔气化助焊压力拒402产生曱酸和松香混合溶 液助焊剂气体的原理如图5所示，图5是本发明曱酸和松香混合溶液助焊剂 气化原理示意图，曱酸和松香混合溶液助焊剂气化原理很简单，首先根据实际助焊需求调整压缩空气流量，然后将压缩空气导入密闭甲酸和松香混合溶 液的容器内鼓泡，最后压缩空气携带气化的曱酸和松香混合溶液助焊剂进入 多喷孔气化助焊压力拒402。其中，流量计用于测量压缩空气流量，比如在 需要增加气化甲酸和松香混合溶液助焊剂的浓度时，可以通过用于调节整气 化曱酸和松香混合溶液助焊剂浓度的气压阀门增大压缩空气流量；在需要减 小气化甲酸和松香混合溶液助焊剂的浓度时，可以通过调节气压阀门减少压 缩空气流量。这样，使得本发明方法具有了很宽的工艺窗口，即使用各种可 焊性较差的元件和线路板的焊接时，只需要调节气相助焊剂的浓度或者调节 要焊接电路板在氧化层气相化学清洗区的停留时间，就可以获得满足要求的 助焊效果了。从本发明方案可见，本发明采用的助焊剂不会在印刷电路板上残留有机 酸和卤素残留物，从而提高了印刷电路板的可靠性。另外，本发明采用的助焊剂不需要混合到锡膏中，而且可以根据需要灵 活调整助焊剂的浓度，以改变助焊能力。除此之外，由于锡膏中不再存在腐蚀活性剂，锡膏在印刷电路板上的工 作寿命也更长了。下面结合锡膏回流表面贴装和喷涂助焊剂波峰焊接两种技术，详细描述 工艺处理流程。图6是本发明锡膏回流表面贴装的流程示意图，如图6所示， 主要包括进板、氧化层气相化学清洗、印锡膏、元件贴装、气相化学清洗 和回流焊接。其中，进板，就是印刷电路光板进入流水线，也就是将印刷电路光板放置在导 轨上传送，该工艺处理与传统工艺实现相同；氧化层气相化学清洗，作用是清除通过导轨传送入多喷孔气化助焊压力 拒402下的印刷电路光板的焊盘表面氧化物；印锡膏，作用是在印刷电路板上印无活性剂的锡青。设备和工艺与传统 工艺相同。不同的是，锡膏的配方更简单、更安全，且无腐蚀性，可以常温 储存。在该处理工艺中，气化甲酸会按照化学方程式(3)进行反应，生成Sn(OOCH)2;元件贴装，即贴放元器件，工艺处理与传统工艺实现相同； 氧化层气相化学清洗，作用是清除通过导轨传送入多喷孔气化助焊压力柜402下的印刷电路板上的元器件表面氧化物；回流焊接，采用传统工艺将贴放在印刷电路板上的元器件焊接在印刷电路板上。在该工艺处理中，会按照化学方程式(2)和化学方程式(3)进行反应，可见，采用本发明方法，不会有残留物残留在印刷电路板上，也不会腐蚀印刷电路板。图7是本发明喷涂助焊剂波峰焊接的流程示意图，如图7所示，主要包 括进板、氧化层气相化学清洗、预热、焊接、冷却后出板。其中，进板、 预热、焊接和冷却后出板与传统工艺相同，与现有工艺流程拨不同的是，将 现有在进板与预热之间的涂助焊剂工艺，替换为氧化层气相化学清洗处理工 艺。由于不采用传统的涂助焊剂工艺， 一方面不存在添加有较多有机酸和卤 素的波峰焊助焊剂，避免了残留物残留在印刷电路板上腐蚀印刷电路板；另了电子产品生产厂对助焊剂的灵活选择。以上所述，仅为本发明的较佳实施例而已，并非用于限定本发明的保护 范围，凡在本发明的精神和原则之内所做的任何修改、等同替换、改进等， 均应包含在本发明的保护范围之内。
权利要求
1. 一种电子产品焊接方法，其特征在于，该方法包括以下步骤A.对印刷电路光板和元器件进行氧化层气相化学清洗；B.对清洗后的印刷电路板进行焊接。
2. 根据权利要求1所述的方法，其特征在于，该方法之前还包括进板； 所述步骤A具体包括对印刷电路光板进行氧化层气相化学清洗；印锡膏；元件贴装、对印刷电路板上的元器件氧化层进行气相化学清洗； 所述步骤B的焊接为回流焊接。
3. 根据权利要求1所述的方法，其特征在于，该方法之前还包括进板； 所述步骤A与步骤B之间还包括预热； 所述步骤B之后还包括冷却后出板。
4. 根据权利要求l、 2或3所述的方法，其特征在于，所述氧化层气相化 学清洗的方法为采用甲酸和松香的混合溶液作为助焊剂，将甲酸和松香混合 溶液助焊剂气化，并利用气化的曱酸和松香混合溶液助焊剂清洗印刷电路光板 和元器件表面氧化物。
5. 根据权利要求4所述的方法，其特征在于，所述将曱酸和松香的混合溶 液气化的方法为根据实际助焊需求调整压缩空气流量，将压缩空气导入密闭曱酸和松香的 混合溶液的容器中鼓泡，产生气化的曱酸和松香混合溶液。
6. 根据权利要求4所述的方法，其特征在于，所述焊接中采用的锡膏包括 锡粉，酸值最小、最稳定的酯化松香、流变剂、溶剂；其中，松香为一种可焊 性保护剂和粘合剂。
7. —种气相化学清洗装置，其特征在于，该装置包括上、下两个腔体； 上腔体(408 )用于排放外泻的气化的曱酸和松香混合溶液助焊剂；下腔体(409 ) 中设有用于将曱酸和松香混合溶液助焊剂气化的多喷孔气化助焊压力拒(402 )，洗。
8. 根据权利要求7所述的气相化学清洗装置，其特征在于，所述上腔体(408) 与下腔体(409)之间通过中间隔板(407)分隔，中间隔板(407)上 开有开口，用于将下腔体(409)中未被阻挡的外泻气化的甲酸和松香混合溶液 助焊剂排放到上腔体(408)，并通过上腔体(408)的顶部的废气出口 (404) 排除。
9. 根据权利要求7所述的气相化学清洗装置，其特征在于，所述下腔体(409) 中还设有用于运载印刷电路板的导轨(400);所述下腔体(409)的左右两侧各开一个开口，导轨(400)从两个开口中 穿过，印刷电路板(401)被放置在导轨400上，传送入气相化学清洗装置； 在印刷电路板被传送至所述多喷孔气化助焊压力拒(402)下方时，所述多光板的焊盘表面氧化物、元器件的表面氧化物进行清洗
10. 根据权利要求9所述的气相化学清洗装置，其特征在于，所述下腔体(403 )。
11. 根据权利要求IO所述的气相化学清洗装置，其特征在于，所述下腔 体(409 )中位于多喷孔气化助焊压力拒(402 )两側，设置有防溢出挡板(403 );剂气体被防溢出挡板(403)阻挡后，回流至多喷孔气化助焊压力拒；未被防溢出挡板(403)阻挡的外泻的气化的曱酸和松香混合溶液助焊剂， 经所述中间隔板(407)上的开口排放到上腔体(408)。
12. 根据权利要求9或IO所述的气相化学清洗装置，其特征在于，所述 多喷孔气化助焊压力柜(402 )中设置有调整气化曱酸和松香混合溶液助焊剂浓 度的装置。
全文摘要
本发明公开了一种电子产品焊接方法，包括对印刷电路光板和元器件进行氧化层气相化学清洗，并对清洗后的印刷电路板进行焊接。其中，参与氧化层气相化学清洗的助焊剂是甲酸和松香的混合溶液。本发明避免了在印刷电路板上残留有机酸和卤素残留物的后果，从而提高了印刷电路板的可靠性。本发明还提供了一种气相化学清洗装置，用于对印刷电路板及元器件表面氧化物进行清洗，同时气化的助焊剂也保证了在印刷电路板上不会残留有机酸和卤素残留物的后果，从而提高了印刷电路板的可靠性。
文档编号H05K3/26GK101262745SQ20071008039
公开日2008年9月10日 申请日期2007年3月7日 优先权日2007年3月7日
发明者陈松柏 申请人:华为技术有限公司