增强印刷线路板软硬板组合强度的方法与流程

文档序号:16099951发布日期:2018-11-27 23:59阅读:215来源:国知局

本发明属于用于线路板的加工技术领域,尤其涉及一种增强印刷线路板软硬板组合强度的方法。



背景技术:

随着电子产品小型化,智能化的发展,越来越多的微型元件或线路板模组被应用到产品的设计与生产中,尤其是柔性线路板,由于其具有材料柔软,超薄以及可以制作精细线路的特点,可以被加工成具有各种复杂电路及功能的模组产品,然后与电子产品的主板焊接后可以组成十分小巧的线路板组件,这样就有效的减少了电子产品的体积及厚度,在当前的市场中具有广阔的前景。

根据环保法规的出台和国内《电子信息产品污染控制管理办法》(中国RoHS)的正式实施,以及欧盟RoHS(RoHS是由欧盟立法制定的一项强制性标准,它的全称是《关于限制在电子电器设备中使用某些有害成分的指令》Restriction of Hazardous Substances)、WEEE(报废的电子电气设备Waste Electrical and Electronic Equipment)和EuP(能耗产品,“Energy-using Products,简称EuP”,是指依靠能源输入——电力、石化及再生燃料才能操作,以及那些用来发动、运送及测量该能源的上市产品)的推行,无铅焊接将被要求应用于任何电子产品的焊接过程中,电子制造的无铅化已经成为不可改变的事实。因此增加无铅焊接的焊接强度,提高焊脚的焊接可靠性,特别是提高印刷线路板模组等高集成电子元件以及柔性线路板等微型焊接元器件的焊接可靠性,是电子产品设计与电子制造业企业需要重点解决的问题。

以往各大生产企业为了提高元器件的焊接可靠性,通常采用增大元件焊盘面积或在焊接后使用环氧树脂进行填充的方式对元器件进行加固处理,但这些电子元器件往往由于体积较小或高度的集成化,本身无法构建较大的焊盘面积,因此焊接强度无法达到后续加工工艺的要求,尤其当线路板模组进行组装时,由于往往要求需要对其进行弯折及缠绕,这就更加加大了焊点失效的可能性,当使用液态环氧树脂胶对线路板组件进行填充时,由于固化方式不同所产生的效果也各不相同,热固化型液态胶需要生产厂商添加点胶设备,场地及相应的操作人员,这会造成生产厂家生产成本的增加。

UV固化胶会因为线路板内侧无法完全使用紫外光进行光照而造成固化不彻底,胶体固化后不能达到应有的强度及刚性,降低了产品焊接的可靠性。此外,对固化后的线路板组件如果发现缺陷需要返工时,往往会由于填充了环氧树脂胶而造成返工困难或产生线路板的报废,这样无形中增加了生产厂商的制造成本,为企业增加了额外的负担。

此外,由于环氧基树脂胶水的粘度及流动方向不同,在点胶区域会产生残胶,这些残胶固化后会形成坚硬的胶块,胶块的大小与点胶量及线路板之间的间隙直接相关,但生产中线路板之间间隙无法完全控制会造成在点胶量控制良好的情况下由于线路板之间间隙的不同而造成胶量固化后胶块大小也不相同的局面,这些胶块有些会超出后续组装工艺的结构尺寸要求,严重影响后续的线路板组装的正常进行,因此降低了生产效率。

在传统线路板模组焊接过程中使用液态环氧树脂胶对线路板组件进行加固处理时,需要增加额外的人员,设备及相关的场地,这样也增加了生产商的制造费用。而且由于固化后的环氧树脂在返工时需要施以大于300摄氏度的温度,加热过程很容易造成线路板或其表面贴装的电子元件损害,因而造成了很多产品及材料的报废,增加了生产商的返工成本。



技术实现要素:

本发明的目的在于提供增强印刷线路板软硬板组合强度的方法,以解决现有技术中存在的线路板生产效率和返工效率低的技术问题。

增强印刷线路板软硬板组合强度的方法,将固态粘接胶片贴装在底层线路板上,再将柔性线路板放置或贴装到已经贴装了电子元件及固态粘接胶片的底层线路板上,然后使用治具将柔性线路板和底层线路板压合,将载有线路板的治具放入回流焊炉进行回流焊接。

本发明增强印刷线路板软硬板组合强度的方法的有益效果为:

由于固态粘接胶片在线路板回流焊接过程中实现的是软化、熔融、浸润、毛细及固化的物理过程,在这个过程中固态粘接胶片产品的原料没有产生任何化学变化,与底层线路板和柔性线路板的交联也属于物理交联,因此这个过程具有可逆性。当线路板组件发现质量问题及生产过程缺陷时,可以直接采用加热的方法对粘接好的线路板组件进行返工处理,返工过程不会产生任何元件及线路板的损伤,因此返工成本能够显著降低。

使用这种复合型热熔固态粘接胶片能够在回流焊的过程中一次性完成固态粘接胶片软化,熔融,浸润,粘接及固定的作用,它不需要任何额外的投资,因此能够有效的提高生产产能,降低人员,设备及场地资源的消耗,减少工艺过程并大大降低了产品返工所造成的材料报废,特别是应用在贴片元件多,线路板组件尺寸小,走线密集及集层数多或成本较高的电子产品生产过程中能够极大的降低了生产制造成本。

优选的技术方案,其附加特征在于,固态粘接胶片为无初粘性固态粘接胶片,在将无初粘性固态粘接胶片贴装到底层线路板上之前,在无初粘性固态粘接胶片底部丝印一到两个用于暂时粘接固态粘接胶片的锡点。

进一步优选的技术方案,其附加特征在于,锡点的形状为圆形或方形。

再进一步优选的技术方案,其附加特征在于,锡点为直径0.2-0.3mm的圆形或边长0.2-0.3mm的方形。

优选的技术方案,其附加特征在于,固态粘接胶片为热塑性材料。

进一步优选的技术方案,其附加特征在于,热塑性材料为聚酯、聚氨酯、聚酰亚胺、橡胶中的一种。

进一步优选的技术方案,其附加特征在于,固态粘接胶片的软化温度为80-90℃,熔融温度为180-192℃。

进一步优选的技术方案,其附加特征在于,固态粘接胶片包装在编带中,与电子元件一起被全自动贴片机贴装在印刷线路板需要增强焊点强度的位置。

进一步优选的技术方案,其附加特征在于,锡点由锡膏形成,锡膏是由焊锡粉、助焊剂以及表面活性剂、触变剂加以混合,形成的膏状混合物。

优选的技术方案,其附加特征在于,在回流焊接中,回流焊接温度曲线,平均升温速低于每秒3℃,150-200℃的保温时间为60-180s,大于217℃的保温时间为60-150s,峰值温度245-250℃,冷却区降温速率低于每秒6℃,自25℃到峰值温度时间低于480s。

附图说明

为了更清楚地说明本发明具体实施方式或现有技术中的技术方案,下面将对具体实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍,显而易见地,下面描述中的附图是本发明的一些实施方式,对于本领域普通技术人员来讲,在不付出创造性劳动的前提下,还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1是本发明实施例一的增强印刷线路板软硬板组合强度的方法的流程示意图;

图2是实施例一中在固态粘接胶片和柔性电路板均放置在底层电路板上之后的结构示意图;

图3是图2的立体拆解图;

图4是本发明实施例二中在固态粘接胶片和柔性电路板均放置在底层电路板上之后的结构示意图;

图5是图4的立体拆解图。

图标:1-底层线路板;2-锡膏;3-固态粘接胶片;4-柔性线路板;5-焊盘;6-其他电子元件。

具体实施方式

下面将结合附图对本发明的技术方案进行清楚、完整地描述,显然,所描述的实施例是本发明一部分实施例,而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例,本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例,都属于本发明保护的范围。

实施例一

如图1-图3所示,增强印刷线路板软硬板组合强度的方法,将固态粘接胶片3贴装在底层线路板1上,再将柔性线路板4放置或贴装到已经贴装了电子元件及固态粘接胶片3的底层线路板1上,然后使用治具将柔性线路板4和底层线路板1压合,将载有线路板的治具放入回流焊炉进行回流焊接。

固态粘接胶片3可以按照印刷线路板需要粘接的区域大小被设计并切割成相应尺寸及厚度,可以是条状,块状,圆饼状或其他异型形状,这种固态粘接胶片3受热熔融并流动且毛细渗透到所要粘接的线路板及元器件之间,最后随着温度的降低而凝固成刚硬的固体以在适当的位置牢固的锁住线路板及元器件,并在电子产品实际生产及使用过程中,减低组装与震动,跌落造成的机械损伤。

由于固态粘接胶片3在线路板回流焊接过程中实现的是软化、熔融、浸润、毛细及固化的物理过程,在这个过程中固态粘接胶片产品的原料没有产生任何化学变化,与底层线路板1和柔性线路板4的交联也属于物理交联,因此这个过程具有可逆性。当线路板组件发现质量问题及生产过程缺陷时,可以直接采用加热的方法对粘接好的线路板组件进行返工处理,返工过程不会产生任何元件及线路板的损伤,因此返工成本能够显著降低。

使用这种复合型热熔固态粘接胶片能够在回流焊的过程中一次性完成固态粘接胶片软化,熔融,浸润,粘接及固定的作用,它不需要任何额外的投资,因此能够有效的提高生产产能,降低人员,设备及场地资源的消耗,减少工艺过程并大大降低了产品返工所造成的材料报废,特别是应用在贴片元件多,线路板组件尺寸小,走线密集及集层数多或成本较高的电子产品生产过程中能够极大的降低了生产制造成本。

进一步具体说来,固态粘接胶片3为热塑性材料为聚酯、聚氨酯、聚酰亚胺、橡胶等热塑性材料。固态粘接胶片3的软化温度约为80-90℃,熔融温度约为180-192℃。

固态粘接胶片3的材料为具有较高硬度熔点及强度的热塑性聚合物,热固性聚合物或其混合体,它包含一种或多种无机填料,催化剂,扩链剂及交联剂,增塑剂,着色剂,阻燃剂或其他助剂等组成的添加剂。能够耐受酸,碱及油料等化学腐蚀,具有很高的表面电阻率,受热熔融时材料流动性良好。这种材料采用挤塑,压延,流延,吹塑,浸胶或浇注等工艺制成膜料,在生产过程中其表面可以被压制成不同的花纹或形状以便与后续需要粘接及固定的印刷线路板或电子元件形成很好的配合。

具体说来,固态粘接胶片3为无初粘性固态粘接胶片3,在将无初粘性固态粘接胶片3贴装到底层线路板1上之前,在无初粘性固态粘接胶片3底部丝印一到两个用于暂时粘接固态粘接胶片的锡点。具体的,无初粘性固态粘接胶片3的形状应该无初粘性固态粘接胶片产品在应用时需要考虑固态粘接胶片底部暂时粘接固态粘接胶片的锡点位置,它可以被安置于任何走线或接地线或地线的焊盘5上。

进一步具体说来,锡点为直径0.2-0.3mm的圆形或边长0.2-0.3mm的方形。可以防止贴装的固态粘接胶片在线路板贴装其他电子元件6时由于机器的高速运动使固态粘接胶片3产生偏移或旋转,从而造成后续元件的贴装不良及焊接缺陷。

进一步具体说来,锡点由锡膏2形成,锡膏2是由焊锡粉、助焊剂以及表面活性剂、触变剂加以混合,形成的膏状混合物。主要用于SMT(表面贴装技术Surface Mount Technology)行业线路板表面电阻、电容、集成电路等电子元器件及线路板模组的焊接。在生产中按照不同的产品,使用特定的回流温度曲线加热已经贴装好元器件的印刷线路板,使锡膏2熔化,其合金成分冷却凝固后在元器件与印制电路板之间形成焊点而实现冶金连接的技术。焊锡膏2在常温下有一定的粘性,可将固态固态粘接胶片机其他电子元器件初粘在既定位置,在焊接温度下,随着溶剂和部分添加剂的挥发,将被焊元器件与印制电路焊盘5焊接在一起形成永久连接。

进一步具体说来,固态粘接胶片3包装在编带中,与电子元件一起被全自动贴片机贴装在印刷线路板需要增强焊点强度的位置。这个位置一般置于线路板的边缘区域或需要补强的焊点周边位置,从而最大限度的增强线路板组件边缘的粘接强度。

具体说来,在回流焊接中,回流焊接温度曲线,平均升温速低于每秒3℃,150-200℃的保温时间为60-180s,大于217℃的保温时间为60-150s,峰值温度245-250℃,冷却区降温速率低于每秒6℃,自25℃到峰值温度时间低于480s。采用上述的温度曲线,可以保证贴片式固态粘接胶片3能够在线路板焊接过程中实现很好的熔融与浸润过程。

此外,底层线路板1可以为刚性线路板或柔性线路板,是电子元器件电器连接的基础材料,线路板在表面上具有导电迹线和露出的导电焊盘。线路板表面印刷一层具有绝缘和阻焊性能的防焊油墨以避免线路与线路之间,线路与元件之间的焊接短路,线路板层间以介电层来保持线路及各层间的绝缘性。需要两层或以上层数的线路彼此导通时需要在相应的位置制作导通孔。

柔性线路板4是以聚酰亚胺或聚酯薄膜为基材制成的一种具有高度可靠性,绝佳的可挠性印刷电路板。具有配线密度高、重量轻、厚度薄、弯折性好的特点。在当前电子产品微型化,小型化的设计与生产中被广泛的加以应用。线路板在表面上具有导电迹线和露出的导电焊盘。

线路板表面具有绝缘和阻焊性能的绝缘层,以避免线路与线路之间,线路与元件之间的焊接短路,线路板层间以介电层来保持线路及各层间的绝缘性。需要两层或以上层数的线路彼此导通时需要在相应的位置制作导通孔。

本方法的具体操作为:

首先需要在底层线路板1进行锡膏2的丝印及电子元件的贴装,同时将可贴装的固态粘接胶贴装到线路板底板上的相应位置,这个位置一般置于线路板的边缘区域,也可以紧靠需要增强的焊点。

无初粘性的固态粘接胶片3使用1到2个丝印在固态粘接胶片底部的直径为0.2到0.3毫米的圆形或方形锡点对其进行暂时的固定,可以防止贴装的固态粘接胶片在线路板贴装其他电子元件6时由于机器的高速运动使固态粘接胶片产生偏移或旋转,从而造成后续元件的贴装不良及焊接缺陷。

贴装固态粘接胶片3时,再将柔性线路板4用手放置或使用机器贴装到已经贴装了电子元件及胶块的底层线路板1上,然后使用专用的治具将两块线路板紧密压合,最后将载有线路板的治具放入回流焊炉进行回流焊接。

在回流焊接生产过程中胶块先软化,然后熔融,在熔融的过程中与印刷线路板及焊点的表面浸润并充分毛细渗透到两块线路板之间的缝隙中,最后在线路板经过回流焊的冷却区域时固化并将两块线路板紧密的粘接在一起,这个粘接作用增强了线路板组件的焊接可靠性,即使焊点较小或组件焊接区域有限,但由于使用了这些粘接固态粘接胶片,使得线路板组件焊接后焊点的强度得到了有效的提高并能够抗拒线路板组件在后续组装过程中所受到的额外应力。

由于固态粘接胶片的尺寸是根据印刷线路板需要粘接的区域大小而设计出来的,当固态粘接胶片熔融,浸润并冷却固化后,不会产生粘接区域以外的溢胶情况,因此可以完全解决对线路板组件后续组装工序的影响,从而有效的提高了生产效率,降低了生产成本。这个应用对于目前各种消费类电子产品中锂电池的电源管理板,照相机模组及其他类型的刚性板与柔性板,或柔性板与柔性板的组件焊接具有十分广泛的应用意义。

线路板焊盘5为在印刷线路板生产过程中暴露在外的金属表面,用以丝印锡膏。它与线路板内部的导线或过孔相连,在回流焊接过程中与线路板表面的贴片元件焊接在一起形成回路以完成复杂的电路功能。焊盘5表面可以进行镀锡,镀金及化学防氧化处理来增强线路板的可焊性。

其他电子元件6是指电阻,电容,二极管,连接器,芯片等元件,被焊接在印刷线路板表面,通过焊盘5与线路板内部走线相连形成复杂的逻辑电路,通电后能够完成独立的电子功能。

实施例二

如图4-图5所示,本实施例与实施例一的区别之处在于,本实施例中的固态粘接胶片3是初粘性的固态粘接胶片材料,可以不受底层线路板1的印刷线路走线的限制,可以被贴装在线路板表面的任何一个位置。在底层线路板1贴装其他电子元件6时由于机器的高速运动时,不会产生任何位移与偏位。

相应的,也就无需在底层线路板1上贴装丝印。

在本发明的描述中,需要说明的是,术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系,仅是为了便于描述本发明和简化描述,而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作,因此不能理解为对本发明的限制。

此外,术语“第一”、“第二”、“第三”仅用于描述目的,而不能理解为指示或暗示相对重要性。

在本发明的描述中,需要说明的是,除非另有明确的规定和限定,术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解,例如,可以是固定连接,也可以是可拆卸连接,或一体地连接;可以是机械连接,也可以是电连接;可以是直接相连,也可以通过中间媒介间接相连,可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言,可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

最后应说明的是:以上各实施例仅用以说明本发明的技术方案,而非对其限制;尽管参照前述各实施例对本发明进行了详细的说明,本领域的普通技术人员应当理解:其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改,或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换,例如:

⑴实施例一中,是将固态粘接胶片3选择设置在紧靠需要增强的焊点,实际上也可以选择远离这些需要增强焊接强度的焊点。

而这些修改或者替换,并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的范围。

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