CN103052271B - 制作阻焊图案的同时对焊接区表面进行可焊性处理的方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种制作阻焊图案的同时对焊接区表面进行可焊性处理的方法，其步骤为：将电路板裸板上进行全板涂覆阻焊剂，将全板阻焊剂固化，通过激光光蚀制作阻焊图形，同时对电路板裸板焊接区进行表面处理，得到具有良好表面可焊性的印制电路板。本发明中在激光设备上先后完成阻焊图案的制作与焊接区的表面处理，简化了生产流程，省掉了可焊性保护材料涂覆过程及相关设备，大幅度节约了材料，降低了能耗，降低了投资费用和生产成本，减轻了环境负担，避免了操作者对有害物的吸入，生产流程短，需要的投资低，需要的场地小。
Description
技术领域
本发明属于印制电路板领域，涉及印制电路板表面可焊性处理，尤其是一种制作阻焊图案的同时对焊接区表面进行可焊性处理的方法。
背景技术
电路板的制作过程通常包括电路板裸板制造和电路板组装两个生产阶段。其中，裸板是指尚未安装元器件的电路板，也称印制电路板、印刷电路板、印刷线路板、线路板。上述裸板一般在电路板制造厂定制，通常将这种在在电路板制造厂定制的裸板称为在制板，以双面电路板为例，工艺流程大致为：开料——钻孔及孔金属化——制作导电图案——退金属抗蚀膜或有机抗蚀膜——涂覆阻焊剂及制作阻焊图案——涂覆标记符号——表面可焊性涂覆处理——铣外型后出货至组装厂。组装板是指安装有元器件的电路板，这种电路板或在专业组装厂进行，或由电子产品开发者自行完成，目前，这种在电路板上安装元器件的方法通常采用SMT技术，工艺流程大致为：来自裸板制造厂的电路板——印焊膏——贴片——回流焊接。
在裸电路板制作过程中，涂覆阻焊剂与焊盘可焊性的涂覆处理对电路板组装难易程度和质量有决定性影响。在印制板成品板表面上涂覆阻焊剂的目的是把板面上除焊盘和金属化孔内壁以外的所有其它位置都覆盖上阻焊剂，防止导线或焊盘间的短路；另外，阻焊剂绝缘，耐热，耐化学药品能防导线被刮伤、划伤，起机械隔离作用，还能起防潮湿、盐雾、霉菌三防功能。
涂覆阻焊剂通常采用丝网印刷方法和光化学成像法，不论采用哪种方法，首先都需要光绘制底版，再进行图形转移，然后直接丝网印刷形成阻焊剂图案或全板涂覆液态感光阻焊涂料，经预干燥，曝光，显影后形成阻焊图案，其不足是：两种方法需要较长工艺路线，由于图形分辨率的限制，很难适应电子元器件封装结构更精细化的要求，是导致精细节距元器件焊接困难的原因之一。
元件引线与印制板进行钎焊时，要在涂覆阻焊剂后的印制板的元件孔内和焊盘上涂覆助焊性保护膜，也称可焊性涂覆层。可焊性涂覆层通过对印制导体进行表面处理形成，有金属和有机物两类。有机物助焊保护膜以OSP技术为主，但OSP对其覆盖表面保护有效期较短。金属涂覆手段分为热浸和化学镀两种，两种方法都需要较复杂加工技术，而且成本较高，以经典的热风整平法为例，涂覆阻焊和可焊性保护层的流程为：退金属抗蚀膜或有机抗蚀膜—清洁处理—全板涂覆液态感光阻焊油墨—预干燥—曝光—显影—后固化—清洁与微蚀处理—预涂助焊剂—热风整平涂覆锡铅合金。
热风整平操作需要先对印制板进行清洁和微蚀，然后浸上焊剂，随后浸涂在熔融的焊料中，停留几秒钟后从熔融的焊料中提出，经过风刀，用热压缩空气吹去多余的焊料。这种热风整平方法有一定的局限性，SMT技术对电路板要求更高，除了堵孔、桥接等问题外，电路板浸入焊料时受到热冲击，可能导致电路板变形，电路板在热风整平从焊料槽向上提升过程中，焊料本身的重力和表面张力，使焊盘表面焊料上薄下厚，不平整，都是焊接缺陷的来源。另一方面使用含铅焊料，不适合无铅工艺，给环境造成的负担大。热风整平技术不适合间距小于0.5mm的SMT。此外，热风整平要在高温下工作，设备需要不锈钢、钛或其它合金，设备投资大，工艺复杂，操作环境恶劣，不适合精细节距电路板。
发明内容
本发明的目的在于克服现有技术之不足之处，提供一种工艺简单、绿色环保、加工精度高且更易于操作的制作阻焊图案的同时对焊接区表面进行可焊性处理的方法。
本发明为实现本发明目的采用如下技术方案：
一种制作阻焊图案的同时对焊接区表面进行可焊性处理的方法，其步骤为：
⑴阻焊剂涂布：在在制板上全板涂覆阻焊剂；
⑵阻焊剂固化：将在制板上涂覆的阻焊剂进行固化；
⑶数据导入：将需要加工的图形数据导入数据处理软件，经计算后得到加工路径数据；
⑷激光光蚀：将阻焊剂固化后的在制板放置在激光设备上，将在制板顶层与加工路径精确对位，依据加工路径数据对在制板顶层进行光蚀，剥除在制板顶层焊接区图形上的阻焊剂，获得焊接区图案；
⑸表面清洁处理：降低激光输出能量，去除阻焊剂残余物，待在制板顶层露出清洁的焊盘后停止激光输出，完成在制板上顶面的可焊性加工；
⑹翻转在制板，重复步骤⑷和步骤⑸对在制板底层进行加工，在完成制作阻焊图案的同时对在制板底层焊接区表面进行可焊性处理，完成后得到印制电路板。
而且，对所述印制电路板漏印锡膏后，进行印制电路板的SMT组装。
而且，在对印制电路板漏印锡膏之前，在印制电路板上涂覆助焊剂。
而且，步骤⑴所述全板涂覆的涂层厚度为：0.5μm ~100μm。
而且，步骤⑴所述阻焊剂为热固型阻焊油墨、光固型阻焊油墨、阻焊干膜。
而且，阻焊剂为阻焊油墨时，步骤⑴所述的全板涂覆方法采用丝网漏印法、辊涂法或涂帘法；当阻焊剂为阻焊干膜时，步骤⑴所述的全板涂覆方法采用贴膜机热压方法。
而且，步骤⑶所述的激光器设定参数为：
激光波长：100~10700nm；
光斑直径：5~300μm；
功率： 0.5~200W。
而且，所述激光器的红外激光参数和紫外激光参数分别为：
红外激光参数：
本发明的优点和效果是：
1、本发明中在激光设备上完成阻焊图案的制作与焊接区的表面处理，简化了生产流程，省掉了可焊性保护材料涂覆过程及相关设备，大幅度节约了材料，降低了能耗，降低了投资费用和生产成本，减轻了环境负担，避免了操作者对有害物的吸入，生产流程短，需要的投资低，需要的场地小。
2、本发明采用全板涂覆阻焊剂并将板面上阻焊剂涂层全部固化，不需要光阻膜即掩蔽膜底版，省掉了光绘底片及相应的流程，对于光化学法不需要曝光、显影流程，还省掉了光绘机及冲洗底片的设备、曝光、显影等设备和材料，生产流程短，需要的投资低，需要的场地小。
3、本发明用CAD数据直接驱动激光设备成型焊接区图案，没有图形转移的误差累计，而且由于激光光斑更精细，与传统的丝网漏印和光化学方法相比，具有更好的分辨率，对于产品的精度具有较大幅度的提高，可制作更精细的图案的电路板。
4、本发明激光光蚀制作焊接区图形，向待加工材料上投照激光，直接光蚀掉高聚物阻焊剂，并可以同时清洁和粗化加工表面，与现有技术相比，不需要在可焊性保护材料涂覆前进行另外的清洁和微蚀处理，可以直接涂覆可焊性保护材料，生产流程短，需要的投资低，需要的场地小。
5、本发明在制作阻焊图案的同时完成对焊接区表面进行可焊性处理，可以在组装现场实施激光焊接区图案成型，向待加工材料上投照激光，直接光蚀掉高聚物阻焊剂，并清洁待焊接表面，露出底铜，使其具有更好的可焊性，无需再专门涂覆可焊性保护材料，比如金属锡、锡铅合金，可以直接在裸铜上涂覆焊锡膏直接焊接，或涂覆助焊剂或添加助焊剂直接进行焊接，总体上简化了生产流程，省掉了可焊性保护材料涂覆过程及相关设备，大幅度节约了材料，降低了能耗，降低了投资费用和生产成本，减轻了环境负担，有利于操作者健康。
6、本发明采用激光直接光蚀去掉完全固化的高聚物阻焊剂，不再需要材料具有感光性能，可以使用的阻焊剂包括：液态感光阻焊油墨、非感光热固、光固油墨以及阻焊干膜，材料选择面广，成本更低。
7、本发明中所述的激光包括红外、绿光、紫外等多种波长的激光，可选材料种类多，提高了制造柔性，不仅适合电路板、小批量多品种高精度电路板的制作，也适用于印制电路板的批量生产，具有良好的推广价值。
具体实施方式
以下将结合实施实例，对本发明做进一步的说明。下述的实施实例是说明性的，不是限定性的，不能以下述实施实例来限定本发明的保护范围。
实施例1
一种制作阻焊图案的同时对焊接区表面进行可焊性处理的方法，其步骤为：
⑴阻焊剂涂布：通过丝网印刷的方法对在制板进行全板涂覆，采用43T网纱将感光油墨C-7涂布在在制板上，漏印后静置10~20min；
⑵阻焊剂固化：将静置后的在制板放入烘干箱烘烤，分两阶段将感光油墨C-7进行固化，75±2℃条件下固化30min后，150℃条件下固化70min；
⑶数据导入：导入阻焊层的数据，用数据处理软件处理，得到激光加工的路径，并将加工路径导入激光设备控制软件；
⑷激光光蚀：将感光油墨C-7被固化后的在制板放置在激光设备上，将在制板顶层与加工路径精确对位，依据加工路径数据对在制板顶层进行光蚀，剥除在制板顶层焊接区图形上的阻焊剂，获得焊接区图案；
⑸表面清洁处理：降低激光输出能量，去除阻焊剂残余物，待露出清洁的焊盘后停止激光输出，采用波长为1064nm，功率20W的激光束经扫描振镜依据所述加工路径数据进行高速偏转投照到在制板顶层焊接区区域进行加工，完成在制板顶层的可焊性加工；
⑹翻转在制板，重复步骤⑷和步骤⑸对在制板底层进行加工，在完成制作阻焊图案的同时对在制板底层焊接区表面进行可焊性处理，完成后得到印制电路板；
⑺组装焊接：将印制电路板漏印锡膏后，进行印制电路板的SMT组装。
实施例2
一种制作阻焊图案的同时对焊接区表面进行可焊性处理的方法，其步骤为：
⑴阻焊剂涂布：通过丝网印刷的方法对在制板进行全板涂覆，采用43T网纱将感光油墨UPC-9000涂布在在制板上，漏印后静置10~20min；
⑵阻焊剂固化：将静置后的在制板放入烘干箱烘烤，分两阶段将感光油墨UPC-9000进行固化，67±2℃条件下固化50min后，150℃条件下固化60min；
⑶数据导入：导入阻焊层的数据，用数据处理软件处理，得到激光加工的路径，并将加工路径导入激光设备控制软件；
⑷激光光蚀：将感光油墨UPC-9000被固化后的在制板放置在激光设备上，将在制板顶层与加工路径精确对位，依据加工路径数据对在制板顶层进行光蚀，剥除在制板顶层焊接区图形上的阻焊剂，获得焊接区图案；
⑸表面清洁处理：降低激光输出能量，去除阻焊剂残余物，待露出清洁的焊盘后停止激光输出，采用波长为532nm，功率35W的激光束经扫描振镜依据所述加工路径数据进行高速偏转投照到在制板顶层焊接区区域进行加工，完成在制板上顶面的可焊性加工；
⑹翻转在制板，重复步骤⑷和步骤⑸对在制板底层进行加工，在完成制作阻焊图案的同时对在制板底层焊接区表面进行可焊性处理，完成后得到印制电路板；
⑺组装焊接：将双面加工后的印制电路板放入OSP处理液中进行OSP处理，漏印锡膏后，进行电路板的SMT组装。
实施例3
一种制作阻焊图案的同时对焊接区表面进行可焊性处理的方法，其步骤为：
⑴阻焊剂涂布：通过丝网印刷的方法对在制板进行全板涂覆，采用43T网纱将感光油墨VSR-ZG涂布在在制板上，漏印后静置10~20min；
⑵阻焊剂固化：将静置后的在制板放入紫外光固设备内将感光油墨VSR-ZG进行光固化，光能量密度12μW/cm2，在制板传送速度1.5-2.0m/min；
⑶数据导入：导入阻焊层的数据，用数据处理软件处理，得到激光加工的路径，并将加工路径导入激光设备控制软件；
⑷激光光蚀：将感光油墨VSR-ZG被固化后的在制板放置在激光设备上，将在制板顶层与加工路径精确对位，依据加工路径数据对在制板顶层进行光蚀，剥除在制板顶层焊接区图形上的阻焊剂，获得焊接区图案；
⑸表面清洁处理：降低激光输出能量，去除阻焊剂残余物，待露出清洁的焊盘后停止激光输出，采用波长为1064nm，功率50W的激光束经扫描振镜依据所述加工路径数据进行高速偏转投照到在制板顶层焊接区区域进行加工，完成在制板顶层的可焊性加工；
⑹翻转在制板，重复步骤⑷和步骤⑸对在制板底层进行加工，在完成制作阻焊图案的同时对在制板底层焊接区表面进行可焊性处理，完成后得到印制电路板；
⑺组装焊接：将印制电路板漏印锡膏后，进行印制电路板的SMT组装。
以上三个实施例中所涉及的三种油墨均为市售商品，上述油墨型号、网纱型号以及开窗所涉及的激光类型及波长等相关数据在实际应用过程中可能根据不同的工艺要求及特性和工艺环境变化而有所调整。
Claims (7)
1.一种制作阻焊图案的同时对焊接区表面进行可焊性处理的方法，其特征在于：其步骤为：
⑴阻焊剂涂布：在在制板上全板涂覆阻焊剂，所述全板涂覆的涂层厚度为：0.5μm～100μm；
⑵阻焊剂固化：将在制板上涂覆的阻焊剂进行固化；
⑶数据导入：将需要加工的图形数据导入数据处理软件，经计算后得到加工路径数据；
⑷激光光蚀：将阻焊剂固化后的在制板放置在激光设备上，将在制板顶层与加工路径精确对位，依据加工路径数据对在制板顶层进行光蚀，剥除在制板顶层焊接区图形上的阻焊剂，获得焊接区图案；
⑸表面清洁处理：降低激光输出能量，去除阻焊剂残余物，待在制板顶层露出清洁的焊盘后停止激光输出，完成在制板上顶面的可焊性加工；
⑹翻转在制板，重复步骤⑷和步骤⑸对在制板底层进行加工，在完成制作阻焊图案的同时对在制板底层焊接区表面进行可焊性处理，完成后得到印制电路板。
2.根据权利要求1所述的制作阻焊图案的同时对焊接区表面进行可焊性处理的方法，其特征在于：对所述印制电路板漏印锡膏后，进行印制电路板的SMT组装。
3.根据权利要求2所述的制作阻焊图案的同时对焊接区表面进行可焊性处理的方法，其特征在于：在对印制电路板漏印锡膏之前，在印制电路板上涂覆助焊剂。
4.根据权利要求1所述的制作阻焊图案的同时对焊接区表面进行可焊性处理的方法，其特征在于：步骤⑴所述阻焊剂为热固型阻焊油墨、光固型阻焊油墨以及阻焊干膜。
5.根据权利要求4所述的制作阻焊图案的同时对焊接区表面进行可焊性处理的方法，其特征在于：阻焊剂为阻焊油墨时，步骤⑴所述的全板涂覆方法采用丝网漏印法、辊涂法或涂帘法；当阻焊剂为阻焊干膜时，步骤⑴所述的全板涂覆方法采用贴膜机热压方法。
6.按照权利要求1所述的制作阻焊图案的同时对焊接区表面进行可焊性处理的方法，其特征在于：步骤⑶所述的激光器设定参数为：
激光波长： 100～10700nm；
光斑直径： 5～300μm；
功率： 0.5～200W。
7.按照权利要求6所述的制作阻焊图案的同时对焊接区表面进行可焊性处理的方法，其特征在于：所述激光器的红外激光参数和紫外激光参数分别为：
红外激光参数：
紫外激光参数：
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| CN103052271A (zh) | 2013-04-17 |
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