CN111669902A - 一种陶瓷基印制电路板热风整平加工工装及其应用 - Google Patents

Abstract

本发明一种陶瓷基印制电路板热风整平加工工装及其应用，该工装中底框的四条直边形成矩形框架，其内部空间的长度、宽度均小于陶瓷基印制电路板；三条直边上分别固定有垫片和挡板，挡板固定在垫片的上表面，挡板位于底框内侧的一端覆盖垫片，一组平行直边中一条直边上的垫片与另一条直边上的垫片之间的距离大于待加工的陶瓷基印制电路板的宽度。在应用时先将陶瓷基印制电路板在70‑100℃下进行烘板操作，之后涂覆助焊剂后沿水平方向插接在底框和所有的挡板之间，之后将底框未设置垫片和挡板的一条直边垂直朝上，在这种夹持的情况下将所述的陶瓷基印制电路板浸入焊料中，之后进行热风整平操作，产品成品率较高，降低陶瓷基印制电路板加工成本。

Description

一种陶瓷基印制电路板热风整平加工工装及其应用

技术领域

本发明涉及印制电路板加工技术领域，具体为一种陶瓷基印制电路板热风整平加工工装及其应用。

背景技术

由于陶瓷硬度高，耐热性好，因此使得陶瓷基印制电路板广泛应用于电源、大电流等电路中。

陶瓷属于无机材料，脆性大，需要喷锡的陶瓷基印制电路板在热风整平加工时，将陶瓷基印制电路板浸入熔融的锡槽内，由于受到高温热空气吹扫，因此易出现陶瓷基印制电路板碎裂，产品成品率较低。

发明内容

针对现有技术中存在的问题，本发明提供一种陶瓷基印制电路板热风整平加工工装及其应用，可以实现陶瓷基印制电路板的热风整平加工，产品成品率较高，操作简单，大大降低了陶瓷基印制电路板加工成本。

本发明是通过以下技术方案来实现：

一种陶瓷基印制电路板热风整平加工工装，包括底框、挡板和垫片；

所述的底框包括四条直边，底框的四条直边形成矩形框架，该矩形框架内部空间的长度小于待加工的陶瓷基印制电路板的长度，该矩形框架内部空间的宽度小于待加工的陶瓷基印制电路板的宽度；

所述底框的三条直边上分别固定有垫片和挡板，挡板固定在垫片的上表面，挡板位于底框内侧的一端覆盖垫片，底框其中一组平行直边中一条直边上的垫片与另一条直边上的垫片之间的距离大于待加工的陶瓷基印制电路板的宽度。

优选的，所述底框的材质为铝合金；挡板的材质为不锈钢。

优选的，所述的垫片均匀分布在底框的三条直边上。

优选的，所述底框的三条直边上设置有安装孔，垫片和挡板通过螺钉、铆钉或螺栓固定在底框的三条直边上。

如上述任意一项所述的陶瓷基印制电路板热风整平加工工装的应用，其特征在于，包括如下步骤：

步骤1，将粗化和酸洗处理后的陶瓷基印制电路板在70-100℃下进行烘板操作，之后涂覆助焊剂，得到涂覆有助焊剂的陶瓷基印制电路板；

步骤2，将涂覆有助焊剂的陶瓷基印制电路板沿水平方向插接在底框和所有的挡板之间，之后将底框未设置垫片和挡板的一条直边垂直朝上，完成该陶瓷基印制电路板的夹持；

步骤3，在夹持的情况下将所述的陶瓷基印制电路板浸入焊料中，之后进行热风整平操作，待该陶瓷基印制电路板冷却后进行清洗，得到加工完成的陶瓷基印制电路板。

进一步，步骤1中，粗化和酸洗处理后的陶瓷基印制电路板在所述温度下进行烘板20-30min。

再进一步，从步骤1得到涂覆有助焊剂的陶瓷基印制电路板到步骤3将所述的陶瓷基印制电路板浸入焊料中所花费的时间在5min以内。

再进一步，步骤1所述陶瓷基印制电路板的加工工艺模板从内到外依次包括有效图形区、覆铜条和陶瓷基材，有效图形区、覆铜条和陶瓷基材为一体结构。

再进一步，所述覆铜条的宽度为5-10mm。

与现有技术相比，本发明具有以下有益的技术效果：

本发明一种陶瓷基印制电路板热风整平加工工装，通过矩形框架的底框可以承载待加工的陶瓷基印制电路板，当该矩形框架的内长、内宽分别小于待加工的陶瓷基印制电路板的长度、宽度，底框的三条直边上分别固定垫片和挡板时，由于挡板固定在垫片的上表面且位于底框内侧的一端覆盖垫片，加上其中一组平行直边中一条直边上的垫片与另一条直边上的垫片之间的距离大于待加工的陶瓷基印制电路板的宽度，可以沿水平方向将待加工的陶瓷基印制电路板插接在底框和所有的挡板之间，之后将底框未设置垫片和挡板的一条直边垂直朝上，这样既可以实现该陶瓷基印制电路板的夹持，同时该陶瓷基印制电路板可以在底框的长宽方向活动，有一定量的活动区间，能减少碎裂几率，提高产品成品率。

本发明通过对材料特性进行分析，利用了陶瓷基印制电路板热风整平加工工装，同时提供了一条优化的工艺路线，通过先将粗化和酸洗处理后的陶瓷基印制电路板进行烘板操作，使得在之后操作时涂覆助焊剂的材料内部有余温，之后热风整平时温差小，有效地解决了陶瓷板热风整平时出现的问题，大大提高了产品的成品率，同时使用对应的工装，提高了加工效率，大大降低了加工难度。

附图说明

图1为本发明所述工装的结构示意图。

图2为图1的A-A剖切图。

图3为本发明所述陶瓷基印制电路板加工模板添加铜条后的结构示意图。

图4为本发明所述工装使用时与陶瓷基印制电路板的装配示意图。

图中：1-底框、2-挡板、3-安装孔、4-垫片、5-覆铜条、6-陶瓷基材、7-陶瓷基印制电路板有效图形区和8-陶瓷基印制电路。

具体实施方式

下面结合具体的实施例对本发明做进一步的详细说明，所述是对本发明的解释而不是限定。

本发明所述的热风整平加工方法适用于需要热风整平喷锡加工的陶瓷基印制电路板。

本发明一种陶瓷基印制电路板的热风整平加工方法，具体包括如下步骤：

步骤1，前处理；

具体依次为：入板、第一次水洗、粗化、第二次水洗、酸洗、第三次水洗、第四次水洗、第五次水洗、吸干和冷风吹；

这些操作都是在前处理机中自动完成，其中第一次水洗是对陶瓷基印制电路板进行润湿，之后的水洗都是除杂和清洗的作用。

入板就是将陶瓷基印制电路板放入前处理机；

粗化是使用硫酸和过硫酸钠的混合溶液，即粗化液对需要喷锡的铜面进行粗糙化，以增加喷锡后锡层与铜面的结合力；

酸洗是为了彻底清洗干净粗化液，因为粗化不易被水洗干净但易溶于酸洗溶液，酸洗溶液主要为稀硫酸溶液；

步骤2，涂覆助焊剂，

涂覆助焊剂是在陶瓷基印制电路板板面形成一层助焊剂膜，助焊剂的作用是可以提高锡对铜面的浸润性，活化铜面。具体做法为：冷风干后从前处理机取出陶瓷基印制电路板，将其放置在不锈钢板架上，放入烘箱，在温度70-100℃下烘板20min-30min。烘板后拿出立即涂覆助焊剂。助焊剂使用高闪点的助焊剂，高闪点是指闪点温度较高的助焊剂，一般在130℃以上，市面上很多生产厂商及型号都可以使用，不限定某一型号，闪点是受热燃烧的最低温度。因为之后热风整平操作温度在240-250摄氏度，闪点高越安全不易发生火灾，并在5min以内的时间段内进行热风整平，这样材料内部有余温，热风整平时温差小，比原有室温20度时已经提升很多；

步骤3，热风整平；

将涂覆了助焊剂的印制电路板加持在热风整平机的夹具上，夹具下降进入锡槽，浸入焊料中，焊料温度控制在240-250℃，浸入时间为3-7秒，夹具下降所需时间控制在3-5秒，浸锡完成后将夹具上升，上升速度为2-4秒，上升出锡槽，会经过热风吹扫使锡铅涂层厚度均匀，热风是从前后风刀口吹出的，印制电路板从两风刀中间提升经过，风刀吹出的热空气温度(即前后风刀气流温度)控制在280-320℃，风刀空气压力控制在0.3-0.6MPa，印制电路板经过风刀的吹扫的时间为1-5秒。经过热风吹扫后的印制电路板及夹具升至起始位置完成热风整平操作，然后从夹具取下冷却后进行后处理。

表1：具体工艺参数

控制项目	控制范围
		焊料温度/℃	240-250
前后风刀气流温度/℃	280-320
		吹风时间/s	1～5
浸锡时间/s	3～7
		风刀压力/MPa	0.30～0.60
夹具下降时间/s	3～5
		夹具上升时间/s	2～4

热风整平时，使用相应的工装装夹后进行加工，工装结构图如图1和图2所示，包括底框1、挡板2和垫片4；

底框1包括四条直边，底框1的四条直边形成矩形框架，该矩形框架的内长小于待加工的陶瓷基印制电路板的长度，该矩形框架的内宽小于待加工的陶瓷基印制电路板的宽度；底框1的三条直边上分别固定有垫片4和挡板2，挡板2固定在垫片4的上表面，挡板2位于底框1内侧的一端覆盖垫片4，其中一组平行直边中一条直边上的垫片4与另一条直边上的垫片4之间的距离大于待加工的陶瓷基印制电路板的宽度。

底框1的材质为铝合金；挡板2的材质为不锈钢。垫片4均匀分布在底框1的三条直边上。底框1的三条直边上设置有安装孔3，垫片4和挡板2通过螺钉、铆钉或螺栓固定在底框1的三条直边上。

一般安装孔3的尺寸为3-4mm，垫片4的厚度为1-5mm，挡板2的厚度为0.05-1mm，使用时与陶瓷基印制电路板的装配示意图如图4所示。

将涂覆有助焊剂的陶瓷基印制电路板沿水平方向插接在底框1和所有的挡板2之间，之后将底框1未设置垫片4和挡板2的一条直边垂直朝上，完成对陶瓷基印制电路板的装夹。此工装既可以实现陶瓷基印制电路板的夹持，同时陶瓷基印制电路板可以在长宽方向活动，并且有一定量的活动区间，减少碎裂几率。

步骤3，后处理；后处理主要为清洗印制电路板，热风整平后的印制电路板板面残留有助焊剂、锡铅泥(锡铅氧化物)等需要对板面进行清洗，主要工序有热水刷洗、热水冲洗、常温水冲洗以及冲洗后的烘干。

此外，陶瓷基印制电路板在加工时需要在该印制电路板(即客户要求的设计电路)以外添加工艺操作所必需的辅助边缘区域图形，主要作用是方便操作拿放以及定位，过程加工所需的辅助边缘区域图形通常是固定的图形，把它们做成固定的模板，有效的电路图形就放置在模板中央。本发明在陶瓷基印制电路板四周添加5mm-10mm的覆铜条，见图3，现有的陶瓷基印制电路板加工模板的板边没有铜皮，而铜条延展性好，可以提高陶瓷基印制电路板边部的强度，操作过程不易脆裂，增加板边刚性。

Claims (9)

1.一种陶瓷基印制电路板热风整平加工工装，其特征在于，包括底框(1)、挡板(2)和垫片；

所述的底框(1)包括四条直边，底框(1)的四条直边形成矩形框架，该矩形框架内部空间的长度小于待加工的陶瓷基印制电路板的长度，该矩形框架内部空间的宽度小于待加工的陶瓷基印制电路板的宽度；

所述底框(1)的三条直边上分别固定有垫片(4)和挡板(2)，挡板(2)固定在垫片的上表面，挡板(2)位于底框(1)内侧的一端覆盖垫片(4)，底框(1)其中一组平行直边中一条直边上的垫片(4)与另一条直边上的垫片(4)之间的距离大于待加工的陶瓷基印制电路板的宽度。

2.根据权利要求1所述的陶瓷基印制电路板热风整平加工工装，其特征在于，所述底框(1)的材质为铝合金；挡板(2)的材质为不锈钢。

3.根据权利要求1所述的陶瓷基印制电路板热风整平加工工装，其特征在于，所述的垫片(4)均匀分布在底框(1)的三条直边上。

4.根据权利要求1所述的陶瓷基印制电路板热风整平加工工装，其特征在于，所述底框(1)的三条直边上设置有安装孔(3)，垫片(4)和挡板(2)通过螺钉、铆钉或螺栓固定在底框(1)的三条直边上。

5.如权利要求1-4中任意一项所述的陶瓷基印制电路板热风整平加工工装的应用，其特征在于，包括如下步骤：

步骤1，将粗化和酸洗处理后的陶瓷基印制电路板在70-100℃下进行烘板操作，之后涂覆助焊剂，得到涂覆有助焊剂的陶瓷基印制电路板；

步骤2，将涂覆有助焊剂的陶瓷基印制电路板沿水平方向插接在底框(1)和所有的挡板(2)之间，之后将底框(1)未设置垫片(4)和挡板(2)的一条直边垂直朝上，完成该陶瓷基印制电路板的夹持；

步骤3，在夹持的情况下将所述的陶瓷基印制电路板浸入焊料中，之后进行热风整平操作，待该陶瓷基印制电路板冷却后进行清洗，得到加工完成的陶瓷基印制电路板。

6.根据权利要求5所述的陶瓷基印制电路板热风整平加工工装的应用，其特征在于，步骤1中，粗化和酸洗处理后的陶瓷基印制电路板在所述温度下进行烘板20-30min。

7.根据权利要求5所述的陶瓷基印制电路板热风整平加工工装的应用，其特征在于，从步骤1得到涂覆有助焊剂的陶瓷基印制电路板到步骤3将所述的陶瓷基印制电路板浸入焊料中所花费的时间在5min以内。

8.根据权利要求5所述的陶瓷基印制电路板热风整平加工工装的应用，其特征在于，步骤1所述陶瓷基印制电路板的加工工艺模板从内到外依次包括有效图形区、覆铜条和陶瓷基材，有效图形区、覆铜条和陶瓷基材为一体结构。

9.根据权利要求8所述的陶瓷基印制电路板热风整平加工工装的应用，其特征在于，所述覆铜条的宽度为5-10mm。

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