CN113573493B - 一种电路板、电子设备以及电路板的生产方法 - Google Patents

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Abstract

本申请提供了一种电路板、电子设备以及电路板的生产方法,电路板包括:板体;电子元件,通过焊锡焊接在所述板体表面上;反应粒子,设置在所述板体表面上,并邻近焊接所述电子元件的焊脚,当所述电路板带电、且处于有水的环境时,所述反应粒子与所述焊脚反应而在所述焊脚的外表面形成不溶物保护层,所述不溶物保护层隔绝所述焊脚与水接触,以防止所述焊脚发生枝晶腐蚀。本申请实施例提供的方案中,能够防止电路板发生枝晶腐蚀,并且反应粒子的设置不易受到电路板几何外形的限制,所以反应粒子在板体上的设置工艺更灵活、简单且易操作,使得电路板和电子设备的生产工艺也很简单,从而使得电路板、电子设备的生产成本较低。

Description

一种电路板、电子设备以及电路板的生产方法
技术领域
本申请涉及电子产品技术领域,特别涉及一种电路板、电子设备以及电路板的生产方法。
背景技术
随着信息技术的进步,各类电子产品越来越多的出现在人们的日常生活中。电路板是电子产品实现各个功能的主要部件,电路板通常包括板体以及通过焊接固定在板体上的电子元件,板体的外表面上存在用于固定电子元件的锡焊脚。
当电子设备进水或有潮气侵入时,板体外表面的锡焊脚往往会在带电情况下发生枝晶腐蚀。下面介绍枝晶腐蚀的过程:如图1所示,阳极锡焊脚在水中被氧化而溶解得到锡离子,锡离子在阴阳极电势差的作用下移动到阴极而得到电子形成锡枝晶。如图2所示,枝晶的持续生成容易使不同焊脚之间连通而发生短路,造成电子产品的部分功能失效,从而影响电子产品的可靠性。
相关技术中,为了抑制电路板的焊脚发生枝晶腐蚀,通常会在电路板的外表面上覆盖隔绝层,以避免焊脚与水接触,从而避免了焊脚发生枝晶腐蚀。
但是,由于板体上安装了各个电子元件,所以电路板外表面的几何外形往往很复杂,再加上板体上的电子元件的数量和种类较多,且板体外表面上还设有射频天线、较多的电连接点等不能被绝缘层覆盖的部件,导致绝缘层的设置工艺比较复杂,从而导致电子产品的成本较高。
另外,由于电子设备进水或受潮的概率较低,所以,在用户使用过程中大部分的电子产品的绝缘层是不会产生作用的,若每一个电子产品均在电路板上设置隔绝层,会进一步造成成本增加。
发明内容
本申请提供一种电路板、电子设备以及电路板的生产方法,能够防止电路板发生枝晶腐蚀,并且生产成本较低。
第一方面,本申请提供了一种电路板,包括:
板体;
电子元件,通过焊锡焊接在所述板体表面上;
反应粒子,设置在所述板体表面上,并邻近焊接所述电子元件的焊脚,当所述电路板带电、且处于有水的环境时,所述反应粒子与所述焊脚反应而在所述焊脚的外表面形成不溶物保护层,所述不溶物保护层隔绝所述焊脚与水接触。
上述板体可以包括基板和导电层,导电层固定在基板上。基板的表面上可以设置有连接件,连接件一端与导电层电性连接,连接件另一端穿过基板并位于基板的外表面上,连接件另一端用于与电子元件的引脚电性连接。具体的,连接件可以为焊盘。基板的材质为绝缘材质,该绝缘材质例如可以为树脂或玻璃纤维等,也可以为其他绝缘材质。导电层可以为铜箔,导电层用于构成电路板中的线路,导电层也可以为其他能够导电的材质。
根据线路的分布情况,板体可以为单层板、双层板或多层板。当板体为多层板时,板体包括多层导电层和多层基板,多层导电层和多层基板交替堆叠设置。根据基板的性质,板体可以为刚性板,也可以为柔性板。本申请实施例中的板体可以为印刷电路板(printedcircuit board,PCB)。
上述电子元件可以包括电源管理单元、射频集成电路、射频功率放大、无线保真芯片、电阻、电容、电感、晶体管、处理器、存储器、摄像头、闪光灯、麦克风、扬声器、电池等,但不限于此。
电子元件可以为片状元器件,可以通过表面贴装技术SMT将片状元器件电连接在板体上。
反应粒子可以设于焊脚的外表面上,也可以设于板体和焊脚的整个外表面上,也可以设于板体的表面中未设置焊脚的位置且邻近焊脚。
本申请实施例提供的电路板的反应粒子邻近焊接电子元件的焊脚,由于当电路板带电、且处于有水的环境时,反应粒子会与焊脚反应而在焊脚的外表面形成不溶物保护层,这样,不溶物保护层能够将焊脚与水隔绝,从而使焊脚不与水接触,这样,当电路板遇水后,可以防止焊脚发生枝晶腐蚀。
另外,本申请实施例中,反应粒子只需附着在板体表面上邻近焊脚的位置,即可在电路板带电、且处于有水的环境时与焊脚反应,从而在焊脚外表面形成不溶物保护层,本申请实施例对反应粒子的形态、密度、位置等没有严格、具体的要求,所以反应粒子的设置不易受到电路板几何外形的限制,也不易受到天线、电连接点等需要外漏的器件的影响,所以反应粒子在板体上的设置工艺更灵活、简单且易操作,使得电路板和电子设备的生产工艺也很简单,从而使得电路板、电子设备的生产成本较低。
另外,由于反应粒子的形态较灵活,其无需具有隔绝功能,密度也无需设置的很大,所以反应粒子的设置不易对天线的辐射造成障碍,所以不易对天线的辐射功能产生影响,从而使得电子设备的无线通信功能的可靠性更好。
在一个可选的设计中,所述反应粒子为化合物,所述化合物的阴离子的还原性高于锡的还原性。
当物质的还原性较高时,即物质的失电子能力较高,物质更容易被氧化。根据电负性/活泼性可以确定非金属阴离子的还原性顺序为:S2->I->Br->B->Cl->OH->含氧酸根离子>Sn2-
其中,Br-、B-、Cl-、含氧酸根离子这些离子或者与锡反应生成的产物易溶于水,或者被氧化后无法与锡反应,这些离子不适于作为反应粒子的阴离子。所以,上述化合物可以为硫化物、硫的络合物、碘化物、碘的络合物或者氢氧化物。
本实施例中,由于反应粒子的阴离子的还原性高于锡的还原性,所以在发生电化学腐蚀时,反应粒子的阴离子的失电子能力比锡失电子能力强,反应粒子的阴离子会先于锡被氧化,从而能够抑制锡焊脚被氧化而溶解,进一步降低了锡焊脚被氧化而溶解称为锡粒子的概率,从而降低了焊脚发生枝晶腐蚀的概率。
在一个可选的设计中,所述化合物为硫化物或碘化物。
本实施例中,由于硫化物、碘化物中的阴离子为硫离子、碘离子,在有水的环境下,硫离子或碘离子能够与溶解后的锡离子反应而形成沉淀,从而在锡焊脚的外表面形成二硫化锡保护层或四碘化锡保护层。
另外,当硫离子或碘离子被氧化为硫或碘单质后,硫或碘单质可以进一步快速地与锡焊脚反应而形成二硫化锡保护层或四碘化锡保护层,从而提高了形成不溶物保护层的速度和概率,使得生成的不溶物保护层可以更好地将焊脚的外表面覆盖,以将焊脚与水更好地隔绝,进一步减小了焊脚被氧化而溶解的概率,从而降低了焊脚发生枝晶腐蚀的概率。
在一种可选的设计中,所述不溶物保护层为硫化锡保护层或碘化锡保护层。
由于硫化锡或碘化锡不溶于水,所以,当不溶物保护层为硫化锡保护层或碘化锡保护层时,可以使得不溶物保护层更可靠地附着在焊脚表面,不溶物保护层可以更可靠地将焊脚与水隔绝,从而更好地防止了焊脚发生枝晶腐蚀。
在一种可选的设计中,所述反应粒子设于所述焊脚的外表面上。
本实施例中,反应粒子直接设在焊脚的外表面上,反应粒子与焊脚接触,这样,在电路板遇水且通电的情况下,反应粒子能够快速与焊脚反应而形成不溶物保护层,减小了焊脚发生氧化溶解的概率,从而降低了焊脚发生枝晶腐蚀的概率。另外,本实施例无需在板体的除焊脚以外的表面上设置反应粒子,减小了反应粒子对板体的影响,使电路板的可靠性更高。
在一种可选的设计中,所述反应粒子能够溶于水。
例如,反应粒子可以是硫化钠、硫化钾、碘化钠、碘化钾、碘化钙、氢氧化钾中的任意一种,但不限于此。
本实施例中,由于反应粒子能够溶于水,所以,当电路板在有水的环境中时,反应粒子溶于水后能够更均匀地在水中分布,从而能够更均匀地分布在焊脚外表面上附着的水中,使得水中的反应粒子能够更均匀地与焊脚外表面的各个部分反应,焊脚外表面的各个部分均能较快、较均匀地生成不溶物保护层,从而使焊脚外表面的各个部分均无法与水接触,降低了焊脚发生枝晶腐蚀的概率。
在一种可选的设计中,所述反应粒子以粉末或颗粒的形式附着于所述板体的表面上。
本实施例中,由于在板体的表面上附着粉末或颗粒等形式的反应粒子的工艺较简单,所以反应粒子以粉末或颗粒的形式附着于板体的表面上,可以使电路板、电子设备的生产工艺更简单,从而使电路板、电子设备的成本更低。
第二方面,本申请实施例提供了一种电路板,包括:板体、电子元件和不溶物保护层。电子元件通过焊锡焊接在板体表面上,不溶物保护层附着在焊接电子元件的焊脚的外表面上,以隔绝焊脚与水接触,其中,不溶物保护层是在电路板带电、且处于有水的环境时,通过设置在板体表面上、并邻近焊脚的反应粒子与焊脚反应而得到的保护层。
本实施例提供的电路板的焊脚上的不溶物保护层能够将焊脚与水隔绝,从而使焊脚不与水接触,这样,当电路板遇水后,可以防止焊脚发生枝晶腐蚀。
另外,由于不溶物保护层是在电路板带电、且处于有水的环境时通过板体表面上的反应粒子与焊脚反应而得到的,反应粒子只需附着在板体表面上邻近焊脚的位置,即可在电路板带电、且处于有水的环境时与焊脚反应,从而在焊脚外表面形成不溶物保护层,本申请实施例对反应粒子的形态、密度、位置等没有严格、具体的要求,所以反应粒子的设置不易受到电路板几何外形的限制,也不易受到天线、电连接点等需要外漏的器件的影响,所以反应粒子在板体上的设置工艺更灵活、简单且易操作,使得电路板和电子设备的生产工艺也很简单,从而使得电路板、电子设备的生产成本较低。
由于反应粒子的形态较灵活,其无需具有隔绝功能,密度也无需设置的很大,所以反应粒子的设置不易对天线的辐射造成障碍,所以不易对天线的辐射功能产生影响,从而使得电子设备的无线通信功能的可靠性更好。
第三方面,本申请实施例提供了一种电子设备,包括壳体、以及安装在所述壳体内且如第一方面或第二方面任一项所述的电路板。
本实施例提供的电子设备,由于电路板在带电、且处于有水的环境时,反应粒子会与焊脚反应而在焊脚的外表面形成不溶物保护层,不溶物保护层能够将焊脚与水隔绝,从而使焊脚不与水接触,这样,当电路板遇水后,可以防止焊脚发生枝晶腐蚀。
另外,由于反应粒子的设置不易受到电路板几何外形的限制,也不易受到天线、电连接点等需要外漏的器件的影响,所以反应粒子在板体上的设置工艺更灵活、简单且易操作,使得电路板和电子设备的生产工艺也很简单,从而使得电路板、电子设备的生产成本较低。
由于反应粒子的形态较灵活,其无需具有隔绝功能,密度也无需设置的很大,所以反应粒子的设置不易对天线的辐射造成障碍,所以不易对天线的辐射功能产生影响,从而使得电子设备的无线通信功能的可靠性更好。
第四方面,本申请实施例提供了一种电路板的生产方法,所述方法包括:
将电子元件通过焊锡焊接在板体上;
在所述板体表面上邻近焊接所述电子元件的焊脚的位置设置反应粒子,以得到所述电路板,其中,当所述电路板带电、且处于有水的环境时,所述反应粒子与所述焊脚反应而在所述焊脚的外表面形成不溶物保护层,所述不溶物保护层隔绝所述焊脚与水接触。
本实施例中,可以使用回流焊、波峰焊、浸焊等焊接工艺将电子元件通过焊锡焊接在板体上,也可以使用其他焊接工艺进行焊接,本申请不具体限定。
本实施例中,可以通过涂刷法、印刷法、丝印法、浸泡法、雾化沉降法、蒸汽法、气相沉积法、溅射法、喷涂法、3D打印中的任意一种方式将反应粒子设置在板体的表面上。
可选地,可以制备包含反应粒子的溶液,将包含反应粒子的溶液吸附在板体表面,进行干燥后在板体表面形成反应粒子。或者,可以通过3D打印法、喷涂法或溅射法等方式将反应粒子的粉末或颗粒直接附着在板体的外表面。
本申请实施例提供的电路板的生产方法,由于在板体表面上邻近焊接电子元件的焊脚的位置设置了反应粒子,当电路板带电、且处于有水的环境时,反应粒子会与焊脚反应而在焊脚的外表面形成不溶物保护层,这样,不溶物保护层能够将焊脚与水隔绝,从而使焊脚不与水接触,这样,当电路板遇水后,可以防止焊脚发生枝晶腐蚀。
另外,本申请实施例中,只需将反应粒子设置在板体表面上邻近焊脚的位置,即可在电路板带电、且处于有水的环境时与焊脚反应,从而在焊脚外表面形成不溶物保护层,本申请实施例对反应粒子的形态、密度、位置等没有严格、具体的要求,所以反应粒子的设置不易受到电路板几何外形的限制,也不易受到天线、电连接点等需要外漏的器件的影响,所以反应粒子在板体上的设置工艺更灵活、简单且易操作,使得电路板和电子设备的生产工艺也很简单,从而使得电路板、电子设备的生产成本较低。
另外,由于反应粒子的形态较灵活,其无需具有隔绝功能,密度也无需设置的很大,所以反应粒子的设置不易对天线的辐射造成障碍,所以不易对天线的辐射功能产生影响,从而使得电子设备的无线通信功能的可靠性更好。
在一种可选的设计中,所述在所述板体表面上邻近焊接所述电子元件的焊脚的位置设置反应粒子,以得到所述电路板,包括:
将焊接有所述电子元件的所述板体置于包含所述反应粒子的溶液的环境中,从而使所述反应粒子溶液吸附在所述板体的表面上;
将吸附有所述溶液的板体烘干,得到所述电路板。
包含反应粒子的溶液可以是饱和溶液,也可以是不饱和溶液。例如,包含反应粒子的溶液的体积比范围可以为1%~10%,即将1~10体积的包含反应粒子的饱和溶液加入100体积的溶剂(水或酒精)中所形成的溶液。包含反应粒子的溶液的体积比也可以是其他比值,本申请不具体限定。
包含反应粒子的溶液可以是水溶液,也可以是酒精溶液。酒精溶液即将反应粒子溶解在酒精中得到的溶液,水溶液即将反应粒子溶解在水中得到的溶液。
包含反应粒子的溶液的环境,可以是溶液原始状态(即液态)环境,也可以是溶液经过蒸发、雾化等处理而发生物理形态变化后所生成的蒸汽环境或雾气环境。
本实施例将包含反应粒子的溶液吸附在板体上后进行烘干而得到电路板,可以方便地将反应粒子设置在板体表面上,由于反应粒子的溶液中反应粒子分布较均匀,所以,本实施例还可以使得设置在板体表面上的反应粒子的分布更均匀,从而使得在电路板通电且遇水时,能够在焊脚表面的各个部分均形成均匀性较好地不溶物保护层,从而使焊脚外表面的各个部分均无法与水接触,降低了焊脚发生枝晶腐蚀的概率。
在一种可选的设计中,所述将焊接有所述电子元件的所述板体置于包含所述反应粒子的溶液的环境中,包括:
将焊接有所述电子元件的所述板体浸泡在包含所述反应粒子的溶液中。
本实施例直接将板体浸泡在包含反应粒子的溶液中,可以简单、方便地将该溶液吸附在板体表面上,从而可以使得在板体表面设置反应粒子的工艺更简单,从而使电路板和电子设备的生产工艺更简单,生产成本更低。
在一种可选的设计中,所述将焊接有所述电子元件的所述板体置于包含所述反应粒子的溶液的环境中,包括:
将包含所述反应粒子的溶液进行雾化;
将焊接有所述电子元件的所述板体置于雾化后的所述溶液中。
本实施例将板体置于雾化后的反应粒子的溶液中,可以使得在板体表面设置反应粒子的工艺简单、方便,从而使电路板和电子设备的生产工艺更简单,生产成本更低。另外,由于雾化后的溶液的密度较低,将板体置于雾化后的溶液中,可以使得板体在吸附有反应粒子的溶液后板体不会过于湿漉,从而可以快速地将板体烘干,提高了电路板的生产效率,还可以减小反应粒子的溶液浸入到各个电子元件内部而使电子元件受损的概率,从而使得电路板、电子设备的可靠性更高、故障率更低。
在一种可选的设计中,所述在所述板体表面上邻近焊接所述电子元件的焊脚的位置设置反应粒子,包括:
在焊接所述电子元件的焊脚的外表面上设置反应粒子。
在一种可选的设计中,在所述板体表面上邻近焊接所述电子元件的焊脚的位置设置反应粒子之前,所述方法还包括:
在安装有所述电子元件的所述板体表面上覆盖隔挡物,所述隔挡物将所述板体上除各所述焊脚以外的部分遮盖,以避免所述反应粒子设置在所述板体表面上除各所述焊脚以外的部分上。
上述隔挡物可以是挡板、壳体、隔挡膜等隔挡物,隔挡物上设置有多个通孔,各通孔的大小与各个焊脚的大小相对应,通孔用于将焊脚露出以便于设置反应粒子。
本实施例通过隔挡物可以将板体上出焊脚外的部分遮盖住,以避免反应粒子设置在除焊脚以外的部分上,从而可以减小反应粒子对电路板上除焊脚以外的部分的影响,使电路板的结构稳定性更好、更可靠。
在一种可选的设计中,所述在所述板体表面上邻近焊接所述电子元件的焊脚的位置设置反应粒子,包括:
通过溅射法将所述反应粒子溅射并吸附在所述板体表面上邻近焊接所述电子元件的焊脚的位置。
通过溅射法在板体表面上设置反应粒子的过程具体可以为:在真空镀膜室中充入适量的氩气,将反应粒子靶材置于靠近阴极的位置,在阴极板和阳极板之间施加电压,从阴极板表面发射出的电子在电场的加速下能量迅速提高,高能电子能够与氩气碰撞而分解出正价氩离子,在电场的作用下,氩离子会向阴极板和反应粒子靶材移动而轰击反应粒子靶材表面,反应粒子靶材内的反应粒子在轰击作用下获得能量,最终脱离反应粒子靶材而溅射到板体上。
本实施例通过溅射法可以直接将反应粒子溅射并吸附在板体表面上,无需再经过烘干或其他后续处理工艺,使得电路板的生产工艺的步骤更少、过程更简单。另外,通过溅射法可以使得板体始终处于干燥的环境,从而使得设置反应粒子的过程不会对电路板的其他部分产生影响,使电路板的可靠性更高。另外,通过溅射法能够在板体表面形成厚度更均匀、致密性更好的反应粒子薄膜,从而可以使得在电路板通电、遇水时,在焊脚上形成均匀性更好的不溶物保护层。
在一种可选的设计中,所述方法还包括:
为所述电路板通电,并将所述电路板置于有水的环境,以使得所述反应粒子与所述焊脚反应而在所述焊脚的外表面形成所述不溶物保护层。
本实施方式可以在电路板通电时,将电路板浸泡在水中,或在电路板上喷洒水,或将电路板放在水蒸气或者雾化后的水中,以使得反应粒子与焊脚反应而在焊脚的外表面形成不溶物保护层。
本实施方式中,可以是先为电路板通电再将电路板置于有水的环境,也可以是先将电路板置于有水的环境再通电,也可以是电路板通电与置于有水的环境同时进行,本申请不具体限定。
本实施例在焊脚的外表面形成不溶物保护层,可以将焊脚与水隔绝,从而可以防止焊脚发生枝晶腐蚀。
在一种可选的设计中,所述在所述板体表面上邻近焊接所述电子元件的焊脚的位置设置反应粒子,为所述电路板通电,并将所述电路板置于有水的环境,包括:
为安装有所述电子元件的板体通电,并将该板体置于包含所述反应粒子的溶液的环境中,以使得所述反应粒子与所述焊脚反应而在所述焊脚的外表面形成所述不溶物保护层,以得到所述电路板。
本实施例中,在板体通电的同时将板体置于包含反应粒子的溶液的环境中,这样,可以在将反应粒子附着在板体表面的同时,在焊脚的外表面形成不溶物保护层,这样,形成不溶物保护层的过程与设置反应粒子的过程同时进行,减少了电路板的生产工艺的步骤,使得电路板的生产工艺更简单。
在一种可选的设计中,所述方法还包括:
对形成所述不溶物保护层的电路板进行清洗、烘干。
具体的,可以使用超声波清洗机对电路板进行清洗,也可以使用冲洗机对电路板进行清洗。清洗液可以为水,也可以为酒精溶液。
本实施例可以将残留在电路板上的反应粒子、反应粒子与焊脚、水反应过程中产生的中间产物清洗掉,从而可以减小这些物质对电路板性能的影响。
在一种可选的设计中,所述反应粒子为化合物,所述化合物的阴离子的还原性高于锡的还原性。
本实施例中,由于反应粒子的阴离子的还原性高于锡的还原性,所以在发生电化学腐蚀时,反应粒子的阴离子的失电子能力比锡失电子能力强,反应粒子的阴离子会先于锡被氧化,从而能够抑制锡焊脚被氧化而溶解,进一步降低了锡焊脚被氧化而溶解称为锡粒子的概率,从而降低了焊脚发生枝晶腐蚀的概率。
在一种可选的设计中,所述化合物为硫化物或碘化物。
由于硫化物、碘化物中的阴离子为硫离子、碘离子,当硫离子或碘离子被氧化为硫或碘单质后,硫或碘单质可以进一步快速地与锡焊脚反应而形成二硫化锡保护层或四碘化锡保护层,从而提高了形成不溶物保护层的速度和概率,使得生成的不溶物保护层可以更好地将焊脚的外表面覆盖,以将焊脚与水更好地隔绝,进一步减小了焊脚被氧化而溶解的概率,从而降低了焊脚发生枝晶腐蚀的概率。
在一种可选的设计中,所述不溶物保护层为硫化锡保护层或碘化锡保护层。
由于硫化锡或碘化锡不溶于水,所以,当不溶物保护层为硫化锡保护层或碘化锡保护层时,可以使得不溶物保护层更可靠地附着在焊脚表面,不溶物保护层可以更可靠地将焊脚与水隔绝,从而更好地防止了焊脚发生枝晶腐蚀。
在一种可选的设计中,所述反应粒子能够溶于水。
本实施例中,由于反应粒子能够溶于水,所以,当电路板在有水的环境中时,反应粒子溶于水后能够更均匀地在水中分布,从而能够更均匀地分布在焊脚外表面上附着的水中,使得水中的反应粒子能够更均匀地与焊脚外表面的各个部分反应,焊脚外表面的各个部分均能较快、较均匀地生成不溶物保护层,从而使焊脚外表面的各个部分均无法与水接触,降低了焊脚发生枝晶腐蚀的概率。
附图说明
图1是电路板的焊脚发生枝晶腐蚀的过程示意图;
图2为电路板的焊脚发生枝晶腐蚀后的实物图;
图3是本申请实施例提供的电子设备的结构示意图;
图4是图3所示的电子设备的电路板的结构示意图;
图5是图3所示的电子设备的电路板的另一例的结构示意图;
图6是图4或图5所示的电路板的反应粒子为碘化物,且电路板在带电、且处于有水的环境中时所发生反应的示意图;
图7是图4所示的电路板的反应粒子为硫化物,且电路板在带电、且处于有水的环境中时所发生反应的示意图;
图8是本申请实施例提供的电路板的生产方法的一例流程图;
图9是本申请实施例提供的电路板的生产方法的另一例流程图;
图10是本申请实施例提供的电路板的生产方法的一例过程示意图;
图11是本申请实施例提供的电路板的生产方法的另一例过程示意图;
图12是本申请实施例提供的电路板的生产方法的再一例过程示意图;
图13是本申请实施例提供的电路板的生产方法中在板体上设置反应粒子的操作示意图;
图14是本申请实施例提供的电路板的生产方法中在板体上设置反应粒子的另一例的操作示意图;
图15是本申请实施例提供的电路板的生产方法中在板体上设置反应粒子的再一例的操作示意图。
附图标记:
10、水;20、板体;21、焊脚;22、枝晶;
100、壳体;200、显示屏;300、电路板;310、板体;320、电子元件;330、反应粒子;340、焊脚;
333、不溶物保护层;333a、碘化锡保护层;333b、硫化锡保护层;
901、提升机构;902、箱体;903、雾化器;904、管道;905、反应粒子的溶液;906、阳极板;907、反应粒子靶材;908、磁铁;909、阴极板。
具体实施方式
下面将结合附图,对本申请中的技术方案进行描述。显然,所描述的实施例仅仅是本申请一部分实施例,而不是全部的实施例。
在本申请的描述中,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,也可以是电连接或可以相互通讯;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或两个元件的相互作用关系。对于本领域的普通技术人员而言,可以根据具体情况理解上述术语在本申请中的具体含义。
在本申请的描述中,需要理解的是,术语“上”、“下”、“侧”、“内”、“外”、“顶”、“底”等指示的方位或位置关系为基于安装的方位或位置关系,仅是为了便于描述本申请和简化描述,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申请的限制。
还需说明的是,本申请实施例中以同一附图标记表示同一组成部分或同一零部件,对于本申请实施例中相同的零部件,图中可能仅以其中一个零件或部件为例标注了附图标记,应理解的是,对于其他相同的零件或部件,附图标记同样适用。
以下,术语“第一”、“第二”等仅用于描述目的,而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此,限定有“第一”、“第二”等的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。
在本申请的描述中,需要说明的是,术语“和/或”,仅仅是一种描述关联对象的关联关系,表示可以存在三种关系,例如,A和/或B,可以表示:单独存在A,同时存在A和B,单独存在B这三种情况。
还需说明的是,本申请实施例中以同一附图标记表示同一组成部分或同一零部件,对于本申请实施例中相同的零部件,图中可能仅以其中一个零件或部件为例标注了附图标记,应理解的是,对于其他相同的零件或部件,附图标记同样适用。
电路板是电子产品实现各个功能的主要部件,电路板通常包括板体以及通过焊锡焊接固定在板体上的电子元件,板体的外表面上存在用于固定电子元件的锡焊脚。当电子设备进水或有潮气侵入时,板体外表面的锡焊脚往往会在带电情况下发生枝晶腐蚀。下面对焊脚发生枝晶腐蚀的过程进行介绍。
图1为电路板的焊脚发生枝晶腐蚀的过程示意图,图2为电路板的焊脚发生枝晶腐蚀后的实物图。
如图1所示,当电路板的板体20通电时,与电源的正极相连的焊脚21为阳极(即图1中的“+”极),与电源的负极相连的焊脚21为阴极(即图1中的“-”极),当电路板处于有水10的环境中时,焊脚21容易发生电化学腐蚀,电化学腐蚀能够使阳极的焊脚21被氧化而溶解。
发生电化学腐蚀的具体过程为:阳极焊脚21失去电子而被氧化变为锡离子,阳极发生的是氧化反应,阴极的氧气得到电子并与水结合生成氢氧根离子,阴极发生的是还原反应。由于自来水通常经过了氯气消毒,氯气能够溶解于水中形成氯化氢,所以自来水通常是微酸性的,自来水中存在氢离子。当水10中存在氢离子时,阴极还可以发生氢离子得到电子而生成氢气的反应。
电化学腐蚀过程中阳极发生反应的反应方程式为:Sn-2e=Sn2+
电化学腐蚀过程中阴极发生反应的反应方程式为:2H++2e=H2、O2+2H2O+4e=4OH-
发生电化学腐蚀而生成锡离子后,如图1所示,由于锡离子为阳离子,所以锡离子在阳极与阴极的电势差作用下向阴极移动,由于阴极存在较多的电子,锡离子在阴极容易得到电子而还原生成锡单质,锡单质在阴极生成枝晶22,从而发生枝晶腐蚀。锡离子在阴极还原生成锡单质的反应方程式为:Sn2++2e=Sn↓。
如图1、图2所示,枝晶22的持续生成容易使不同焊脚21之间连通而发生短路,造成电子产品的部分功能失效,从而影响电子产品的可靠性。
相关技术中,为了抑制电路板的焊脚21发生枝晶腐蚀,通常会在电路板的外表面上覆盖隔绝层,以避免焊脚21与水10接触而溶解,从而避免了焊脚21发生枝晶腐蚀。
但是,当电路板上安装了各电子元件后,其外表面的几何外形往往很复杂,再加上电路板上电子元件的数量和种类较多,且电路板外表面上还设有射频天线、较多的电连接点等不能被绝缘层覆盖的部件,导致绝缘层的设置工艺比较复杂,从而导致电子产品的成本较高。
另外,由于电子设备进水或受潮的概率较低,所以,在用户使用过程中大部分的电子产品的绝缘层是不会产生作用的,若每一个电子产品均在电路板上设置隔绝层,会进一步造成成本增加。
针对上述问题,本申请实施例提供了一种电路板、电子设备以及电路板的生产方法,能够降低电子设备的成本,还能够防止电路板上的焊脚发生枝晶腐蚀。
下面对本申请实施例提供的电子设备和电路板进行介绍。
本申请实施例中,电子设备可以是手机(例如是普通手机或者可折叠手机)、无线耳机、手环、智能音箱、平板电脑、笔记本电脑、台式电脑、手表、数码相机、个人数字助理(personal digital assistant,PDA)、销售终端(point of sales,POS)、车载电脑、电视、路由器、无人机等具有电路板的设备,但不限于此。在本申请实施例中,以手机为例进行说明。
图3是本申请实施例提供的电子设备的结构示意图。如图3所示,电子设备包括壳体100、显示屏200和电路板300,显示屏200和电路板300安装在壳体100上。
具体的,壳体100可以包括边框和后盖,边框环绕在显示屏200的外周且环绕在后盖的外周,显示屏200与后盖间隔设置。电路板300可以安装在显示屏200、边框、后盖之间形成的空腔内。壳体100可以是为金属壳体100,比如镁合金、不锈钢等金属壳体100,此外,壳体100还可以是塑胶壳体100、玻璃壳体100、陶瓷壳体100等,但不限于此。
显示屏200可以是发光二极管(light emitting diode,LED)显示屏、液晶(liquidcrystal display,LCD)显示屏、有机发光二极管(organic light-emitting diode,OLED)显示屏或者触控液晶(touch panel-liquid crystal display,TP-LCD)显示屏等,但不限于此。此外,显示屏200还可以是折叠屏(柔性屏)。
图4是图3所示的电子设备的电路板300的结构示意图。如图4所示,电路板300包括板体310、电子元件320和反应粒子330。
电子元件320通过焊锡焊接在板体310的表面上,反应粒子330设置在板体310表面上,反应粒子330邻近焊接电子元件320的焊脚340。当电路板300带电、且处于有水的环境时,反应粒子330与焊脚340反应而在焊脚340的外表面形成不溶物保护层333,不溶物保护层333隔绝焊脚340与水接触,以防止焊脚340发生枝晶腐蚀。
上述板体310也可以称为线路板,板体310可以包括基板和导电层,导电层固定在基板上。基板的表面上可以设置有连接件,连接件一端与导电层电性连接,连接件另一端穿过基板并位于基板的外表面上,连接件另一端用于与电子元件320的引脚电性连接。具体的,连接件可以为焊盘。基板的材质为绝缘材质,该绝缘材质例如可以为树脂或玻璃纤维等,也可以为其他绝缘材质。导电层可以为金属箔,例如铜箔,导电层用于构成电路板300中的线路,导电层也可以为其他能够导电的材质。
根据线路的分布情况,板体310可以为单层板、双层板或多层板。当板体310为多层板时,板体310包括多层导电层和多层基板,多层导电层和多层基板交替堆叠设置。根据基板的性质,板体310可以为刚性板,也可以为柔性板。本申请实施例中的板体310可以为印刷电路板(printed circuit board,PCB)。
上述电子元件320可以包括电源管理单元(power management unit,PMU)、射频集成电路(radio frequency integrated circuit,RFIC)、射频功率放大器(radiofrequency power amplifier,RFPA)、无线保真(wireless-fidelity,WIFI)芯片、电阻、电容、电感、晶体管、处理器、存储器、摄像头、闪光灯、麦克风、扬声器、电池等,但不限于此。
上述电子元件320可以电性连接在板体310上。具体的,电子元件320的电连接端可以与板体310上的连接件(例如焊盘)焊接,从而实现电子元件320与板体310的电性连接,板体310的表面上存在将电子元件320焊接在板体310上的焊脚340。焊接电子元件320的焊料为焊锡。
可选地,上述电子元件320可以为片状元器件,可以通过表面贴装技术(surfacemount technology,SMT)将片状元器件电连接在板体310上。SMT是一种将片状元件贴装在板体310的表面上,通过回流焊或浸焊等焊接工艺进行焊接组装的电路装连技术,具有生产效率高、电子元件320安装的可靠性高、组装密度高等特点。其中,片装元器件是无引线或短引线的新型微型元器件,是SMT的专用元器件。
反应粒子330可以设置在板体310的表面中未设置焊脚340的位置,且反应粒子330邻近焊脚340,即反应粒子330与焊脚340之间存在距离。可以理解的是,反应粒子330与焊脚340之间的距离不宜设置的过远,以保证在电路板300带电、且处于有水的环境时,反应粒子330能够与焊脚340反应而形成不溶物保护层333。例如,反应粒子330与焊脚340之间的距离可以为0.5毫米1毫米或2毫米,但不限于此。
在反应粒子330与焊脚340之间存在距离时,若电路板300处于有水的环境,反应粒子330能够在阴、阳极焊脚340的电势差的作用下在水中运动,从而运动到与焊脚340接触的位置,以与焊脚340反应而形成不溶物保护层333。
在一个具体实施例中,反应粒子330可以设于焊脚340的外表面上,即反应粒子330与焊脚340之间的距离为0。由于反应粒子330直接设在焊脚340的外表面上,反应粒子330与焊脚340接触,这样,在电路板300遇水且通电的情况下,反应粒子330能够快速与焊脚340反应而形成不溶物保护层333,减小了焊脚340发生氧化溶解的概率,从而降低了焊脚340发生枝晶腐蚀的概率。另外,本实施例无需在板体310的除焊脚340以外的表面上设置反应粒子330,减小了反应粒子330对板体310的影响,使电路板300的可靠性更高。
在一个具体实施例中,反应粒子330也可以附着在板体310和焊脚340的整个外表面上,以使得反应粒子330的设置工艺更简单。
上述不溶物保护层333不溶于水,且附着在焊脚340的外表面,并将焊脚340的外表面覆盖,以将焊脚340与水隔绝。
反应粒子330可以通过薄膜、颗粒、粉末的形式附着在焊脚340的外表面上。反应粒子330可以在焊脚340的外表面上形成致密性较好的薄膜,也可以分散地以颗粒或粉末的形态附着在焊脚340的外表面。本申请实施例中,反应粒子330能够与焊脚340反应形成覆盖在焊脚340表面的不溶物保护层333即可,反应粒子330的具体设置形成不限定。
由于在板体310的表面上附着粉末或颗粒等形式的反应粒子330的工艺较简单,所以反应粒子330以粉末或颗粒的形式附着于板体310的表面上,可以使电路板300、电子设备的生产工艺更简单,从而使电路板300、电子设备的成本更低。
反应粒子330可以通过分子间的吸附力附着在板体310的表面或者焊脚340的表面上,以便于电路板300在带电、且处于有水的环境时,反应粒子330能够脱离附着面而更灵活地在阴阳极电势差的作用下移动,以更均匀地与焊脚340反应形成不溶物保护层333,从而使得形成的不溶物保护层333更均匀地覆盖在焊脚340外表面上。
反应粒子330也可以通过粘接或其他方式附着在板体310的表面上,本申请不具体限定。
上述反应粒子330可以是单质,也可以是化合物。由于不溶于水的锡的化合物通常包括:硫化锡、碘化锡,所以,反应粒子330可以为硫或碘单质,反应粒子330也可以为硫化物或碘化物等化合物。反应粒子330可以是纯净物,也可以是混合物。
例如,反应粒子330可以包括:碘单质、硫单质、硫化钠、硫化镁、硫化钾、碘化钠、碘化钾、碘化钙中一种或者多种的组合,但不限于此。当反应粒子330只包括上述物质中的一种时,反应粒子330为纯净物,当反应粒子330包括上述物种中的多种时,反应粒子330为混合物。为了便于反应粒子330的设置,反应粒子330可以为单质。在电路板300通电且有水的条件下,反应粒子330能够与焊脚340(即锡)反应形成沉淀即可,反应粒子330的具体成分不限定。
由于枝晶腐蚀是在有水的环境下才会发生的反应,所以,当电路板300处于没水或干燥的环境中时,焊脚340表面的反应粒子330与焊脚340之间不发生化学反应,即反应粒子330与焊脚340保持各自的状态,这样,可以减少因焊脚340与反应粒子330发生化学发生而产生的中间物质,从而减少这些中间物质对电路板300性能的影响。
本申请实施例中,当电路板300带电、且处于有水的环境时,反应粒子330可以与至少一个焊脚340反应而在该焊脚340的外表面形成不溶物保护层333。由于反应过程中阴极发生的是还原反应,而焊脚340、反应粒子330通常容易发生氧化反应,所以反应粒子330通常在阳极与焊脚340发生化学反应而形成不溶物保护层333,阴极的反应粒子330通常不与焊脚340生化学反应而形成不溶物保护层333。所以,当电路板300带电、且处于有水的环境中时,各阳极焊脚340的表面通常能够形成不溶物保护层333,各阴极焊脚340的表面通常不易形成不溶物保护层333。由于阴极焊脚340不会被氧化而溶解,所以即使阴极焊脚340表面不形成不溶物保护层333,也不会使得阴极焊脚340溶解而发生电化学腐蚀。
图5是图3所示的电子设备的电路板300的另一例的结构示意图。
本申请实施例中,板体310上可以焊接有如图4所示的一个电子元件320,板体310上可以焊接有如图5所示的多个电子元件320。
当板体310上焊接有如图5所示的多个电子元件320时,电化学反应可能发生在同一个电子元件320的两个不同极性焊脚340之间,电化学反应也可能发生在两个相邻的电子元件320对应的两个极性相反的焊脚340之间。
本申请实施例提供的电路板300的反应粒子330邻近焊接电子元件320的焊脚340,由于当电路板300带电、且处于有水的环境时,反应粒子330会与焊脚340反应而在焊脚340的外表面形成不溶物保护层333,这样,不溶物保护层333能够将焊脚340与水隔绝,从而使焊脚340不与水接触,这样,当电路板300遇水后,可以防止焊脚340发生枝晶腐蚀。
另外,本申请实施例中,反应粒子330只需附着在板体310表面上邻近焊脚340的位置,即可在电路板300带电、且处于有水的环境时与焊脚340反应,从而在焊脚340外表面形成不溶物保护层333,本申请实施例对反应粒子330的形态、密度、位置等没有严格、具体的要求,所以反应粒子330的设置不易受到电路板300几何外形的限制,也不易受到天线、电连接点等需要外漏的器件的影响,所以反应粒子330在板体310上的设置工艺更灵活、简单且易操作,使得电路板300和电子设备的生产工艺也很简单,从而使得电路板300、电子设备的生产成本较低。
另外,由于反应粒子330的形态较灵活,其无需具有隔绝功能,密度也无需设置的很大,所以反应粒子330的设置不易对天线的辐射造成障碍,所以不易对天线的辐射功能产生影响,从而使得电子设备的无线通信功能的可靠性更好。
在一种实施方式中,反应粒子330可以为化合物,该化合物的阴离子的还原性高于锡的还原性。
当物质的还原性较高时,即物质的失电子能力较高,物质更容易被氧化。
单质得失电子的能力可以由电负性评价。电负性是元素周期表中各元素的原子吸引电子能力的一种相对标度,元素的电负性愈大,吸引电子的倾向愈大,非金属性也愈强。在元素周期表中,同一周期从左到右元素的电负性递增,同一主族自上而下元素的电负性递减。因此,电负性大的元素集中在元素周期表的右上角,电负性小的元素集中在左下角。
由于电负性越大的非金属元素越活跃,电负性越小的金属元素越活泼,而与锡反应生成锡的化合物的物质为非金属元素,所以,根据电负性/活泼性可以确定非金属阴离子的还原性顺序为:S2->I->Br->B->Cl->OH->含氧酸根离子>Sn2-
其中,Br-、B-失电子后的产物为Br、B,Br与锡反应生成的产物易溶于水,B不易与锡反应,B-也不易与锡离子反应生成稳定的化合物,Cl-、含氧酸根离子被氧化后的产物为水和气体,水和气体无法与锡反应生成不溶物保护层333,Cl-、含氧酸根离子与锡离子结合生成的化合物易溶于水,所以,所以Br-、B-、Cl-、含氧酸根离子失电子后以及未失去电子时均无法与锡或锡离子反应生成不溶物保护层333。
OH-能够与锡离子反应生成Sn(OH)4,由于Sn(OH)4难溶于水,所以当电路板300上的水较少时,Sn(OH)4通常能够在焊脚340表面形成不溶物防护层。
S2-、I-失去电子后的产物为S、I2,S、I2能够与锡反应生成SnS2、SnI4,SnS2、SnI4不溶于水,所以,SnS2、SnI4很容易在焊脚340表面形成不溶物保护层333。反应粒子330可以为硫化物、碘化物、含有碘的络合物(如碘海醇)或者含有硫的络合物,硫化物、含有硫的络合物的阴离子为S2-,碘化物、含有碘的络合物的阴离子为I-
反应粒子330的具体的化合物成分可以参考上文提到的化合物,此处不再赘述。
本申请实施例中,当反应粒子330为硫化物或碘化物时,由于硫离子、碘离子的还原性高于锡的还原性,所以硫离子、碘离子能够先于锡被氧化,从而抑制锡被氧化而溶解为锡离子,以抑制锡焊脚340发生电化学腐蚀而形成枝晶。另外,当硫离子或碘离子被氧化为硫或碘单质后,硫或碘单质还可以进一步与锡焊脚340反应而形成硫化锡保护层或碘化锡保护层,从而提高了形成不溶物保护层333的概率,使得生成的不溶物保护层333可以更好地将焊脚340的外表面覆盖,以将焊脚340与水更好地隔绝,进一步减小了焊脚340被氧化而溶解的概率,从而降低了焊脚340发生枝晶腐蚀的概率。
本实施例中,由于反应粒子330的阴离子的还原性高于锡的还原性,所以在发生电化学腐蚀时,反应粒子330的阴离子的失电子能力比锡失电子能力强,反应粒子330的阴离子会先于锡被氧化,从而能够抑制锡焊脚340被氧化而溶解,进一步降低了锡焊脚340被氧化而溶解称为锡粒子的概率,从而降低了焊脚340发生枝晶腐蚀的概率。
在一个具体实施例中,反应粒子330可以为盐,盐是指金属离子或铵根离子(NH4+)与酸根离子或非金属离子结合的化合物,其酸碱性通常呈中性。由于盐的酸碱性呈中性,所以,当反应粒子330为盐时,可以减小对电路板300的腐蚀,以使得电路板300的可靠性更高。例如,反应粒子330可以为硫化钾、碘化钠、碘化钾等,但不限于此。
在一种实施方式中,反应粒子330可以为能够溶于水的物质。
例如,反应粒子330可以是硫化钠、硫化钾、碘化钠、碘化钾、碘化钙、氢氧化钾中的任意一种,但不限于此。
由于反应粒子330能够溶于水,所以,当电路板300在有水的环境中时,反应粒子330溶于水后能够更均匀地在水中分布,从而能够更均匀地分布在焊脚340外表面上附着的水中,使得水中的反应粒子330能够更均匀地与焊脚340外表面的各个部分反应,焊脚340外表面的各个部分均能较快、较均匀地生成不溶物保护层333,从而使焊脚340外表面的各个部分均无法与水接触,降低了焊脚340发生枝晶腐蚀的概率。
下面通过具体示例介绍本申请实施例中当电路板300带电、且处于有水的环境时,反应粒子330与焊脚340发生反应生成不溶物保护层333的过程。
图6是图4或图5所示的电路板300的反应粒子330为碘化钾粒子,且电路板300在带电、且处于有水10的环境中时所发生反应的示意图。图6中的两个焊脚340,可以是图4或图5中同一个电子元件320的两个不同极性的焊脚340,也可以是图5中相邻两个电子元件320对应的两个极性不同的焊脚340。本示例中,当电路板300处于有水的环境中时,碘化钾粒子易溶于水10中并分解为碘离子和钾离子。
焊脚340的外表面上设置有反应粒子330,如图6所示,当电路板300处于有水10的环境中时,水10附着在板体310和焊脚340的外表面上,当电路板300带电时,一个焊脚340为阳极(即图6中的“+”极),另一个焊脚340为阴极(即图6中的“-”极)。
反应的具体过程为:阳极焊脚340的锡失去电子变为锡离子,碘离子失去电子变为碘单质,碘单质与焊脚340的锡反应生成碘化锡不溶物;锡离子在阴阳极电势差的作用下移动到阴极,阴极的氧气得到电子并与水10、钾离子结合生成氢氧化钾,移动到阴极的锡得到电子而反应生成锡单质。
反应过程中阳极发生反应的反应方程式为:Sn-2e=Sn2+、I--2e=I2、2I2+Sn=SnI4↓;
反应过程中阴极发生反应的反应方程式为:2H++2e=H2↑、O2+2H2O+4K++4e=4KOH、Sn2++2e=Sn↓。
在反应过程中,由于碘离子的还原性强于锡的还原性,所以阳极的碘离子能够快速地被氧化生成的碘单质,并与焊脚340的锡反应生成碘化锡不溶物。这样,阳极的锡在只被氧化而溶解很少量时,阳极焊脚340的表面即可形成碘化锡保护层,从而隔绝了焊脚340与水反应。由于阳极溶解的锡量很少,所以,移动到阴极的锡离子的量也很少,在阴极只能被还原生成很少量的锡单质,所以在阴极产生的枝晶也非常少,能够有效抑制枝晶的生成。
在反应过程中,如图6所示,阴极的碘离子在阴阳极电势差的作用下能够向阳极移动,从而使阳极的碘离子浓度更大,使得在阳极生成碘化锡保护层的致密性更好,从而使得生成的碘化锡保护层能够更好地将焊脚340与水隔绝。
图7是图4或图5所示的电路板300的反应粒子330为硫化钠粒子,且电路板300在带电、且处于有水的环境中时所发生反应的示意图。图7所示示例与图6所示的示例的反应过程相似,具体过程可参考上述对图6的详细说明。当电路板300处于有水10的环境中时,硫化钠易溶于水中并分解为硫离子和钠离子。图7所示的示例中发生的化学反应的反应方程式如下:
反应过程中阳极发生反应的反应方程式为:Sn-2e=Sn2+、S2--2e=S、2S+Sn=SnS2↓;
反应过程中阴极发生反应的反应方程式为:2H++2e=H2↑、O2+2H2O+4Na++4e=4NaOH、Sn2++2e=Sn↓。
在反应过程中,由于硫离子的还原性强于锡的还原性,所以阳极的硫离子能够快速地被氧化生成的硫单质,并与焊脚340的锡反应生成硫化锡不溶物。反应粒子330为硫化物时抑制枝晶生成的原理与碘化物相似,此处不再赘述。
在一种实施方式中,上述电子设备的电路板300可以包括:板体310、电子元件320和不溶物保护层333。电子元件320通过焊锡焊接在板体310表面上,不溶物保护层333附着在焊接电子元件320的焊脚340的外表面上,以隔绝焊脚340与水接触,从而防止焊脚340发生枝晶腐蚀。其中,不溶物保护层333是在电路板300带电、且处于有水的环境时,通过设置在板体310表面上、并邻近焊脚340的反应粒子330与焊脚340反应而得到的保护层。
上述不溶物保护层333可以为碘化锡保护层或者硫化锡保护层。本实施例的具体实现手段、有益效果与上一实施例中包括反应粒子330的电路板300的实现手段、有益效果相似,此处不再赘述。
图8是本申请实施例提供的电路板300的生产方法的一例流程示意图。
本申请还提供了一种电路板300的生产方法,如图8所示,该方法包括以下步骤S10~步骤S20。
步骤S10:将电子元件320通过焊锡焊接在板体310上。
其中,可以使用回流焊、波峰焊、浸焊等焊接工艺将电子元件320通过焊锡焊接在板体310上,也可以使用其他焊接工艺进行焊接,本申请不具体限定。
具体的,可以将电子元件320的引脚电连接在板体310的连接件上,再通过焊接将引脚与连接件固定,从而将电子元件320的引脚稳固地电连接在板体310上。或者,也可以通过SMT将片状元器件焊接在板体310上。
图10是本申请实施例提供的电路板的生产方法的一例过程示意图。
如图10所示,将电子元件320通过焊锡焊接在板体310上后得到如图10的(a)所示的结构,电子元件320与板体310通过焊脚340固定。
步骤S20:在板体310表面上邻近焊接电子元件320的焊脚340的位置设置反应粒子330。
通过步骤S20,可以得到电路板300。
在板体310表面上邻近焊接电子元件320的焊脚340的位置设置反应粒子330所得到的电路板300如图10中(b)所示的结构。
当电路板300带电、且处于有水的环境时,反应粒子330与焊脚340反应而在焊脚340的外表面形成不溶物保护层333,不溶物保护层333隔绝焊脚340与水接触,以防止焊脚340发生枝晶腐蚀。反应粒子330与焊脚340反应而在焊脚340的外表面形成不溶物保护层333的结构如图10中的(c)所示。
本实施例中,当电路板300未遇到水时,电路板300的结构如图10中的(d)所示,图10的(d)所示的结构与图10的(b)所示的结构相同。
步骤S20中,可以通过涂刷法、印刷法、浸泡法、雾化沉降法、蒸汽法、气相沉积法、溅射法、喷涂法、3D打印中的任意一种方式将反应粒子330设置在板体310的表面上。
可选地,可以制备包含反应粒子的溶液,将包含反应粒子330的溶液吸附在板体310表面,进行干燥后在板体310表面形成反应粒子330。或者,可以通过3D打印法、喷涂法或溅射法等方式将反应粒子330的粉末或颗粒直接附着在板体310的外表面。
可选地,可以制备包含反应粒子的涂料,将涂料涂刷或印刷在板体310表面。具体的,可以以环氧基、丙烯酸基或聚氨酯基作为主体树脂,在主体树脂中混入体积比例为1%~10%的碘化钾、碘化钠、硫化钠等反应粒子,从而得到包含反应粒子的涂料,涂料中反应粒子的体积比也可以是其他比例,本申请不限定。
在电路板焊接过程中,为了防止焊接时发生桥接短路等问题,通常会在板体外表面涂布阻焊油墨,以保护板体。本申请实施例中,可以在阻焊油墨中添加1%~5%体积比的反应粒子,当阻焊油墨涂布在板体上时,反应粒子也能够涂布在板体的表面上。
上述反应粒子330可以为化合物,化合物的阴离子的还原性高于锡的还原性,这样,在发生电化学腐蚀时,反应粒子330的阴离子的失电子能力比锡失电子能力强,反应粒子330的阴离子会先于锡被氧化,从而能够抑制锡焊脚340被氧化而溶解,进一步降低了锡焊脚340被氧化而溶解称为锡粒子的概率,从而降低了焊脚340发生枝晶腐蚀的概率。
具体的,上述化合物可以为硫化物或碘化物,在焊脚340上形成的不溶物保护层333为硫化锡保护层或碘化锡保护层。
本申请实施例提供的电路板300的生产方法,由于在板体310表面上邻近焊接电子元件320的焊脚340的位置设置了反应粒子330,当电路板300带电、且处于有水的环境时,反应粒子330会与焊脚340反应而在焊脚340的外表面形成不溶物保护层333,这样,不溶物保护层333能够将焊脚340与水隔绝,从而使焊脚340不与水接触,这样,当电路板300遇水后,可以防止焊脚340发生枝晶腐蚀。
图9是本申请实施例提供的电路板的生产方法的另一例流程图。在一个具体实施例中,如图9所示,步骤S20可以按以下步骤S21~步骤S22实现。
步骤S21:将焊接有电子元件320的板体310置于包含反应粒子的溶液的环境中,从而使反应粒子的溶液吸附在板体310的表面上。
步骤S22:将吸附有包含反应粒子的溶液的板体310烘干,得到电路板300。
本实施例中,反应粒子330可以为能够溶于水的物质。反应粒子330的具体成分参照上述对电路板300的实施例说明,此处不再赘述。
包含反应粒子的溶液可以是饱和溶液,也可以是不饱和溶液。例如,包含反应粒子的溶液的体积比范围可以为1%~10%,即将1~10体积的包含反应粒子330的饱和溶液加入100体积的溶剂(水或酒精)中所形成的溶液。包含反应粒子的溶液的体积比范围也可以是其他比值,例如5%~10%、5%~15%等,本申请不具体限定。
包含反应粒子的溶液可以是水溶液,也可以是酒精溶液。酒精溶液即将反应粒子330溶解在酒精中得到的溶液,水溶液即将反应粒子330溶解在水中得到的溶液。
包含反应粒子的溶液的环境,可以是溶液原始状态(即液态)环境,也可以是溶液经过蒸发、雾化等处理而发生物理形态变化后所生成的蒸汽环境或雾气环境。
在一个可选的实施方式中,步骤S21可以按以下步骤实现:将包含反应粒子的溶液蒸馏后得到包含反应粒子330的蒸汽,将焊接有电子元件320的板体310置于得到的蒸汽中。本示例中,可以使用蒸汽发生器将包含反应粒子的溶液变为蒸汽。
在一个可选的实施方式中,步骤S21也可以按以下步骤实现:将焊接有电子元件320的板体310浸泡在包含反应粒子的溶液中。
图13是本申请实施例提供的电路板300的生产方法中在板体310上设置反应粒子330的操作示意图。
如图13所示,可以将包含反应粒子的溶液905盛放在箱体902中,将焊接有电子元件320的各个板体310放置在提升机构901的放置架上,通过提升机构901将焊接有电子元件320的各个板体310放入包含反应粒子的溶液905中,再将焊接有电子元件320的各个板体310从溶液中提起,这样,包含反应粒子的溶液905即可附着在焊接有电子元件320的各个板体310的表面上。
本实施例直接将板体310浸泡在包含反应粒子的溶液905中,可以简单、方便地将该溶液吸附在板体310表面上,从而可以使得在板体310表面设置反应粒子330的工艺更简单,从而使电路板300和电子设备的生产工艺更简单,生产成本更低。
在一个可选的实施例中,步骤S21也可以按以下步骤实现:将包含反应粒子的溶液905进行雾化,将焊接有电子元件320的板体310置于雾化后的溶液中。
图14是本申请实施例提供的电路板300的生产方法中在板体310上设置反应粒子330的另一例的操作示意图。
如图14所示,可以将包含反应粒子的溶液905通过管道904输送如雾化器903内,通过雾化器903进行雾化,雾化器903喷出的雾气喷入箱体902中,将焊接有电子元件320的各个板体310放置在提升机构901的放置架上,通过提升机构901将焊接有电子元件320的各个板体310放入箱体902中的雾气中,再将焊接有电子元件320的各个板体310从箱体902中提起。这样,包含反应粒子的溶液905即可附着在焊接有电子元件320的各个板体310的表面上。
本实施例将板体310置于雾化后的反应粒子的溶液905中,可以使得在板体310表面设置反应粒子330的工艺简单、方便,从而使电路板300和电子设备的生产工艺更简单,生产成本更低。
另外,由于雾化后的溶液的密度较低,将板体310置于雾化后的溶液中,可以使得板体310在吸附有反应粒子的溶液905后板体310不会过于湿漉,从而可以快速地将板体310烘干,提高了电路板300的生产效率,还可以减小反应粒子的溶液905浸入到各个电子元件320内部而使电子元件320受损的概率,从而使得电路板300、电子设备的可靠性更高、故障率更低。
上述步骤S22中,可以将吸附有包含反应粒子的溶液905的板体310放置在烘干炉中进行烘干。烘干温度可以低于35℃,即在低温条件下进行烘干,以减小高温对电路板300各个部件的影响。
本实施例将包含反应粒子的溶液905吸附在板体310上后进行烘干而得到电路板300,可以方便地将反应粒子330设置在板体310表面上,由于反应粒子的溶液905中反应粒子330分布较均匀,所以,本实施例还可以使得设置在板体310表面上的反应粒子330的分布更均匀,从而使得在电路板300通电且遇水时,能够在焊脚340表面的各个部分均形成均匀性较好地不溶物保护层333,从而使焊脚340外表面的各个部分均无法与水接触,降低了焊脚340发生枝晶腐蚀的概率。
在一种实施方式中,步骤S20可以按以下步骤实现:通过溅射法将反应粒子330溅射并吸附在板体310表面上邻近焊接电子元件320的焊脚340的位置。
图15是本申请实施例提供的电路板300的生产方法中在电路板300上设置反应粒子330的再一例的操作示意图。
如图15所示,通过溅射法在板体310表面上设置反应粒子330的过程具体可以为:在真空镀膜室(图中未示出)中充入适量的氩气,将反应粒子靶材907置于靠近阴极的位置,在阴极板909和阳极板906(镀膜室壁)之间施加电压,从阴极板909表面发射出的电子在电场的加速下能量迅速提高,高能电子能够与氩气碰撞而分解出正价氩离子,在电场的作用下,氩离子会向阴极板909和反应粒子靶材907移动而轰击反应粒子靶材907表面,反应粒子靶材907内的反应粒子330在轰击作用下获得能量,最终脱离反应粒子靶材907而溅射到板体310上。
可选地,如图15所示,溅射法可以是磁控溅射法,磁控溅射法是在真空镀膜室内设置多个极性不同的磁铁908,不同极性的磁铁908形成磁场,电子能够沿着磁场的磁力线螺旋运动,从而增加了电子运动的路径,提高了电子与氩气碰撞的概率,从而提高了从反应粒子靶材907上溅射出的反应粒子330的数量,使得溅射效率更高、溅射效果更均匀。
本实施例通过溅射法可以直接将反应粒子330溅射并吸附在板体310表面上,无需再经过烘干或其他后续处理工艺,使得电路板300的生产工艺的步骤更少、过程更简单。另外,通过溅射法可以使得板体310始终处于干燥的环境,从而使得设置反应粒子330的过程不会对电路板300的其他部分产生影响,使电路板300的可靠性更高。另外,通过溅射法能够在板体310表面形成厚度更均匀、致密性更好的反应粒子330薄膜,从而可以使得在电路板300通电、遇水时,在焊脚340上形成均匀性更好的不溶物保护层333。
在一种实施方式中,步骤S20可以按以下步骤实现:在焊接电子元件320的焊脚340的外表面上设置反应粒子330。
本实施方式中,可以在焊脚340的外表面设置反应粒子330,而板体310的除焊脚340的外表面之外的表面不设置反应粒子330,这样,可以在电路板300遇水且通电的情况下,反应粒子330快速与焊脚340反应而形成不溶物保护层333,减小了焊脚340发生氧化溶解的概率,从而降低了焊脚340发生枝晶腐蚀的概率。另外,由于无需在板体310的除焊脚340以外的表面上设置反应粒子330,还可以减小反应粒子330对板体310的影响,使电路板300的可靠性更高。
具体的,如图9所示,在步骤S21之前,即在步骤S20之前,电路板300的生产方法还可以包括以下步骤S40。
步骤40:在安装有电子元件320的板体310表面上覆盖隔挡物,隔挡物将板体310上除各焊脚340以外的部分遮盖,以避免反应粒子330设置在板体310表面上除各焊脚340以外的部分上。
上述隔挡物可以是挡板、壳体、隔挡膜等隔挡物,隔挡物上设置有多个通孔,各通孔的大小与各个焊脚340的大小相对应,通孔用于将焊脚340露出以便于设置反应粒子330。
本实施例通过隔挡物可以将板体310上出焊脚340外的部分遮盖住,以避免反应粒子330设置在除焊脚340以外的部分上,从而可以减小反应粒子330对电路板300上除焊脚340以外的部分的影响,使电路板300的结构稳定性更好、更可靠。
在一种实施方式中,如图8所示,电路板300的生产方法还可以包括以下步骤S30。
步骤S30:为电路板300通电,并将电路板300置于有水的环境,以使得反应粒子330与焊脚340反应而在焊脚340的外表面形成不溶物保护层333。
具体的,本实施方式可以在电路板300通电时,将电路板300浸泡在水中,或在电路板300上喷洒水,或将电路板300放在水蒸气或者雾化后的水中,以使得反应粒子330与焊脚340反应而在焊脚340的外表面形成不溶物保护层333。
本实施方式中,可以是先为电路板300通电再将电路板300置于有水的环境,也可以是先将电路板300置于有水的环境再通电,也可以是电路板300通电与置于有水的环境同时进行,本申请不具体限定。
反应粒子330与焊脚340反应而在焊脚340的外表面形成不溶物保护层333的过程可以参考上述对电路板300实施例的具体说明,此处不再赘述。
本实施例中,在板体310通电的同时将板体310置于包含反应粒子的溶液905的环境中,这样,可以在将反应粒子330附着在板体310表面的同时,在焊脚340的外表面形成不溶物保护层333,这样,形成不溶物保护层333的过程与设置反应粒子330的过程同时进行,减少了电路板300的生产工艺的步骤,使得电路板300的生产工艺更简单。
在一种实施方式中,步骤S20与步骤S30可以按以下步骤实现:
为安装有电子元件320的板体310通电,并将该板体310置于包含反应粒子的溶液905的环境中,以使得反应粒子330与焊脚340反应而在焊脚340的外表面形成不溶物保护层333,以得到电路板300。
图11是本申请实施例提供的电路板300的生产方法的另一例的过程示意图。如图11所示,可以先为安装有电子元件320的板体310通电,使得安装有电子元件320的板体310从图11的(a)状态变为图11的(b)状态,再将带电的板体310置于含有反应粒子的溶液905中,使得含有反应粒子的溶液905附着在焊脚340上,附着有反应粒子330的溶液的板体310如图11中的(c)所示,阳极焊脚340表面的反应粒子330与焊脚340反应得到不溶物保护层333后的结构如图11中的(d)所示。
图12是本申请实施例提供的电路板300的生产方法的再一例的过程示意图。如图12所示,可以先将安装有电子元件320的板体310放置在包含有反应粒子的溶液905中,使得安装有电子元件320的板体310从图12的(a)状态变为焊脚340上附着有反应粒子的溶液905的图12的(b)状态,再为电路板300通电,使得电路板300变为图12中的(c)状态,阳极焊脚340表面的反应粒子330与焊脚340反应得到不溶物保护层333后的结构如图12中的(d)所示。
本实施方式是将步骤S20与步骤S30合并为一个步骤实现,即在板体310上设置反应粒子330的步骤与在焊脚340外表面形成不溶物保护层333的步骤同时进行。
本实施方式将该板体310置于包含反应粒子的溶液905的环境中,既可以使焊脚340表面附着反应粒子的溶液905,也可以是使电路板300处于有水的环境,从而能够在焊脚340外表面形成不溶物保护层333。
本实施方式可以使得形成不溶物保护层333的过程与设置反应粒子330的过程同时进行,减少了电路板300的生产工艺的步骤,使得电路板300的生产工艺更简单。
在一种实施方式中,在形成不溶物保护层333后,电路板300的生产方法还可以包括以下步骤:对形成不溶物保护层333的电路板300进行清洗、烘干。
具体的,可以使用超声波清洗机对电路板300进行清洗,也可以使用冲洗机对电路板300进行清洗。清洗液可以为水,也可以为酒精溶液。
本实施例可以将残留在电路板300上的反应粒子330、反应粒子330与焊脚340、水反应过程中产生的中间产物清洗掉,从而可以减小这些物质对电路板300性能的影响。
以上,仅为本申请的具体实施方式,但本申请的保护范围并不局限于此,任何熟悉本技术领域的技术人员在本申请揭露的技术范围内,可轻易想到变化或替换,都应涵盖在本申请的保护范围之内。因此,本申请的保护范围应以权利要求的保护范围为准。

Claims (21)

1.一种电路板,其特征在于,包括:
板体(310);
电子元件(320),通过焊锡焊接在所述板体(310)表面上;
反应粒子(330),以粉末或颗粒的形式附着于所述板体(310)表面上,并邻近焊接所述电子元件(320)的焊脚(340),当所述电路板带电、且处于有水的环境时,所述反应粒子(330)与所述焊脚(340)反应而在所述焊脚(340)的外表面形成不溶物保护层(333),所述不溶物保护层(333)隔绝所述焊脚(340)与水接触。
2.根据权利要求1所述的电路板,其特征在于,所述反应粒子(330)为化合物,所述化合物的阴离子的还原性高于锡的还原性。
3.根据权利要求2所述的电路板,其特征在于,所述化合物为硫化物或碘化物。
4.根据权利要求1至3任一项所述的电路板,其特征在于,所述不溶物保护层(333)为硫化锡保护层或碘化锡保护层。
5.根据权利要求1至3中任一项所述的电路板,其特征在于,所述反应粒子(330)设于所述焊脚(340)的外表面上。
6.根据权利要求1至3中任一项所述的电路板,其特征在于,所述反应粒子(330)能够溶于水。
7.一种电子设备,其特征在于,包括壳体、以及安装在所述壳体内且如权利要求1至6中任一项所述的电路板。
8.一种电路板的生产方法,其特征在于,所述方法包括:
将电子元件(320)通过焊锡焊接在板体(310)上;
在所述板体(310)表面上邻近焊接所述电子元件(320)的焊脚(340)的位置设置反应粒子(330),以得到所述电路板,其中,所述反应粒子(330)以粉末或颗粒的形式附着于所述板体(310)的表面上,当所述电路板带电、且处于有水的环境时,所述反应粒子(330)与所述焊脚(340)反应而在所述焊脚(340)的外表面形成不溶物保护层(333),所述不溶物保护层(333)隔绝所述焊脚(340)与水接触。
9.根据权利要求8所述的生产方法,其特征在于,所述在所述板体(310)表面上邻近焊接所述电子元件(320)的焊脚(340)的位置设置反应粒子(330),以得到所述电路板,包括:
将焊接有所述电子元件(320)的所述板体(310)置于包含所述反应粒子(330)的溶液的环境中,从而使反应粒子的溶液(905)吸附在所述板体(310)的表面上;
将吸附有所述溶液的板体(310)烘干,得到所述电路板。
10.根据权利要求9所述的生产方法,其特征在于,所述将焊接有所述电子元件(320)的所述板体(310)置于包含所述反应粒子(330)的溶液的环境中,包括:
将焊接有所述电子元件(320)的所述板体(310)浸泡在所述反应粒子的溶液(905)中。
11.根据权利要求9所述的生产方法,其特征在于,所述将焊接有所述电子元件(320)的所述板体(310)置于包含所述反应粒子(330)的溶液的环境中,包括:
将所述反应粒子的溶液(905)进行雾化;
将焊接有所述电子元件(320)的所述板体(310)置于雾化后的所述溶液中。
12.根据权利要求8所述的生产方法,其特征在于,所述在所述板体(310)表面上邻近焊接所述电子元件(320)的焊脚(340)的位置设置反应粒子(330),包括:
在焊接所述电子元件(320)的焊脚(340)的外表面上设置反应粒子(330)。
13.根据权利要求12所述的生产方法,其特征在于,在所述板体(310)表面上邻近焊接所述电子元件(320)的焊脚(340)的位置设置反应粒子(330)之前,所述方法还包括:
在安装有所述电子元件(320)的所述板体(310)表面上覆盖隔挡物,所述隔挡物将所述板体(310)上除各所述焊脚(340)以外的部分遮盖,以避免所述反应粒子(330)设置在所述板体(310)表面上除各所述焊脚(340)以外的部分上。
14.根据权利要求8所述的生产方法,其特征在于,所述在所述板体(310)表面上邻近焊接所述电子元件(320)的焊脚(340)的位置设置反应粒子(330),包括:
通过溅射法将所述反应粒子(330)溅射并吸附在所述板体(310)表面上邻近焊接所述电子元件(320)的焊脚(340)的位置。
15.根据权利要求8所述的生产方法,其特征在于,所述方法还包括:
为所述电路板通电,并将所述电路板置于有水的环境,以使得所述反应粒子(330)与所述焊脚(340)反应而在所述焊脚(340)的外表面形成所述不溶物保护层(333)。
16.根据权利要求15所述的生产方法,其特征在于,所述在所述板体(310)表面上邻近焊接所述电子元件(320)的焊脚(340)的位置设置反应粒子(330),为所述电路板通电,并将所述电路板置于有水的环境,包括:
为安装有所述电子元件(320)的板体(310)通电,并将该板体(310)置于包含所述反应粒子(330)的溶液的环境中。
17.根据权利要求15所述的生产方法,其特征在于,所述方法还包括:
对形成所述不溶物保护层(333)的电路板进行清洗、烘干。
18.根据权利要求8至17任一项所述的生产方法,其特征在于,所述反应粒子(330)为化合物,所述化合物的阴离子的还原性高于锡的还原性。
19.根据权利要求18所述的生产方法,其特征在于,所述化合物为硫化物或碘化物。
20.根据权利要求19所述的生产方法,其特征在于,所述不溶物保护层(333)为硫化锡保护层或碘化锡保护层。
21.根据权利要求8至17任一项所述的生产方法,其特征在于,所述反应粒子(330)能够溶于水。
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