DD234137A1

DD234137A1 - SURFACE TREATMENT METHOD FOR PCB

Info

Publication number: DD234137A1
Application number: DD27277785A
Authority: DD
Inventors: Werner Gruening; Joachim Teich; Detlef Eichler
Original assignee: Robotron Elektronik
Priority date: 1985-01-25
Filing date: 1985-01-25
Publication date: 1986-03-19

Abstract

Oberflaechenbehandlungsverfahren fuer Leiterplatten zur Erreichung eines stabilen Klimaschutzes und damit zur Verbesserung der Materialoekonomie und der Zuverlaessigkeit. Durch das Verfahren soll ein Eindringen von Wasser aus der Umgebungsluft und hoher Luftfeuchte bei Klimabelastung in die Kapillaren des Basismaterials vermieden werden. Unter Verwendung von bekannten Auftragsverfahren fuer eine Fluessigkeit mit elektroisolationsfaehigen Bestandteilen wird die damit beaufschlagte Leiterplatte allmaehlich auf 120C bis 150C vorgewaermt und dann einem Temperaturschock durch Erhitzung ausgesetzt.Surface treatment methods for printed circuit boards to achieve stable climate protection and thus to improve material economy and reliability. The method is intended to prevent ingress of water from the ambient air and high air humidity when exposed to the climate in the capillaries of the base material. Using known coating methods for a liquid having electro-insulative components, the printed circuit board loaded therewith is gradually prewarmed to 120C to 150C and then subjected to a thermal shock by heating.

Description

Oberflächenbehandlungsverfahren für LeiterplattenSurface treatment process for printed circuit boards

Anwendungsgebiet der ErfindungField of application of the invention

Die Erfindung betrifft ein Oberflächenbehandlungsverfahren für Leiterplatten zur Erreichung eines Klimaschutzes und hat Bedeutung in der Leiterplattentechnik der Elektrotechnik Elektronik. Es ist für nicht vorbehandelte oder bereits gelötete Leiterplatten anwendbar.The invention relates to a surface treatment method for printed circuit boards for achieving climate protection and has significance in the printed circuit board technology of electrical engineering electronics. It is applicable for non-pretreated or already soldered printed circuit boards.

Charakteristik der bekannten technischen Lösungen Es ist bekannt. Leiterplatten vor dem Löten mit einer Korrosionsschutzschicht oder Lötstoppmaske oder nach dem Löten mit einer Klimaschutzschicht zu versehen. Nach DE-OS 3 027 389 wird ein Lötstopplack durch zweimaliges Bedrucken mittels Siebdrucktechnik aufgebracht. Die bisher bekannten Schutzschichten und Lötstoppmasken haben allesamt den Nachteil, daß sie porös sind, Wasser aus der Luftfeuchtigkeit aufnehmen und infolge Diffusion von Wasser durchdrungen werden. Das Wasser dringt in die Kapillaren der Leiterplatte unter der Schutzschicht ein und wird in seiner Wiederaustrocknung durch die darüberliegende Schutzschicht behindert. So kommt es bei Basismaterial mit hohem Kapillaranteil immer wieder zu Schäden durch derartiges Diffusionswasser.Characteristic of the known technical solutions It is known. Before soldering, provide circuit boards with a corrosion protection layer or solder mask or, after soldering, with a climate protection layer. According to DE-OS 3 027 389 a Lötstopplack is applied by two-time printing by screen printing technology. The previously known protective layers and solder masks all have the disadvantage that they are porous, absorb water from the humidity and are penetrated by diffusion of water. The water penetrates into the capillaries of the printed circuit board under the protective layer and is impeded in its re-drying by the overlying protective layer. So it comes with base material with high capillary always damage to such diffusion water.

Ziel der ErfindungObject of the invention

Die Erfindung hat das Ziel, einen stabilen Klimaschutz zu erreichen und damit zur Verbesserung der Materialökonomie und der Zuverlässigkeit beizutragen.The invention aims to achieve a stable climate protection and thus contribute to the improvement of material economy and reliability.

Wesen der ErfindungEssence of the invention

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Oberflächenbehandlungsverfahren für Leiterplatten zu schaffen, bei dem ein Ein-The invention has for its object to provide a surface treatment method for printed circuit boards, in which a Ein-

dringen'von Wasser aus der Umgebungsluft und der besonders hohen Luftfeuchte bei Klimabelastung in die Kapillaren des Basismaterials vermieden wird.penetrate water from the ambient air and the particularly high air humidity when exposed to climate into the capillaries of the base material is avoided.

Diese Aufgabe wird unter Verwendung eines der an sich bekannten Auftragsverfahren für eine Flüssigkeit mit elektroisolationsfähigen Bestandteilen auf ruhende oder bewegte Leiterplatten erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß die Leiterplatte einschließlich des elektroisolationsfähigen Materials, die allmählich auf 120 ⁰C bis 150 ⁰C vorgewärmt wurde, einem Temperaturschock durch Erhitzen ausgesetzt wird. Durch die Vorwärmung kann das Lösungsmittel blasenfrei verdunsten. Der Temperaturschock verändert die Schichteigenschaften und erweitert die Poren an der Oberfläche des Basismaterials.This object is achieved according to the invention using one of the known per se application method for a liquid with electro-isolatable constituents on stationary or moving circuit boards, that the circuit board including the electro-insulating material, which was gradually preheated to 120 ⁰ C to 150 ⁰ C, a temperature shock Heating is suspended. By preheating the solvent can evaporate without bubbles. The temperature shock changes the layer properties and expands the pores on the surface of the base material.

Nach einem Merkmal der Erfindung besteht der Temperaturschock in eine ι künden.According to a feature of the invention, the temperature shock in a ι announce.

in einer Erwärmung auf 200 C bis 300 C über maximal 15 Se-in a heating to 200 C to 300 C over a maximum of 15 seconds

Nach einem besonders günstigen Merkmal der Erfindung werden die technischen Einrichtungen einer Schwallötmaschine eingesetzt.After a particularly favorable feature of the invention, the technical facilities of a Schwallötmaschine be used.

Nach einem weiteren Merkmal der Erfindung erfolgt der Temperaturschock durch berührende Behandlung bis zu 6 s mit dem Lotschwall bei Lottemperaturen von 200 C bis 300 C. Nach einem günstigen Merkmal der Erfindung wird der Temperaturschock durch Infrarotstrahlung bei 200 °C bis 260 C über 2 -15 s erzeugt.According to a further feature of the invention, the temperature shock takes place by contacting treatment up to 6 s with the Lotschwall at Lottemperaturen of 200 C to 300 C. According to a favorable feature of the invention, the thermal shock by infrared radiation at 200 ° C to 260 C over 2 -15 s generated.

Nach einem anderen Merkmal der Erfindung werden partiell bedeckte Leiterplatten, die durch Siebdruck hergestellt wurden oder mittels Masken lackfrei gehaltene Oberflächenbereiche haben, dem Temperatur?chock durch Erhitzung ausgesetzt.According to another feature of the invention, partially covered printed circuit boards which have been produced by screen printing or have surfaces which are kept free of paint by means of masks are exposed to the temperature shock by heating.

Die Vorteile der Erfindung beruhen darauf, daß sich die Leiterplattenoberfläche bei der Vorwärmung und beim Temperatur-The advantages of the invention are based on the fact that the printed circuit board surface in the preheating and the temperature

schock durch Erhitzung ausdehnt, daß beim Abkühlen ein Unterdruck in den Kapillaren entsteht und sich diese mit der ebenfalls durch den Temperaturschock in ihren Eigenschaften veränderte Lackflüssigkeit vollsaugen. Nach Erhärten des Lacks entsteht eine feste Verbindung zwischen Basismaterial und Lack, die keinen Platz mehr für das Aufsaugen von Luftfeuchtigkeitswasser läßt. Damit werden auch alle Haftungsprobleme des Lacks beseitigt. Es entfallen Probleme der Abschattung von Bauelementen, wie sie bei der nachträglichen Lackierung auftreten_/und Probleme der Temperaturüberlastung der Bauelemente bei der Anwendung von Heißlacken.shock by heating expands, that on cooling a negative pressure in the capillaries arises and they are soaked with the also changed by the temperature shock in their properties paint liquid. After hardening of the paint creates a firm connection between the base material and paint, which leaves no room for the absorption of humidity water. This eliminates all adhesion problems of the paint. It eliminates problems of shading of components, as they occur in the subsequent coating _/ and problems of temperature overload of the components in the application of hot paints.

Bei der Anwendung des Lötschwalls werden Schmutzpartikel durch das Lösungsmittel in Verbindung mit der Schwallbewegung von den Leiterplattenoberflächen entfernt. Die Lackschichtdicke wird vergleichmäßigt und es verbleibt nur die erforderliche Lackmenge.In the application of the solder surge, dirt particles are removed by the solvent in conjunction with the surge of the circuit board surfaces. The lacquer layer thickness is evened out and only the required quantity of lacquer remains.

Die Vorteile fallen besonders ins Gewicht, wenn ein elektroisolationsfähiges Material verwendet wird, das bei der Temperaturbelastung keine Veränderungen erfährt, reparaturfähig bleibt und die Prüfprozesse nicht stört.The advantages are particularly significant when an electro-isolatable material is used, which undergoes no changes in the temperature load, remains repairable and does not interfere with the testing processes.

Wird eine Flußmittel-Lack-Mischung angewandt, kann Lötung und Nachlackierung in einem Prozeß durchgeführt werden. Damit wird ein Arbeitsgang eingespart und eine doppelte Temperaturbelastung vermieden.If a flux-paint mixture is used, soldering and repainting can be carried out in one process. This saves one operation and avoids a double temperature load.

Ausführungsbeispielembodiment

Die Erfindung soll nachstehend an Ausführungsbeispielen näher erläutert werden:The invention will be explained in more detail below with reference to exemplary embodiments:

1. Eine Leiterplatte mit durch Siebdruck hergestellten Lötmasken aus elektroisolationsfähigen Bestandteilen wird unmittelbar nach dem Siebdruck auf das Transportsystem einer Schwallötmaschine gebracht, erfährt eine Vorwärmung auf 130 ⁰C und wird 13 s lang mittels eingebautem Infrarotstrahler auf 205 ⁰C erwärmt.1. A printed circuit board with solder masks produced by screen printing from elektroisolationsfähigen constituents is placed on the transport system of a Schwallötmaschine immediately after screen printing, undergoes preheating to 130 ⁰ C and is heated for 13 seconds by means of built-infrared heater to 205 ⁰ C.

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2. Die Lösung eines elektroisolationsfähigen Materials wird vor dem Löten durch Spritzlackierung als Korrosionsschutzlack auf die Leiterplatte aufgetragen. Die Leiterplatte wird auf das Transportsystem der Schwallötmaschine aufgelegt, durchläuft die Vortrocknung, wird dabei auf 140 ⁰C erwärmt und dann 2 s mit einem Lötschwall von 290 C in Berührung gebracht.2. The solution of an electro-insulating material is applied to the printed circuit board before soldering by spray painting as anti-corrosion paint. The printed circuit board is placed on the transport system of the Schwallötmaschine, passes through the predrying, is heated to 140 ⁰ C and then brought into contact with a Lötschwall of 290 C for 2 s.

3. Eine mit aufsetzbaren Bauelementen bestückte Leiterplatte wird durch Schaumfluxen in der Schwallötmaschine mit der Lösung eines elektroisolationsfähigen Materials , das Flußmittelaktivatoren enthält ,beschichtet. Durch allmähliche Vorwärmung auf 125 ⁰C kann das Lösungsmittel biasenfrei verdunsten. Die Leiterplatte wird dann 5 s bei einer Lötbadtemperatur von 240 ⁰C schwallgelötet. Gleichzeitig tritt eine Schutzlackierung ein. Die Leiterplatte bleibt reparaturfähig und die Prüfprozesse werden nicht gestört. Der Schutzlack ist in die Kapillaren eingedrungen und Störungen durch Feuchtigkeitsansammlungen unter dem Lack sind auszuschließen. Der Lack ist haftfest. Eine zusätzliche Decklackierung auf dem festhaftenden Untergrund kann bei Erfordernis durchgeführt werden.3. A equipped with attachable elements printed circuit board is coated by foam fluxing in the wave soldering machine with a solution of an electro-insulation performance material containing flux activators. By gradual preheating to 125 ⁰ C, the solvent can evaporate without biases. The circuit board is then wave soldered at a solder bath temperature s of 240 ⁰ C. 5 At the same time enters a protective coating. The circuit board remains repairable and the test processes are not disturbed. The protective lacquer has penetrated into the capillaries and disturbances due to accumulation of moisture under the lacquer are to be excluded. The paint is adherent. An additional topcoat on the adherent surface can be performed if required.

4. Eine bestückte Leiterplatte wurde nach einer Löttechnologie mit wasserlöslichen Hilfsstoffen gelötet und gewaschen. Sie wird lötseitig in die zur Lackierung dienende Lösung eines elektroisolationsfähigen Materials getaucht. Dann erfolgt auf der Schwallötmaschine eine allmähliche Vorwärmung auf 130 C. Anschließend wird die Leiterplatte einem Temperaturschock von 240 C über 4 s ausgesetzt. Damit ist ein permanenter Klimaschutz gegeben.4. A populated printed circuit board was soldered to a soldering technology with water-soluble excipients and washed. It is dipped on the solder side in the serving for painting solution of an electrically insulating material. This is followed by gradual preheating to 130 C on the wave soldering machine. The printed circuit board is then subjected to a temperature shock of 240 C for 4 s. This provides permanent climate protection.

Claims

invention claim

1. A surface treatment method for printed circuit boards, in which using a known per se application method, a liquid is applied with electro-isolatable constituents on stationary or moving circuit boards, characterized in that the electroisolationsf ähigen material acted on printed circuit board gradual to 120 ⁰ C to 150 ⁰ C. is preheated and then exposed to a temperature shock by heating.

2. Surface treatment method according to item 1, characterized in that the temperature shock occurs by heating to 200 C to 300 ⁰ C over a maximum of 15 s.

3. Surface treatment method according to item 1 or 2, characterized in that for the technical equipment of a Schwallötmaschine be used.

4. Surface treatment method according to claim 3, characterized in that the temperature shock by contacting treatment up to 6 s with the Lotschwall at Lottemperaturen from 200 ⁰ C to 300 ⁰ C takes place.

5. Surface treatment method according to one of the items 1 to 3, characterized in that the temperature shock is generated by infrared radiation over 2 to 15 s and the printed circuit boards temperatures of 200 C to 260 ⁰ C are exposed.

6. Surface treatment method according to one of the items 1 to

5, characterized in that partially covered printed circuit boards, which are obtained by screen printing and / or have masks-free surface areas held, are exposed to the thermal shock.