專(zhuān)利名稱(chēng)：Fr-1紙質(zhì)pcb無(wú)鉛smt焊接工藝及專(zhuān)用隔熱治具的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及PCB的SMT生產(chǎn)工藝，具體來(lái)說(shuō)主要涉及紙質(zhì)PCB的無(wú)鉛SMT生產(chǎn)工藝及專(zhuān)用治具。
背景技術(shù)：
現(xiàn)有技術(shù)中，PCB(Printed Circuit Board 印刷電路板)的 SMT (Surface Mounted Technology表面貼裝技術(shù))生產(chǎn)工藝主要分有鉛和無(wú)鉛焊接，主要工藝步驟包括第I步 錫膏印刷；第2步自動(dòng)貼片；第3步回流焊接，第4部脫模，檢測(cè)等工序。例如公開(kāi)號(hào) CN101083878 A專(zhuān)利文獻(xiàn)公開(kāi)了一種PCB板的焊接方法和專(zhuān)用治具，其焊接方法也主要包括第I步印刷錫膏；第2步自動(dòng)貼裝元器件；第3步回流焊接；第4部脫模，檢測(cè)等步驟。有鉛或無(wú)鉛焊接工藝的主要區(qū)別在于使用的錫膏不同，有鉛制程使用有鉛錫膏，錫膏中主要的金屬成分是錫63%，鉛37%，錫膏的焊接熔點(diǎn)為183°C;無(wú)鉛制程使用無(wú)鉛錫膏，錫膏中主要的金屬成分錫96. 5%，銀3%，銅O. 5%。錫膏的焊接熔點(diǎn)為217°C，錫膏充分的融熔和潤(rùn)濕焊盤(pán)需要溫度在220°C以上30-60秒，一般最高溫度要求在230°C -250°C，焊接溫度要求的不同，對(duì)PCB板的要求也不相同。
按現(xiàn)有技術(shù)的工藝，F(xiàn)R-I紙質(zhì)PCB不能按照無(wú)鉛焊接工藝生產(chǎn)，因?yàn)镕R-I紙質(zhì) PCB在回焊爐中無(wú)法較長(zhǎng)時(shí)間承受220°C以上的高溫。根據(jù)公開(kāi)文獻(xiàn)記載，現(xiàn)有的FR-I PCB 可以做到的最高溫度是200-205°C，時(shí)間是30分鐘，無(wú)剝離氣泡。如果使用無(wú)鉛錫膏焊接 FR-I紙質(zhì)PCB，錫膏的融化和回流需要220°C以上的溫度，F(xiàn)R-I紙質(zhì)PCB受到高溫沖擊會(huì)出現(xiàn)明顯的分層氣泡，不能制成合格的PCB。
另外，在回焊爐中為防止PCB彎曲變形，需要專(zhuān)門(mén)的治具來(lái)安裝支撐PCB，現(xiàn)有的各種治具通常在治具板開(kāi)設(shè)通孔，以有利于熱風(fēng)均勻吹拂到PCB板兩面。例如公開(kāi)號(hào) CN201274610 Y專(zhuān)利文獻(xiàn)公開(kāi)了一種可以適應(yīng)任何規(guī)格印刷電路板，其治具板開(kāi)設(shè)有若干通孔，排布于整塊治具板上，但這種治具僅有安裝支撐PCB作用，沒(méi)有隔熱作用，如果使用在FR-I紙質(zhì)PCB無(wú)鉛焊接工藝中將導(dǎo)致FR-I紙質(zhì)PCB背面受熱，整板溫度過(guò)高而產(chǎn)生分層氣泡；其次，現(xiàn)有技術(shù)的治具通常采用鋁合金或其他耐高溫材料，這些材料均沒(méi)有隔熱功能，根據(jù)現(xiàn)有工藝特點(diǎn)本領(lǐng)域技術(shù)人員也認(rèn)為治具不需要增加隔熱功能，否則影響PCB板的焊接溫度。
故此，本領(lǐng)域技術(shù)人員有必要進(jìn)一步改進(jìn)FR-I紙質(zhì)PCB的無(wú)鉛焊接生產(chǎn)工藝以及開(kāi)發(fā)專(zhuān)用的隔熱治具，打破治具不需要增加隔熱功能的技術(shù)偏見(jiàn)。發(fā)明內(nèi)容
針對(duì)上述現(xiàn)有技術(shù)的缺陷及存在的技術(shù)問(wèn)題，本發(fā)明首要解決的技術(shù)問(wèn)題是提供了一種新的且適合于FR-I紙質(zhì)PCB的無(wú)鉛SMT生產(chǎn)方法。
本發(fā)明解決上述技術(shù)問(wèn)題所采用的技術(shù)方案是FR-1紙質(zhì)PCB的無(wú)鉛SMT焊接工藝，SlOl，經(jīng)檢測(cè)合格的FR-I紙質(zhì)PCB進(jìn)行烘烤處理；S102，在烘烤后的FR-I紙質(zhì)PCB上印刷無(wú)鉛錫膏；S103，將經(jīng)過(guò)印刷無(wú)鉛錫膏的FR-I紙質(zhì)PCB進(jìn)行SMT貼裝元器件；S104，將貼裝好的FR-I紙質(zhì)PCB固定在專(zhuān)用的治具上；S105，將固定在專(zhuān)用隔熱治具上的FR-I紙質(zhì) PCB送入回焊爐中進(jìn)行回流焊接；S106，將焊接好的FR-I紙質(zhì)PCB取出并進(jìn)行檢測(cè)。
本發(fā)明的技術(shù)效果是本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)在工藝上的區(qū)別之一是印刷無(wú)鉛錫膏之前PCB先要進(jìn)行烘烤處理，烘烤的目的在于盡可能去除PCB的含水量。因?yàn)镻CB通常有多層結(jié)構(gòu)，在焊接之前受到存放環(huán)境的溫度，濕度等影響，容易造成PCB含水量超標(biāo)，回流焊接時(shí)，受到高溫炙烤更加容易起泡分層或發(fā)黃。通過(guò)烘烤處理的PCB含水量極低，有助于在回流焊接階段不發(fā)生分層起泡；與現(xiàn)有技術(shù)區(qū)別之二是采用了專(zhuān)用的隔熱治具，這種隔熱治具用于容納PCB的空腔底板不開(kāi)設(shè)通孔，是整板一塊，在回流焊接階段，可以保證PCB的上表面溫度能夠達(dá)到無(wú)鉛錫膏的熔融和回流要求，PCB下表面由于有隔熱治具的保護(hù)而溫度大大降低，使得PCB整體溫度不超過(guò)200-205°C，這是FR-I紙質(zhì)PCB可以耐受的溫度，制成的FR-I紙質(zhì)PCB不會(huì)分層起泡，從而實(shí)現(xiàn)FR-I紙質(zhì)PCB的無(wú)鉛焊接。
優(yōu)選的技術(shù)方案FR-1紙質(zhì)PCB的無(wú)鉛SMT焊接工藝，所述第一步的烘烤時(shí)間為 100-135分鐘，烘烤溫度為60-100°C，優(yōu)選的的烘烤時(shí)間為120分鐘，烘烤溫度為80°C。
進(jìn)一步的技術(shù)效果這是烘烤階段較佳的溫度和時(shí)間范圍，其中烘烤時(shí)間120分鐘，烘烤溫度80°C是烘烤步驟的最佳實(shí)施例，能夠盡可能降低FR-I紙質(zhì)PCB的含水量。
優(yōu)選的技術(shù)方案FR-1紙質(zhì)PCB的無(wú)鉛SMT焊接工藝，所述第五步驟包括預(yù)熱階段，保溫階段，回流階段，冷卻階段；回流階段的峰值溫度在230-250°C ;回流焊接時(shí)間為 30-60s ;優(yōu)選的回流階段峰值溫度在230-235°C ;回流焊接時(shí)間為30_45s。
進(jìn)一步的技術(shù)效果在230_235°C的峰值溫度溫度條件下，既能完成無(wú)鉛回流焊接又能夠盡可能減少高溫?zé)犸L(fēng)對(duì)FR-I紙質(zhì)PCB的沖擊，有利于防止PCB分層起泡。
優(yōu)選的技術(shù)方案FR-1紙質(zhì)PCB的無(wú)鉛SMT焊接工藝，所述S102步驟的無(wú)鉛錫膏僅是印刷在FR-I紙質(zhì)PCB的一側(cè)表面。
進(jìn)一步的技術(shù)效果無(wú)錫膏的一面不需要焊接，正好貼合在底面密封的治具，起到隔熱作用。
本發(fā)明其次要解決的技術(shù)問(wèn)題是提供了一種適用于FR-I紙質(zhì)PCB無(wú)鉛SMT焊接工藝的專(zhuān)用隔熱治具。
本發(fā)明解決次要技術(shù)問(wèn)題所采用的技術(shù)方案是一種適用于FR-I紙質(zhì)PCB無(wú)鉛 SMT焊接工藝的專(zhuān)用隔熱治具，包括治具本體，開(kāi)于所述治具本體中央的下沉式空腔以及旋鈕式夾具，其特征在于，所述下沉式空腔的空腔底面是整體密封結(jié)構(gòu)。
進(jìn)一步的技術(shù)效果現(xiàn)有技術(shù)的各種治具為了熱風(fēng)均勻吹拂到PCB上下表面，治具底板通常開(kāi)設(shè)若干通孔，這種治具僅有安裝支撐PCB的作用，沒(méi)有隔熱作用，本設(shè)計(jì)用于容納PCB的空腔底板不開(kāi)設(shè)通孔，是整板一塊，PCB固定后，PCB下表面貼和在空腔底板，在回流焊接階段，可以保證PCB的上表面溫度能夠達(dá)到無(wú)鉛錫膏的熔融和回流要求，PCB下表面由于有隔熱治具的保護(hù)而溫度大大降低，使得PCB整體溫度不超過(guò)200-205°C，這是FR-I 紙質(zhì)PCB可以耐受的溫度，F(xiàn)R-I紙質(zhì)PCB不會(huì)分層起泡，從而實(shí)現(xiàn)FR-I紙質(zhì)PCB的無(wú)鉛焊接。
優(yōu)選的技術(shù)方案所述治具本體采用合成石材料。
進(jìn)一步的技術(shù)效果選用合成石制成的隔熱治具可防靜電、吸熱、受高溫沖擊不變形。
優(yōu)選的技術(shù)方案所述下沉式空腔能夠正好容納FR-I紙質(zhì)PCB ;其下沉形成的空腔側(cè)壁與FR-I紙質(zhì)PCB的厚度相一致。
進(jìn)一步的技術(shù)效果進(jìn)一步防治PCB的側(cè)邊受到對(duì)流熱風(fēng)沖擊，使得隔熱效果更好。


圖I是FR-I紙質(zhì)PCB的無(wú)鉛SMT焊接工藝流程框圖。
圖2是專(zhuān)用隔熱治具的結(jié)構(gòu)示意圖。
圖3是圖2的A-A剖視圖。
I.治具本體，11.空腔，12.夾具，13.空腔側(cè)壁，14空腔底面。
具體實(shí)施方式
下面結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明的具體實(shí)施方式
作詳細(xì)說(shuō)明，進(jìn)一步闡明本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)及相對(duì)于現(xiàn)有技術(shù)的突出貢獻(xiàn)，可以理解的，下述的實(shí)施例僅是對(duì)本發(fā)明較佳實(shí)施方案的詳細(xì)說(shuō)明，不應(yīng)解釋為對(duì)本發(fā)明技術(shù)方案的任何限制。
圖I是FR-I紙質(zhì)PCB的無(wú)鉛SMT焊接工藝主要的工藝流程。
實(shí)施例I :首先，經(jīng)檢驗(yàn)合格的FR-I紙質(zhì)PCB送入除濕干燥箱進(jìn)行烘烤處理，烘烤溫度設(shè)定為 80 0C，烘烤時(shí)間120分鐘；經(jīng)烘烤處理后的FR-I紙質(zhì)PCB送入錫膏印刷機(jī)，F(xiàn)R-I紙質(zhì)PCB的上表面印刷無(wú)鉛錫膏；回焊爐溫度的設(shè)定和焊接使用的錫膏有一定關(guān)聯(lián)度，本實(shí)施例使用的是日本Tamura公司生產(chǎn)的SAC305無(wú)鉛錫膏，錫膏合金成分錫96. 5%，銀3. 0%，銅O. 5% ； FR-I紙質(zhì)PCB板的印刷無(wú)鉛錫膏制程結(jié)束后進(jìn)行SMT貼裝元器件；將貼裝有元器件的FR-I 紙質(zhì)PCB固定在專(zhuān)用的隔熱治具上送入SMT無(wú)鉛回流焊接爐，爐溫設(shè)置成偏下限，經(jīng)過(guò)預(yù)熱升溫，保溫，進(jìn)入回流階段，此時(shí)爐溫峰值溫度實(shí)測(cè)達(dá)到230-235 之間，其中回流焊接的時(shí)間為35s ;然后冷卻；回流焊接結(jié)束后脫模，檢測(cè)。檢測(cè)方法首先是目測(cè)，目測(cè)情況是制成的FR-I紙質(zhì)PCB焊點(diǎn)焊接良好，板面無(wú)分層氣泡或裂隙，板面顏色正常無(wú)烤黃區(qū)域；進(jìn)一步顯微鏡觀察，F(xiàn)R-I紙質(zhì)PCB焊點(diǎn)焊接良好，板面無(wú)分層氣泡或裂隙，板面顏色正常無(wú)烤黃區(qū)域；進(jìn)一步通電測(cè)試，各元器件電氣連接良好，制成品合格。
圖2是適用于FR-I紙質(zhì)PCB無(wú)鉛SMT焊接工藝的專(zhuān)用隔熱治具在正視狀態(tài)下的結(jié)構(gòu)示意圖。治具本體I采用合成石材料制成，如圖3所示，中間采用下沉式結(jié)構(gòu)，留有與 FR-I紙質(zhì)PCB面積相匹配的空腔11，空腔11的底面是整板一塊，沒(méi)有供熱風(fēng)進(jìn)入的通孔或縫隙，這和現(xiàn)有技術(shù)差別巨大。使用時(shí)，把FR-I紙質(zhì)PCB放入空腔11，旋動(dòng)4個(gè)夾具12 固定住FR-I紙質(zhì)PCB，放入回流焊接爐。焊接時(shí)，高溫?zé)犸L(fēng)上下吹拂FR-I紙質(zhì)PCB的兩側(cè)面，F(xiàn)R-I紙質(zhì)PCB露在治具外的上表面印刷有無(wú)鉛錫膏，在熱風(fēng)吹拂下熔融回流，開(kāi)始焊接；FR-1紙質(zhì)PCB的側(cè)邊被空腔側(cè)壁13遮擋，F(xiàn)R-I紙質(zhì)PCB的下表面被空腔底面14完全包覆，經(jīng)過(guò)隔熱治具的吸熱隔絕，F(xiàn)R-I紙質(zhì)PCB本身的受熱溫度大大低于熱風(fēng)溫度，實(shí)測(cè)不會(huì)超過(guò)200-205°C，這是FR-I紙質(zhì)PCB能夠耐受的高溫，從而保護(hù)FR-I紙質(zhì)PCB在回焊爐中不會(huì)受到破壞性高溫影響，使得無(wú)鉛焊接工藝也適用于FR-I紙質(zhì)PCB。5
實(shí)施例2 首先，經(jīng)檢驗(yàn)合格的FR-I紙質(zhì)PCB送入除濕干燥箱進(jìn)行烘烤處理，烘烤溫度設(shè)定為 90°C，烘烤時(shí)間100分鐘；經(jīng)烘烤處理后的FR-I紙質(zhì)PCB送入印刷機(jī)，F(xiàn)R-I紙質(zhì)PCB的上表面印刷無(wú)鉛錫膏；回焊爐溫度的設(shè)定和焊接使用的錫膏有一定關(guān)聯(lián)度，本實(shí)施例使用的是日本Tamura公司生產(chǎn)的SAC305無(wú)鉛錫膏，錫膏合金成分錫96. 5%，銀3. 0%，銅O. 5% ； FR-I紙質(zhì)PCB的印刷無(wú)鉛錫膏制程結(jié)束后進(jìn)行SMT貼裝元器件；將貼裝有元器件的FR-I 紙質(zhì)PCB固定在專(zhuān)用的隔熱治具上送入SMT無(wú)鉛回流焊接爐，爐溫設(shè)置成偏下限，經(jīng)過(guò)預(yù)熱升溫，保溫，進(jìn)入回流階段，此時(shí)爐溫峰值溫度實(shí)測(cè)達(dá)到230-235°C之間，其中回流焊接時(shí)間為32s ;然后冷卻；回流焊接結(jié)束后脫模，檢測(cè)。檢測(cè)方法首先是目測(cè)，目測(cè)情況是制成的FR-I紙質(zhì)PCB焊點(diǎn)焊接良好，板面無(wú)分層氣泡或裂隙，板面顏色正常無(wú)烤黃區(qū)域；進(jìn)一步顯微鏡觀察，F(xiàn)R-I紙質(zhì)PCB焊點(diǎn)焊接良好，板面無(wú)分層氣泡或裂隙，板面顏色正常無(wú)烤黃區(qū)域；進(jìn)一步通電測(cè)試，各元器件電氣連接良好，制成品合格。
實(shí)施例3:首先，經(jīng)檢驗(yàn)合格的FR-I紙質(zhì)PCB送入除濕干燥箱進(jìn)行烘烤處理，烘烤溫度設(shè)定為 80°C，烘烤時(shí)間120分鐘；經(jīng)烘烤處理后的FR-I紙質(zhì)PCB送入印刷機(jī)，F(xiàn)R-I紙質(zhì)PCB的上表面印刷無(wú)鉛錫膏；回焊爐溫度的設(shè)定和焊接使用的錫膏有一定關(guān)聯(lián)度，本實(shí)施例使用的是日本Tamura公司生產(chǎn)的SAC305無(wú)鉛錫膏，錫膏合金成分錫96. 5%，銀3. 0%，銅O. 5% ； FR-I紙質(zhì)PCB板的印刷無(wú)鉛錫膏制程結(jié)束后進(jìn)行SMT貼裝元器件；將貼裝有元器件的FR-I 紙質(zhì)PCB固定在專(zhuān)用的隔熱治具上送入SMT無(wú)鉛回流焊接爐，爐溫設(shè)置成偏下限，經(jīng)過(guò)預(yù)熱升溫，保溫，進(jìn)入回流階段，此時(shí)爐溫峰值溫度實(shí)測(cè)達(dá)到230-235°C之間，其中回流焊接時(shí)間為30s ;然后冷卻；回流焊接結(jié)束后脫模，檢測(cè)。檢測(cè)方法首先是目測(cè)，目測(cè)情況是制成的FR-I紙質(zhì)PCB焊點(diǎn)焊接良好，板面無(wú)分層氣泡或裂隙，板面顏色正常無(wú)烤黃區(qū)域；進(jìn)一步顯微鏡觀察，F(xiàn)R-I紙質(zhì)PCB焊點(diǎn)焊接良好，板面無(wú)分層氣泡或裂隙，板面顏色正常無(wú)烤黃區(qū)域，進(jìn)一步通電測(cè)試，各元器件電氣連接良好，制成品合格。
本發(fā)明通過(guò)烘烤處理，降低FR-I紙質(zhì)PCB板含水量，回焊工序采用專(zhuān)用的隔熱治具保證FR-I紙質(zhì)PCB在耐受溫度范圍內(nèi)，使得無(wú)鉛焊接工藝可以適用于FR-I紙質(zhì)PCB，體現(xiàn)了技術(shù)進(jìn)步。
權(quán)利要求
1.FR-I紙質(zhì)PCB無(wú)鉛SMT焊接工藝，其特征在于包括下述步驟 SlOl，經(jīng)檢測(cè)合格的FR-I紙質(zhì)PCB進(jìn)行烘烤處理； S102，在烘烤后的FR-I紙質(zhì)PCB上印刷無(wú)鉛錫膏； S103，將經(jīng)過(guò)印刷無(wú)鉛錫膏的FR-I紙質(zhì)PCB進(jìn)行SMT貼裝元器件； S104，將貼裝好的FR-I紙質(zhì)PCB固定在專(zhuān)用的隔熱治具上； S105，將固定在專(zhuān)用治具上的FR-I紙質(zhì)PCB送入回焊爐中進(jìn)行回流焊接； S106，將焊接好的FR-I紙質(zhì)PCB取出并進(jìn)行檢測(cè)。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的FR-I紙質(zhì)PCB無(wú)鉛SMT焊接工藝，其特征在于所述SlOl步驟的烘烤時(shí)間為100-135分鐘，烘烤溫度為60-100°C。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的FR-I紙質(zhì)PCB無(wú)鉛SMT焊接工藝，其特征在于所述SlOl步驟的烘烤時(shí)間為120分鐘，烘烤溫度為80°C。
4.根據(jù)權(quán)利要求I所述的FR-I紙質(zhì)PCB無(wú)鉛SMT焊接工藝，其特征在于所述S105步驟包括預(yù)熱階段，保溫階段，回流階段，冷卻階段；回流階段的峰值溫度在230-250°C ;回流焊接時(shí)間為30-60S。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的FR-I紙質(zhì)PCB無(wú)鉛SMT焊接工藝，其特征在于回流階段的峰值溫度在230-235°C ;回流焊接時(shí)間為30-45s。
6.根據(jù)權(quán)利要求I所述的FR-I紙質(zhì)PCB無(wú)鉛SMT焊接工藝，其特征在于所述S102步驟的無(wú)鉛錫膏僅是印刷在FR-I紙質(zhì)PCB的一側(cè)表面。
7.一種適用于權(quán)利要求I所述的FR-I紙質(zhì)PCB無(wú)鉛SMT焊接工藝的專(zhuān)用隔熱治具，其特征在于，包括治具本體(I)，開(kāi)于所述治具本體(I)中央的下沉式空腔(11)以及旋鈕式夾具(12)，其特征在于，所述下沉式空腔(11)的空腔底面(14)是整體密封結(jié)構(gòu)。
8.根據(jù)權(quán)利要求6所述的專(zhuān)用隔熱治具，其特征在于所述治具本體(I)采用合成石材料。
9.根據(jù)權(quán)利要求6所述的專(zhuān)用隔熱治具，其特征在于所述下沉式空腔(11)能夠正好容納FR-I紙質(zhì)PCB，其下沉形成的空腔側(cè)壁(13)與FR-I紙質(zhì)PCB的厚度相一致。
全文摘要
本發(fā)明公開(kāi)了一種FR-1紙質(zhì)PCB無(wú)鉛SMT焊接工藝及專(zhuān)用隔熱治具，其技術(shù)方案是FR-1紙質(zhì)PCB無(wú)鉛SMT焊接工藝，包括S101，經(jīng)檢測(cè)合格的FR-1紙質(zhì)PCB進(jìn)行烘烤處理；S102，在烘烤后的FR-1紙質(zhì)PCB上印刷無(wú)鉛錫膏；S103，將經(jīng)過(guò)印刷無(wú)鉛錫膏的FR-1紙質(zhì)PCB進(jìn)行SMT貼裝元器件；S104，將貼裝好的FR-1紙質(zhì)PCB固定在專(zhuān)用的治具上；S105，將固定在專(zhuān)用治具上的FR-1紙質(zhì)PCB送入回焊爐中進(jìn)行回流焊接；S106，將焊接好的FR-1紙質(zhì)PCB取出并進(jìn)行檢測(cè)。本發(fā)明通過(guò)烘烤處理，降低FR-1紙質(zhì)PCB基板含水量，回焊工序采用專(zhuān)用的隔熱治具保證FR-1紙質(zhì)PCB在耐受溫度范圍內(nèi)，使得無(wú)鉛焊接工藝可以適用于FR-1紙質(zhì)PCB。
文檔編號(hào)H05K3/34GK102922070SQ201210435279
公開(kāi)日2013年2月13日 申請(qǐng)日期2012年11月5日 優(yōu)先權(quán)日2012年11月5日
發(fā)明者葉建鋒, 左幼林 申請(qǐng)人:上海航嘉電子有限公司