[发明专利]用于在印刷电路板焊接区上印刷焊锡膏并具有带通孔的突起的印刷掩膜

说明书

技术领域

本发明涉及一种印刷掩模和一种用于将焊锡膏印刷在印刷电路板焊接区上的印刷方法，以便在所述印刷电路板上的焊接区上安装各种不同的电子元件，本发明尤其涉及一种具有印刷电路板的表面安装结构组件和一种制造所述表面安装结构组件的方法，所述印刷电路板上具有通过焊接安装在其上的各种电子元件。

背景技术

迄今为止，普遍使用焊接将电子元件安装在印刷电路板上(下文称作“PCB”)。下面将参照图1，用一个例子来说明通过回流焊接将电子元件安装到PCB的两个表面上的过程。

在步骤101中，利用具有孔的印刷掩模，将焊锡膏印刷在PCB表面的焊接区(land)上，所述的孔的大小可由焊接区来确定。在步骤102中，包含芯片元件、QFPs(四列扁平封装件)、SOPs(小外形封装件)等表面安装部件放置在印刷焊锡膏上。接着，在步骤103中，具有表面安装元件的PCB通过高温回流炉，使焊锡膏熔化，这样，就可将表面安装元件的引线焊接到PCB的焊接区上。当将表面安装部件安装到PCB的一个表面上后，在步骤104中翻转PCB，以便使PCB的另一面朝上。

在步骤105、106中，利用与步骤101、102相同的方法，在PCB的另一表面上涂上焊锡膏，并将表面安装元件放置在所述的PCB的另一表面上。因此，在步骤107中，将要安装在PCB通孔上的电子元件(下文称作“通孔件”)的引线插入到PCB的通孔中，这样就将通孔元件放置在了PCB上。接着，PCB通过回流炉，使焊锡膏熔化，这样，在步骤108中，用与步骤103相同的方法，将通孔件焊接到了PCB上。

最后，在步骤109中，不能经受回流炉高温的任何元件都要通过手工焊接到PCB上，这样就完成了将必要的电子元件安装到PCB上的过程。

在常规的将电子元件安装到PCB上的工艺中，一般使用Sn-Pb焊料作为焊锡膏。由于Sn-Pb焊料包含有毒的重金属Pb，若包含这些PCB的电子器件使用后没有进行适当的处理，就会对环境产生不利影响。由于这个原因，最近有在PCB上使用无Pb的焊接材料的需求，以便防止环境污染。

众所周知，Sn-Ag焊料是一种无Pb的焊料。由于Ag的性能稳定，当用Sn-Ag焊料将电子元件安装到PCB上时，与用Sn-Pb焊料一样可靠。Sn-Ag焊料所存在的一个问题是，其熔点大约为220℃，较熔点大约为183℃的Sn-Pb焊料要高。因此，很难直接利用使用Sn-Pb焊料的表面安装设备和工艺用Sn-Ag焊料来焊接电子元件。特别是，由于一般电子元件具有约为230℃的耐热温度，若将Sn-Ag焊料在回流炉中进行熔化来焊接电子元件，电子元件的温度有可能达240℃或更高。因此，若利用Sn-Ag焊料将电子元件安装到PCB上，就有必要增加这些电子元件的耐热温度。

另一种无Pb类的焊料是Sn-Zn焊料。由于Sn-Zn焊料的熔点约为197℃，若将Sn-Zn焊料用于焊接电子元件，可直接使用常规的表面安装设备和电子元件。

然而，与Sn-Pb焊料相比，由于Sn-Zn焊料的缺点是Zn很容易氧化，使得粘结不牢。若利用常规的表面安装设备和工艺使用Sn-Zn焊料将电子元件安装在PCB上，Sn-Zn焊料就不如Sn-Pb焊料可靠。

下面将参照附图中的图1和图2A至2C，对上述焊接印刷过程进行描述。在PCB上，互联的铜箔图案上覆盖有绝缘层，通过从部分互联铜箔图案上除掉绝缘层可在PCB上形成焊接区。在示意图2A、2B和2C中省去了绝缘层。

如图2A所示，印刷掩模111位于具有通孔116的PCB 112上，所述的通孔116分别与PCB 112上的相应的焊接区115对齐。接着，将一定量的焊锡膏113放到PCB 112上的印刷掩模111上。如图2B所示，用涂刷器118使焊锡膏113在印刷掩模111上从一端移向另一端。

当焊锡膏113在印刷掩模111上移过时，涂刷器118可将所述的焊锡膏113挤入通孔116中，并充满通孔116。如图2C所示，当将印刷掩模111从PCB 112上拿掉，就留下了一个特定的焊锡膏113层印在PCB 112板上的每一个焊接区115上。这样，焊锡膏印刷过程就完成了。

在PCB上印刷焊锡膏和进行回流焊接的过程中，使用Sn-Zn焊料存在以下问题：当焊锡膏充满PCB中的通孔和将通孔元件安装在其上时，由于Sn-Zn焊料的粘性差，若施用与传统Sn-Pb焊料相同量的Sn-Zn焊料，则在PCB上相对于印刷有焊锡膏的表面的另一面，在通孔元件引线周围的焊料带可能很小或在通孔元件引线周围没有焊料带形成。因此，通孔元件不能很好的与焊接区连接。