[发明专利]印刷电路板组装中有机可焊性防腐涂层的等离子体处理

说明书

发明领域

本发明涉及印刷电路板的组装，更具体地涉及在制造印刷电路板组件中使用的有机可焊性防腐涂层的处理。

发明背景

印刷电路板(PCB)可用作机械支撑，并且可利用导电路径或迹线电连接电子部件，所述导电路径或迹线通常由层叠在非导电基材上的铜片蚀刻形成。这样得到的是印刷线路板或蚀刻线路板，在组装上电子部件后通常称为印刷电路组件或印刷电路板组件组件(PCBA)。

注意到PCB的导电层通常由薄铜箔层制得，所述薄铜箔层已经图案化，产生用于连接和互连电子部件的迹线。最初，各部件包含引线，引线安装和焊接到钻入PCB中的小孔中，以接触导电铜层。该钻孔操作必需非常精确，需要非常小的机械钻头或非常精确的激光钻孔技术。近年来，这种“穿孔”构造方法日益被“表面安装”构造方法代替，在后者中将各部件放置在PCB外表面的导电垫上，然后使用焊料电固定和机械固定在PCB上。

表面安装方法与穿孔技术相比具有一些优点，包括能将更小的部件连接到PCB上，能允许更多数量的部件和每个部件上更多数量的连接，需要打钻的孔的数目减少，是简化、自动化和更快的组装方法，能进行双面组装，提供更好的机械性能和更低的部件成本。

在现有技术中，导电垫的涂层通常由锡-铅合金构成，但是由于RoHS(有害物质的限制(Restriction of Hazardous Substances))指令中对电子器件中使用铅的限制，在铜导电垫上使用无铅涂层开始成为标准。可通过各种焊接技术将各部件连接到铜垫上，最常用的做法是已知的回流焊接。回流焊接包括使用焊膏，即粉末状焊料和熔剂的粘性混合物，焊膏将部件暂时固定在所述垫上。然后小心加热组合件，以完成连接部位的焊接，所述加热操作通过例如红外灯或烘箱中的热空气对流进行。回流焊接方法熔化焊膏中的焊料合金颗粒，但是不过度加热或破坏电部件，在部件和导电垫之间形成持久的强冶金结合，为电子电路提供结构完整性和导电性。标准回流焊接方法在四个阶段或“区域”中进行，各阶段或“区域”都具有单独的热曲线；即预热、热维持(thermal soak)、回流和冷却。

为了使该焊接方法在垫和部件之间产生更有效和更结实的机械连接和电连接，铜垫的表面必需没有任何污染物，包括可能存在的氧化物。因为铜容易氧化，在铜垫表面上设置有机可焊性防护(OSP)涂层作为保护层，直到回流焊接操作开始。但是，OSP涂层必需除去使铜垫露出才能有效地进行回流焊接处理。

主要有两种方法用于在回流焊接之前除去OSP层，这两种方法都有缺点。在第一种方法中，在印刷焊膏之前，将特定的化学溶剂施加到OSP层上。该溶剂起到溶解OSP层并制备供焊膏印刷的铜垫表面的作用。该方法的缺点包括需要额外的操作步骤，从而增加了生产时间、材料和能量成本。另外，该方法产生额外的废水。

用于除去OSP层的第二种方法是在焊膏混合物中使用更高活性的熔剂，这种熔剂有助于在预热阶段溶解OSP层。该方法也会增加方法的成本和废物，但是随着器件的日益小型化出现更严重的问题。具体而言，随着电子部件尺寸的不断减小，导电垫的尺寸和PCB上部件之间的间隙也不断减小。这样造成对于任何特定的垫必需使用更少的焊膏，因而也必需使用更少的熔剂。熔剂的量减少不可能有效地完全溶解OSP层，从而导致焊接点处出现质量和可靠性问题。

因此，本领域需要改进生产PCB组合件的方法，尤其是改进在回流焊接处理之前从导电垫上除去OSP层的方法。

发明内容

本发明涉及PCB的组装，以及制造PCBA中使用的OSP涂层的处理。具体而言，本发明提供了在回流焊接之前除去OSP涂层的改进的方法，该方法克服了上述现有技术的缺点。本发明的这种改进方法包括使用等离子体气氛处理和除去OSP涂层。

附图简要说明

图1是显示根据本发明一个实施方式的处理PCB的OSP层的方法的示意图。

发明详述

本发明涉及在对PCB回流焊接之前处理和除去OSP涂层的改进。具体而言，在PCB进入回流焊接处理之前，本发明使用等离子体气氛处理和除去OSP涂层。本发明方法克服了现有技术中除去OSP的方法的缺点。具体而言，在本发明中不需要特定的溶剂或特定的回流材料，从而消除了额外的材料成本和考虑因素。另外，等离子体气氛可以目前一体化(currentstream lined)的操作系统中产生。而且，本发明的方法不会产生额外的废水，即使电子部件的尺寸很小也可以有效地使用而不会降低焊接点的质量或可靠性。