焊膏印刷机以及用焊膏印刷的方法

具体实施方式

图1示意性图示了根据本发明第一实施例的焊膏印刷机11。焊膏印刷机11包括台架(stage)12。台架12设计为支撑未示出的印刷线路板。在此情况下，台架12具有板式结构。板式允许板状材料将印刷线路板支撑在板状材料的表面上。或者，台架12也可以具有销式结构。销式允许销将印刷线路板支撑在销的尖端上。

焊膏印刷机11包括与台架12相对的掩蔽部件，即金属掩膜13。金属掩膜13限定了一个或多个开口14。各个开口14用于如下所述使印刷线路板上的导电焊盘暴露出来。开口14被图案化成导电焊盘的轮廓形状。金属掩膜13可以由例如不锈钢板制成。金属掩膜13具有例如约150μm的厚度。例如可以采用刻蚀处理来在不锈钢板中形成开口14。

可动单元15与金属掩膜13有关。可动单元15设计为与金属掩膜13的正面平行地运动。可动单元15包括支撑体16。支撑体16设计为支撑金属涂刷器(squeegee)17。金属涂刷器17的正面与金属掩膜13的正面相对，并处于相对于金属掩膜13的正面成预定倾斜角的姿态。除去机构(即超声振动器18)附装到金属涂刷器17的背面。超声振动器18设计为向金属涂刷器17施加超声振动。超声振动器18的频率设定在例如约40kHz至90kHz的范围内。

现在，假定要将焊料焊膏涂敷到印刷线路板上的导电焊盘。如图2所示，印刷线路板21被固定在台架12上。导电焊盘22形成于印刷线路板21的表面上。导电焊盘22由导电金属(例如铜)制成。在此情况下，焊料调平器(leveler)23被涂敷到导电焊盘22的表面。焊料调平器23例如由Sn/3Ag/0.5Cu的合金制成。在此情况下，焊料调平器23的表面由锈膜(即氧化物膜23)覆盖。

金属掩膜13叠加在印刷线路板21上。金属掩膜13的背面由印刷线路板21的正面承受。各个导电焊盘22位于对应的开口14内，使得各个导电焊盘22被暴露出来。金属涂刷器17的下端被推压为抵靠金属掩膜13表面。焊料焊膏24被供应到金属涂刷器17的正面与金属掩膜13的正面之间的空间。焊料焊膏24由焊剂26和焊料颗粒25组成，焊料颗粒25例如由Sn/3Ag/0.5Cu的合金制成。焊料颗粒25具有例如约40μm的直径。可动单元15的运动伴随着金属涂刷器17的运动。焊料焊膏24以此方式沿着金属掩膜13的表面运动。

如图3所示，当金属涂刷器17经过开口14上时，超声振动器18向金属涂刷器17施加超声振动。焊料焊膏24通过开口14被供给导电焊盘22。超声振动器18的振动通过金属涂刷器17传递到焊料焊膏24。焊料颗粒25在焊剂26中振动。焊料颗粒25的振动作用在焊料调平器23的氧化物膜23a上。由此除去氧化物膜23a。这使得焊料颗粒25与焊料调平器23的清洁表面可靠地接触。

在焊料焊膏24已被涂敷到导电焊盘22的表面时，从焊膏印刷机11除去印刷线路板21。然后，电子元件的引线端(未示出)被固定在对应的导电焊盘22上。然后将印刷线路板21置于回流炉中。对印刷线路板21进行加热。焊料颗粒25和焊料调平器23在回流炉中熔融。在足够湿度的情况下，焊料焊盘24在各个导电焊盘22的表面上充分伸展。然后将印刷线路板21从回流炉中取出。以此方式将电子元件的引线端固定在对应的导电焊盘22上。电子元件被安装在印刷线路板21上。

超声振动器18的超声振动通过焊膏印刷机11中金属掩膜13的对应开口14而被涂敷到氧化物膜23a的表面或各个导电焊盘22的表面。由此从焊料调平器23的表面除去氧化物膜23a。导电焊盘22的表面得到清洁。由于导电焊盘22在金属掩膜13的开口14中暴露，所以超声振动只被施加到导电焊盘22。这使得防止了对导电焊盘22外部形成的保护膜和精细导电图案造成损害。

此外，超声振动器18附装到金属涂刷器17。超声振动被传递到焊料焊膏24。在将焊料焊膏24供应到导电焊盘22上时，氧化物膜23a同时从导电焊盘22被除去。焊料调平器23被焊料焊膏24覆盖。由此使焊料调平器23与大气中的氧气隔离。这使得可靠地防止了焊料调平器23的表面上发生氧化。应当注意，焊膏印刷机11还用作根据本发明的锈膜除去装置。

图4示意性图示了根据本发明第二实施例的焊膏印刷机11a。可动单元31与焊膏印刷机11a的金属掩膜13相关。可动单元31与金属掩膜13的正面隔一定距离相对。可动单元31设计为平行于金属掩膜13的正面运动。可动单元31包括支撑体32。支撑体32设计为将金属涂刷器17保持在预定倾斜姿态。

支撑部件32设计为将除去机构33支撑在金属涂刷器17前方。这里，术语“前方”是根据金属涂刷器17的前进方向定义的。除去机构33包括橡胶辊子34。橡胶辊子34耦合到从支撑体32延伸的臂35。橡胶辊子34被支撑在臂35上用于围绕预定旋转轴线进行相对旋转。橡胶辊子34可以由例如圆柱形的橡胶制成。

橡胶辊子34设计为对从橡胶辊子34的外周边突出的金属线36进行支撑。金属线36设计为从旋转轴线沿径向向外延伸。金属线36设计为根据橡胶辊子34的弹性形变而沿橡胶辊子34的径向发生位移。金属线36例如可以是钨丝。金属线36的直径可以设定在例如从0.05mm至0.10mm的范围内。

抽吸喷嘴37与橡胶辊子34相关。抽吸喷嘴37附装到支撑体32。抽吸喷嘴37包括刷子38和软管39，刷子38设计为与金属线36接触，软管39耦合到刷子38。刷子38位于金属线36的运动方向上的位置。未示出的真空泵例如连接到软管39。真空泵的工作使得可以从抽吸喷嘴37的尖端抽吸空气。相同的标号被赋予与前述焊膏印刷机11等同的结构或元件。

现在，假定要向印刷线路板21上的导电焊盘22涂敷焊料焊膏24。印刷线路板21以与上述相同的方式固定在台架12上。导电焊盘22位于金属掩膜13的对应开口14中。在可动单元31运动时，焊料焊膏24沿着金属掩膜13的正面运动。金属线36的尖端戳进金属掩膜13的表面中。橡胶辊子34旋转。橡胶辊子34的弹性形变承受了金属线36的位移。

如图5所示，在橡胶辊子34经过开口14上时，金属线36的尖端戳进焊料调平器23的表面中。由此，金属线36刺穿氧化物膜23a。在氧化物膜23a中形成孔。橡胶辊子34的旋转使金属线36可以与刷子38接触。氧化物膜23a在金属线36尖端处的部分被吸入软管39中。这防止了这些部分粘到印刷线路板21。在本说明书中，术语“除去”或“清除”包括了例如金属线36刺入氧化物膜23a的状态。

在可动单元31进一步运动时，金属涂刷器17用于将焊料焊膏24经过开口14涂敷到导电焊盘22。然后，以与上述相同的方式将印刷线路板21固定在回流炉中。对印刷线路板21加热。焊料颗粒25和焊料调平器23在回流炉中熔融。氧化物膜23a破裂。由此，焊料颗粒25的焊料26与焊料调平器23的焊料混合。以此方式除去氧化物膜23a。然后将印刷线路板21从回流炉中取出。电子元件的引线端被固定到导电焊盘22。点子元件以此方式安装在印刷线路板21上。

金属线36刺穿焊膏印刷机11a中的氧化物膜23a。导电焊盘22的表面得到清洁。由于导电焊盘22被暴露于金属掩膜13的开口14中，所以金属线36只作用于导电焊盘22。这防止了形成于导电焊盘22外部的保护膜和精细导电图案受到破坏。

此外，橡胶辊子34位于金属涂刷器17前方。在金属线36刺穿氧化物膜23a之后，焊料焊膏24很快被涂敷到导电焊盘22。焊料调平器23被焊料焊膏24覆盖。这样使焊料调平器23与大气中的氧气隔离。这可靠地防止了焊料调平器23表面上发生氧化。

图6示意性图示了根据本发明第三实施例的焊膏印刷机11b。可动单元41与焊膏印刷机11b的金属掩膜13相关。可动单元41与金属掩膜13的正面隔一段距离相对。可动单元41设计为平行于金属掩膜13的正面运动。可动单元41包括支撑体42。支撑体42设计为将金属涂刷器17保持在预定倾斜姿态。

支撑体42设计为将除去机构43支撑在金属涂刷器17前方。这里，术语“前方”是根据金属涂刷器17的前进方向定义的。除去机构43包括耦合到支撑体42的刷子44。刷子44支撑在支撑体42上，以便不仅在平行于金属掩膜13正面的水平方向，而且在垂直于金属掩膜13表面的垂直方向进行相对运动。刷子44包括金属线45，金属线45设计为朝向金属掩膜13的正面直线延伸。金属线45可以由例如不锈钢或钨丝制成。金属线45的直径可以设定为例如约0.10mm。

刷子44中限定了空气通道46。空气通道46设计为到达支撑体42的上端。空气通道46的一段连接到刷子44。空气通道46的另一端连接到软管47。未示出的真空泵例如连接到软管47。真空泵的工作使得可以从刷子44的尖端抽吸空气。相同的标号被赋予与前述焊膏印刷机11、11a中等同的结构或部件。

现在，假定要将焊料焊膏24涂敷到印刷线路板21上的导电焊盘22。印刷线路板21以与上述相同的方式固定在台架12上。导电焊盘22位于金属掩膜13的对应开口14中。在可动单元41运动时，焊料焊膏24沿着金属掩膜13的正面运动。刷子44保持不动。

如图7所示，在刷子44经过开口14上时，刷子44被驱动在水平和垂直方向振动。刷子44或金属线45由此与焊料调平器23的表面接触。刷子44的水平运动使得可以从焊料调平器23的表面除去氧化物膜23a。氧化物膜23a的这些部分粘到金属线45。氧化物膜23a在金属线36尖端处的部分被抽吸到空气通道46中。这防止了这些部分粘到印刷线路板21。

在可动单元41进一步运动时，金属涂刷器17用于将焊料焊膏24经过开口14涂敷到导电焊盘22。然后，印刷线路板21以与上述相同的方式置于回流炉中。对印刷线路板21加热。焊料颗粒25和焊料调平器23在回流炉中熔融。焊料焊膏24在湿度足够的情况下在各个导电焊盘22上充分伸展。然后将印刷线路板21从回流炉中取出。电子元件的引线端被固定在对应的导电焊盘22上。电子元件以此方式安装在印刷线路板21上。

在焊膏印刷机11b中，刷子44用于除去氧化物膜23a。焊料调平器23的表面得到清洁。由于导电焊盘22被暴露于金属掩膜13的开口14中，所以刷子44只作用于导电焊盘22。这防止了对导电焊盘22外部形成的保护膜和精细导电图案的破坏。

此外，刷子44位于金属涂刷器17前方。在金属线45除去氧化物膜23a之后，焊料焊膏24很快被涂敷到导电焊盘22。焊料调平器23被焊料焊膏24覆盖。由此使焊料调平器23与大气中的氧气隔离。这可靠地防止了焊料调平器23的表面发生氧化。

图8示意性图示了根据本发明第四实施例的焊膏印刷机11c。可动单元51与焊膏印刷机11c中的金属掩膜13相关。可动单元51与金属掩膜13的正面隔一段距离相对。可动单元51设计为平行于金属掩膜13的正面运动。可动单元51包括支撑体52。支撑体52设计为将金属涂刷器17保持在预定倾斜姿态。

支撑体52设计为将除去机构(即等离子辐射器53)支撑在金属涂刷器17前方。这里，术语“前方”是根据金属涂刷器17的前进方向定义的。等离子辐射器53与金属掩膜13的正面隔一段距离相对。等离子辐射器53设计为将等离子体颗粒辐射到金属掩膜13的表面。相同的标号被赋予与前述焊膏印刷机11、11a、11b中等同的结构或部件。

现在，假定要将焊料焊膏24涂敷到印刷线路板21上的导电焊盘22。印刷线路板21以与上述相同的方式固定在台架12上。导电焊盘22位于金属掩膜13中的对应开口14中。在可动单元31运动时，焊料焊膏24沿金属掩膜13的正面运动。

如图9所示，在等离子辐射器53经过开口14上时，等离子辐射器53将等离子体颗粒辐射到开口14。等离子体颗粒落在开口14中。等离子体颗粒与焊料调平器23的表面(即氧化物膜23a)撞击。这使得从焊料调平器23的表面除去氧化物膜23a。

在可动单元51进一步运动时，金属涂刷器17用于将焊料焊膏24经过开口14涂敷到导电焊盘22。然后，印刷线路板21以与上述相同的方式固定在回流炉中。对印刷线路板21加热。焊料颗粒25和焊料调平器23在回流炉中熔融。焊料焊膏24在足够湿度的情况下在各个导电焊盘22上充分伸展。然后将印刷线路板21从回流炉中取出。电子元件的引线端被固定在对应的导电焊盘22上。电子元件以此方式被安装在印刷线路板21上。

在焊膏印刷机11c中，等离子体颗粒的撞击使得可以除去氧化物膜23a。焊料调平器23的表面得到清洁。由于导电焊盘22暴露在金属掩膜13的开口14中，所以等离子体颗粒只被涂敷到导电焊盘22。这防止了导电焊盘22外部形成的保护膜和精细导电图案受到破坏。

此外，等离子辐射器53位于金属涂刷器17前方。在除去氧化物膜23a之后，焊料焊膏24很快被涂敷到导电焊盘22。焊料调平器23被焊料焊膏24覆盖。焊料调平器23由此被与大气中的氧气隔离。这可靠地防止了焊料调平器23的表面发生氧化。