CN1206042C - 用于喷涂印刷电路板的喷雾嘴和用于印刷电路板的湿处理流水线设备 - Google Patents

Abstract

揭示了一种用于PCB喷涂过程的喷嘴。该喷嘴包括一安装在喷嘴上部用于罩住该喷嘴的漏斗状罩子。有了这个罩子，就可能防止从喷嘴杆上落下的液体与喷嘴喷出的液体间的干扰，因此，保持了在PCB的喷涂过程中的均匀的喷涂压力，从而保持了诸如显影和刻蚀以及冲洗能力的化学反应的均匀，以提高PCB的质量。

Description

用于喷涂印刷电路板的喷雾嘴和用于印刷电路板的湿处理流水线设备

技术领域

本发明涉及一种用于印刷电路板(以下简称PCB)喷涂工艺的喷雾嘴，特别涉及一种经改进的用于在湿处理流水线设备中水平移动的PCB上喷涂处理液的喷雾嘴。

技术背景

一般，喷雾嘴在各种化学处理和冲洗过程中，例如制作PCB的工艺中的预处理、显影、剥离、刻蚀和冲洗过程中已经得到了广泛的应用。

近来，由于开发出了各种小型化、重量轻的高密度电子元件，要求PCB在电路密度和缩小间隙方面取得迅速的改进。为了应对这种形势，PCB正在朝着BGA、CSP、FLIP CHIP形式PCB的方向发展。此外，为了提高电路密度，PCB上的线宽最近已经从以前的100μm以上缩小到了75μm以下，并有望在2004年线的宽度减少到40μm。线间距也在迅速的缩小。

在提高电路密度的同时，PCB成品的电阻值渐渐成为了提高高频特性和处理速度，以及发展图象处理技术的一个重要因素。尽管传统的PCB因为没有要求分别赋值和控制阻抗，其电路线宽的公差范围在±20％，目前要求控制电阻的电路线宽的公差范围为±10％。而且将来该公差范围将被要求为±5％。因此，PCB在高精度和高密度方面的进步是非常显著的。

PCB通常是通过进行一系列诸如打孔、电镀、电路形成和顺序层压的过程生产出来的。这些过程中包括了除去PCB上异物的预处理过程和冲洗PCB的过程、刻蚀过程、用于剥离抗蚀剂的过程、PSR显影过程，以及如果需要而进行的各种冲洗和水洗过程。

这些过程是在PCB在湿处理流水线设备上由驱动装置水平传递时通过与各种化学液体反应来实现的。该设备设有在PCB上喷涂液体的喷嘴。

湿处理流水线设备被揭示在美国专利No.5,534,067和5,228,949以及日本专利公开公报No.2000-237649中。在美国和日本专利中揭示的这种湿处理流水线设备被配置为，在PCB被设备中的传送带水平传递的过程中，通过用来自位于PCB上面和下面的多个喷嘴的各种化学液体喷涂PCB，进行诸如显影和刻蚀工艺。此外，日本专利公开公报No.2000-237649中揭示的喷涂设备包括一装有处理溶液的罐子，一个从罐中泵出溶液的泵，输送泵出的液体的管子，用于喷涂溶液的喷嘴和喷嘴的缝隙状喷雾开口。美国专利No.5,197,673中揭示的喷嘴装置中，喷嘴和喷嘴杆是连接在一起的。

前述的各种电路线宽和公差范围是依据从这些装在PCB湿处理流水线设备内的喷嘴中喷出的液体的条件来决定的。设备的处理能力有赖于能否在PCB的表面连续地喷涂相同压力和数量的化学溶液。

目前，各种各样的喷嘴被用作喷雾嘴，喷嘴的形状根据各种过程的特点和应用而定。具有代表性的喷嘴分为“饱满的玉米状”和“扁平”状喷嘴。

饱满的玉米状喷嘴主要用于要求高显影和刻蚀能力的过程。该饱满的玉米状喷嘴喷出的液体成锥状，涂敷在目标PCB上的液体横截面呈圆形。此外，喷出的液体在均匀的压力下被均匀地涂敷在目标物体的板体表面。喷嘴被固定在与PCB表面垂直的位置上，以便总是将均匀的压力施加在整个PCB表面上，由此获得一定的显影能力和良好的清晰度。也就是说，在均匀压力下通过在PCB板表面喷涂化学溶液进行持久的化学反应。

另一方面，扁平状喷嘴主要用于需要强冲洗能力的处理过程。扁平状喷嘴喷出的液体呈扇形，涂敷在目标PCB上的液体横截面呈线形。鉴于在强压下的液体主要集中在PCB的局部形成线状，对PCB的这一区域施加了很强的冲洗力，这样便于除去电路和孔之间的异物。因此，扁平喷嘴对例如水冲洗过程和酸洗过程的冲洗能力方面提供了改进。尽管喷嘴通常是安放在与PCB表面垂直的位置，但是如果需要，喷嘴也可以与PCB的表面成一定的角度以便提高冲洗能力。

喷雾嘴可有选择地用于各工艺中，或根据它们的用途而用于联合的各工艺中。

无论使用什么样的喷嘴，保持恒定的喷涂压力是最重要的。当喷涂压力不能被持续保持时，很难得到理想的质量。典型的湿处理流水线设备通常带有众多的喷嘴，它们被放置在PCB的上方和下方，彼此之间留有一定的空间。在该湿处理流水线设备中，下喷嘴很容易保持恒定的液体压力，因为自喷嘴喷出的液体间的干扰不是很强，但是上喷嘴使从喷嘴喷出的液体的压力阻力由于喷出的液体沿着喷嘴流动并且下落而上升。

具体的说，从下喷嘴喷出的液体或从PCB上溅起的液体沿着上喷嘴杆和喷嘴流动，在此，上喷嘴喷出的液体受到了从上喷嘴上落下的液体的干扰。液体间的干扰是由于从喷嘴上落下的液体首先遇到从喷嘴喷出的液体的现象和从喷嘴喷出的液体或从PCB上贱起的液体是沿着喷嘴的外表面流动、落下并遇到从喷嘴喷出的液体的某一部分的现象引起的。

总之，两种干扰在一个喷嘴的很多部位同时发生。设备中有极少的喷嘴长时间的连续工作，这种干扰发生在所有的喷嘴上。这种干扰被公认为使用喷嘴的PCB湿处理流水线设备的通病。

由于这种干扰阻碍了在产品表面施加均匀的喷涂压力，生产出的PCB会在质量上受到各种不利影响。在最近正在开发的高密度产品中，通过在整个PCB表面发生的相同的化学反应获得恒定的电路线宽和均匀的刻蚀能力是基本要求。因此，把从喷嘴喷出的液体和从喷嘴落下的液体之间的干扰减到最小是非常重要的解决方法。

图1示出了传统PCB湿处理流水线设备的一般配置。如图所示，该PCB湿处理流水线设备包括一个装有处理液的罐子1，一个从罐子1中泵出液体的泵2，一个用于水平传递PCB 7的传送带，和安装在上下水平面的用于在PCB的上下表面喷涂处理液的多个喷嘴5。

该PCB 7被夹在上面的多个辊子和轮子以及下面的多个辊子和轮子之间，由传送机的驱动装置来水平传送。在传送PCB 7的过程中，象显影液和刻蚀液这样的处理液从被安排在上下彼此面对的上下水平面上的多个上、下喷嘴5中扩散喷出，并涂敷在PCB 7上。

处理液从罐子1中泵出，并且通过导管3和喷嘴杆4最终从喷嘴5中喷出。喷嘴5均布在喷嘴杆4上。PCB 7被放置在电动机驱动的传送带上，并且在设备内部移动。该移动中的PCB 7上涂敷着例如从上下喷嘴中喷出的化学溶液的处理液。

当化学液体从上下喷嘴中喷出时，由下喷嘴喷出的液体沿着上面的管道和上喷嘴流动，随后从上喷嘴上落下。该从上喷嘴上落下的液体干扰了从上喷嘴中正常喷出的液体。因此，使从上喷嘴中喷出的液体的喷涂区域产生畸变，液体的喷涂就不均衡了，因此影响了表面处理能力，即显影质量下降。因此，这会对最终的PCB产品的电路精确度和质量有不利影响。

图2示出了从传统的上下的喷嘴5中喷出的液体的干扰现象，喷嘴是水平安排在上下的水平面上的。如图所示，在喷涂液体过程中产生了的液体间的干扰。具体讲，从上喷嘴中喷出的液体20和从上喷嘴落下的液体间产生了干扰，因此破坏了液体的均匀喷涂压力。

因此，设想了一种防止这种液体间的干扰的装置。

如前所述，传统PCB湿处理流水线设备上用的喷嘴被简单地安装在了喷嘴杆上来进行喷涂化学溶液或通常的冲洗用水。

现在将具体描述使用传统的喷嘴时产生的问题。

图3和图4示出了喷涂形状和从传统的喷嘴中喷出的液体的干扰现象。如图3所示，当化学溶液从下喷嘴中喷出，随后沿着上喷嘴杆4和喷嘴5分散流动并从上喷嘴落下，该从喷嘴5落下的化学溶液，与喷嘴5中喷出的液体发生了干扰并且因此破坏了喷出的液体的正常形状，因此阻碍了液体以一定压力均匀地涂敷在PCB的整个表面上。

此外，如图4所示，当液体沿着上喷嘴杆流动时，在喷嘴孔形成了液滴，液体就不能从喷嘴5喷出理想的形状，并且液体的喷涂形状在一开始就被破坏了。

尽管在PCB的处理过程中必须避免液体这种不正常的喷涂，直到今天，PCB产品仍旧在没有找到该问题的解决方法的情况下持续生产着。因此，有缺陷的产品就持续地产生，这很难满足高密度产品的大规模生产。

发明内容

因此，本发明一直牢记以前的技术所带来的问题，并且本发明建议了一种在装未经改装的现有设备上，在安装后易于管理的用于喷涂PCB的旨在消除或把发生在液体喷涂过程中的液体干扰减少到最低的喷嘴。

本发明的目的是提供一种适于在通过防止在PCB湿处理流水线设备中喷嘴喷出液体的过程中产生的液体干扰来保持的恒定喷涂压力下进行连续喷涂液体的喷嘴。

本发明的另外一个目的是提供一种适于在喷涂过程中保持均匀的喷涂压力，从而提高质量和生产出的PCB的性能的喷嘴。

本发明的再一个目的是提供一种适用于现有的对喷嘴没有形状要求的设备的喷嘴。

为了达到上述目的，本发明提供一种用加压的液体喷涂印刷电路板的喷嘴，该喷嘴包括一个安装在该喷嘴上部并罩住该喷嘴，喇叭口朝下的倒漏斗状的罩子。

本发明还提供了一用于印刷电路板的湿处理流水线设备，包括：放置印刷电路板的水平移动传送带，以一定间隔安排在上或下水平面上的喷嘴杆，和安装在喷嘴杆上的用于向印刷电路板上喷涂化学处理液体或冲洗液体的多个喷嘴，其中的多个喷嘴都在其上方设有罩住喷嘴的漏斗状的罩子。

附图说明

本发明前述的以及其他的目的、特点和其他的优势将通过下面的附图说明而更加明了。其中：

图1是传统PCB湿处理流水线设备的示意图；

图2示意地示出了安排在上下水平面上的传统喷嘴喷出的液体的干扰现象；

图3示出了发生在一传统喷嘴上的干扰现象；

图4示出了传统喷嘴喷出的液体与另一个液滴发生的干扰；

图5示出了带有根据本发明的用于防止液体干扰现象的罩子的喷嘴；

图6示出了带有根据本发明的罩子的喷嘴的剖面图；以及

图7示出了可以按照喷嘴喷涂区域改变其罩子大小的喷嘴。

具体实施方式

参照附图借助于实施例对本发明作进一步说明。

图5示出了按本发明改进的旨在解决在先技术中发生的问题的喷嘴。

如图5所示，根据本发明的喷嘴被设计为通过修改其结构来防止液体干扰，但是用于从罐里泵出液体的并让液体通过管道和喷嘴杆流入喷嘴的必要的元件与现有技术的元件是相同或类似的。根据本发明改进的喷嘴的关键在于防止被喷出的或散开的液体沿着喷嘴向下流动。至此，喷嘴在其上方被加设了一个漏斗形喷嘴罩10。这样做的结果是，原先沿着喷嘴杆4流动的液体转而沿着漏斗状的喷嘴罩10向下流动，因此该喷嘴罩10能够防止沿着喷嘴杆4流动的液体侵蚀自喷嘴喷出的液体20的喷涂范围。

该喷嘴罩13被安装在喷嘴上部并呈喇叭口15朝下的倒漏斗状。

图6示出了根据本发明的一个实施例的装备了喷嘴罩10的喷嘴的剖面图。如图6所示，在这个带有喷嘴罩的喷嘴中，罩子10安装在喷嘴5的上部，并且包括一上表面和裙状侧表面。该喷嘴罩10的上表面上有一个孔，以便喷嘴罩10能够和该喷嘴5的上部连接在一起。该喷嘴罩的侧表面逐渐扩展的开口15，使该喷嘴罩成为漏斗状。尽管最理想的是喷嘴罩侧面的垂直高度和喷嘴的长度相同，但是喷嘴罩侧面的垂直高度可能比喷嘴的长度或长或短一些。尽管喷嘴的侧表面的倾角Φ和液体的喷涂角度θ相同，但是该倾角Φ并不局限于此角度，而且可以根据要求改变。

喷嘴罩的大小可以根据喷出的液体涂敷在PCB表面的区域大小和喷嘴与PCB之间的距离来进行不同的调整。例如，当由喷出的液体限定的锥状体的基圆半径增大时，喷嘴罩可以根据锥状体基圆半径加大开口。为了防止在液体喷涂过程中发生液体干扰，就要使用带有比PCB的喷涂区域25大的开口区域15的喷嘴罩10。

图7示出了一个喷嘴罩10的例子，罩子的大小根据液体的喷涂角度θ或PCB的喷涂区域25来控制。也就是说，该喷嘴罩的大小随着喷涂角度θ或PCB喷涂区域25的增加而增大。如果喷涂的形式发生了诸如21、22和23的改变，则根据喷涂形式21，22和23分别使用喷嘴罩11、12和13。

根据本发明，通过安装在喷嘴上部的喷嘴罩，可以防止喷出的液体正常的形状受到干扰，而且可以防止沿着喷嘴杆和喷嘴流动的液体落在喷嘴喷出的液体的喷涂区域内，它还可以把从喷嘴杆落下的液体引导到喷涂区域以外。

此外，因为该喷嘴罩可以根据液体的种类由耐化学腐蚀和耐环境的材料制作，因此带有根据本发明的喷嘴罩的喷嘴可以应用于各种化学环境。例如，喷嘴罩是由聚四氟乙烯(Teflon)树脂制成的。

这种喷嘴罩可以简易地用于任何对于喷嘴类型和设备配置没有要求的设备，只要该设备的结构能够安装喷嘴罩。

如前所述，带有根据本发明的罩子的喷嘴的优点在于，通过把沿着喷嘴杆和喷嘴流动的液体的数量减少到最少，可以防止从喷嘴杆上落下的液体与喷嘴喷出的液体间发生干扰，并且它因此保持了在PCB的喷涂过程中的均匀的喷涂压力，从而保持了诸如显影和刻蚀以及冲洗能力均匀的化学反应。

根据本发明的喷嘴通过减少制造有缺陷的产品，有助于PCB质量的稳定，并且能够被用于高密度的产品。

此外，带有根据本发明的罩子的喷嘴能够被简单地施加在任何现有设备上，而不用对现有设备进行改造，并且简便快捷地装在任何一种喷嘴上。

尽管本发明的优选实施例是以说明为目的来进行描述的，但是本领域的技术人员很清楚，在不脱离所附权利要求书所揭示的本发明的精神和范围内对本发明可进行各种修改、添加、和替换。

Claims (9)

1.一种用于以加压的液体喷涂印刷电路板的喷嘴，该喷嘴包括安装在该喷嘴上部并罩住该喷嘴，喇叭口朝下的倒漏斗状的罩子。

2.权利要求1中的喷嘴，所述的罩子是由聚四氟乙烯树脂制成的。

3.权利要求1中的喷嘴，所述的罩子带有向下的开口，开口比喷嘴喷出的液体涂敷在印刷电路板表面上的区域要大。

4.权利要求1中的喷嘴，所述罩子的侧面的倾角等于或大于喷嘴喷出的液体的喷涂角度。

5.一种用于印刷电路板的湿处理流水线设备，包括：在上面放有印刷电路板的水平移动的传动带；安放在上下水平面上的彼此有一定间隔的喷嘴杆；和安装在喷嘴杆上的用于向印刷电路板上喷涂化学处理液或冲洗液的多个喷嘴，其中的多个喷嘴在其上方设有罩住喷嘴的漏斗形罩子。

6.权利要求5中的湿处理流水线设备，所述的罩子是由聚四氟乙烯树脂制成的。

7.权利要求5中的湿处理流水线设备，所述的罩子带有向下的开口，开口比喷嘴喷出的液体涂敷在印刷电路板表面上的区域要大。

8.权利要求5中的湿处理流水线设备，所述罩子的侧面的倾角等于或大于喷嘴喷出的液体的喷涂角度。

9.权利要求5中的湿处理流水线设备，只有多个喷嘴的上喷嘴在其上方分别设有用于罩住喷嘴的漏斗状罩子。