CN101083878A

CN101083878A - 一种fpc板与pcb板的焊接方法及其专用夹具

Info

Publication number: CN101083878A
Application number: CN 200610060796
Authority: CN
Inventors: 何仲明; 詹海涛; 谢斌; 唐宗敏
Original assignee: FEITONG PHOTOELECTRONIC TECHNOLOGY Co Ltd SHENZHEN CITY
Current assignee: Longmet Communication Technology Shenzhen Co ltd
Priority date: 2006-05-29
Filing date: 2006-05-29
Publication date: 2007-12-05
Anticipated expiration: 2026-05-29
Also published as: CN100493300C

Abstract

本发明提供一种FPC板与PCB板的焊接方法及其专用夹具，包括如下步骤：第一步，将由多片PCB小板连成的大片PCB板印刷锡膏；第二步，将PCB板进行SMT贴装元器件；第三步，将PCB板固定在夹具下模板的卡槽内定位；第四步，FPC板与PCB板的焊盘位对准；第五步，将夹具上模板覆盖于PCB板的上表面，焊盘位被压面积在50％～80％，上模板的下底面必须保持水平，旋转下模板的卡扣锁紧上模板；第六步，将锁紧后的夹具放入封闭式回流炉中进行回流焊接；第七步，脱模，取出检查FPC板与PCB板的焊接情况。本发明提供的专用夹具包括一上模板和一下模板。由于上述焊接工艺步骤少，专用夹具简单，生产效率高，且成本低。

Description

一种FPC板与PCB板的焊接方法及其专用夹具

技术领域

本发明涉及一种FPC板与PCB板的焊接方法及其专用夹具。

背景技术

FPC板即柔性印刷电路板(Flexible Printed Circuit Board简称FPC)是用柔性的绝缘基材制成的印刷电路板，具有许多PCB板——硬性印刷电路板不具备的优点。例如它可以自由弯曲、卷绕、折叠，可依照空间布局要求任意安排，并在三维空间任意移动和伸缩，从而达到元器件装配和导线连接的一体化。利用FPC可大大缩小电子产品的体积，适用电子产品向高密度、小型化、高可靠性方向发展的需要。因此，FPC在航天、军事、移动通讯、手提电脑、计算机外设、PDA、数字相机等领域或产品上得到了广泛的应用。FPC还具有良好的散热性和可焊性以及易于装连、综合成本较低等优点，而FPC板与PCB板软硬结合的设计也在一定程度上弥补了柔性基材在元件承载能力上的略微不足。传统的FPC板与PCB板之间的焊接工艺流程：PCB板印刷锡膏→SMT贴片(贴装元器件)→回流焊接元器件→脉冲加热回流焊接FPC板。

脉冲加热回流焊接(pulse-heated reflow soldering)是将两个预先上好助焊剂的、镀锡的零件加热到足以使焊锡熔化、流动的温度，固化后，在零件与焊锡之间形成一个永久的电气机械连接。脉冲加热回流焊接工艺主要是通过脉冲电流对一个电阻焊电极加热和冷却来进行焊接。在整个加热、回流和冷却周期内要施加压力。脉冲加热控制将能量传送到安装在回流焊接头上的热电极。附着在热电极上的热电偶为可重复的、持续的热源控制提供反馈。焊接头将两个零件直接接触。以一个精确的压力，传感信号给控制器，启动热电极的加热循环。热电极将热传导给FPC板，随后的热传导将FPC板与PCB板的焊盘之间的焊锡熔化，熔化的区域开始流动，造成两层焊锡的接合。当控制器终止回流循环，在冷却循环中FPC板与PCB板继续保持在一起，因此焊锡重新固化，形成焊点。一个好焊点应该是焊锡充分地结合两个表面，在FPC板与PCB板表面发生润湿(wetting)。脉冲加热回流焊接的工艺步骤：

1、PCB板放入夹具，助焊剂施加到焊盘；

2、FPC板定位在夹具内，保证两套焊盘的对准；

3、给出工艺开始信号到焊接控制器；

4、焊接控制器驱动焊接头(热电极模块)到零件；

5、以一个预设的压力，开始加热过程；预热、焊接、冷却。

采用脉冲加热回流焊接工艺存在以下不足点：

1、必须单独投入作业时间，增加产品生产周转周期，无法与SMT工艺流程形成流水作业；

2、单台一次只能焊接一片FPC板，在不同产品间切换时，需更换产品的夹具、压头等装置，并且要做一系列的调试、检验等步骤后才可以进行焊接，这样，在这个过程中脉冲加热回流焊接机必须停机半小时以上，导致生产效率极低；

3、每台脉冲加热回流焊接机的成本均在数万元以上，导致焊接成本较高；

4、焊接同一批次的不同单个产品时，其温度曲线有偏差(误差一般为5度～10度)，导致产品可靠性差；

5、脉冲加热回流焊接机所使用的热电极在日常工作中其状态也有一个周期性，无法做到高度一致性，因此也会影响产品质量；

6、脉冲加热回流焊接机在焊接时，要求PCB板与FPC板相对应的焊盘区域的背面不可以有元器件，PCB板背面必须设有支点。

发明内容

为克服以上缺点，本发明提供一种工艺简单，生产效率高，产品焊接性能可靠的FPC板与PCB板的焊接方法及其专用夹具。

为达到以上发明目的，本发明提供一种FPC板与PCB板的焊接方法，包括如下步骤：第一步，将由多片PCB小板连成的大片PCB板印刷锡膏，第二步，将PCB板进行SMT贴装元器件；第三步，将PCB板固定在夹具下模板的卡槽内定位；第四步，FPC板与PCB板的焊盘位对准；第五步，将夹具上模板覆盖于PCB板的上表面，焊盘位被压面积在50％～80％，上模板的下底面必须保持水平，旋转下模板的旋转式卡扣锁紧上模板；第六步，将锁紧后的夹具放入封闭式回流炉中进行回流焊接；第七步，脱模，取出检查FPC板与PCB板的焊接情况。

所述PCB板由一片以上连片PCB小板形成大片，每片PCB小板可至少焊接一片FPC板。

上述专用夹具包括：一下模板，该下模板的表面两端对称地各设有两个旋转式卡扣，下模板的中心设有与PCB板适配的卡槽，卡槽的深度h小于PCB板厚度0.1mm～0.2mm，卡槽底部的两侧对称地各设有一对向上突起的定位柱，卡槽底部设有至少一个下模板空心腔体，该空心腔体用于裸露PCB板背面贴装的元器件以免触碰；和一上模板，包括：至少一个上模板空心腔体，该上模板空心腔体用于裸露PCB板正面贴装的元器件以免触碰；上模板还设有与卡槽底部定位柱相对应的定位孔，将该定位孔对准定位柱后套入使上模板水平覆盖于卡槽内的PCB板上表面，PCB的焊盘位被压面积在50％～80％，转动旋转式卡扣锁紧上模板。

所述下模板空心腔体和上模板空心腔体分别为两个。

为便于脱模，所述下模板的表面两端还对称地各设有一对脱模孔。

由于上述焊接工艺步骤少，专用夹具简单，成本低，省去了传统的FPC板与PCB板的焊接须采用价格昂贵的脉冲加热回流焊接机，FPC板和元器件一起完成了PCB板的SMT贴装步骤后，置于封闭式回流炉进行回流处理便可完成整个焊接工艺。该方法具有如下优点：

1、FPC板的回流焊接工艺可与传统SMT元器件贴装工艺形成流水作业，无需再单独进行脉冲加热回流焊工艺；

2、采用封闭式回流炉一次性焊接PCB板上的所有元器件和FPC板，其焊接温度曲线一致性好，不同批次的产品温差小，焊接可靠性高，适合于批量化生产；

3、PCB板的背面设计不需预留背面支点。

附图说明

图1表示本发明专用夹具组装示意图；

图2表示本发明FPC板与PCB板连接示意图；

图3表示图1所示下模块立体示意图；

图4表示图1所示上模板立体示意图；

图5表示图3所示下模板剖面示意图。

具体实施方式

下面结合附图详细描述本发明最佳实施例。

如图1所示，专用夹具包括：下模板100和上模板200，两模板间夹持有PCB板300。

如图2所示，PCB板300为由一片以上连片PCB小板301形成的大片，PCB板300上必须留有足够的空间用于贴装FPC板303，每片PCB小板301可至少焊接一片FPC板303，PCB板300四个角上对称设有定位孔304。在本实施例中，由10片PCB小板301连片成一个大片PCB板300，每片PCB小板301的边缘具有一个焊盘位302与FPC板303连拉，焊盘位302可以位于PCB小板301的中间。

如图3所示下模板100，该下模板的表面两端对称地各设有两个旋转式卡扣101，下模板100的中心设有与PCB板300适配的卡槽102，卡槽的深度h小于PCB板300厚度0.1mm～0.2mm，卡槽底部的两侧对称地各设有一对向上突起的定位柱104，卡槽底部设有至少一个下模板空心腔体103，该空心腔体用于裸露PCB板300背面贴装的元器件以免触碰。本实施例中，卡槽底部对称地开设有两个下模板空心腔体。

如图4所示的上模板200，包括：至少一个上模板空心腔体201，该上模板空心腔体用于裸露PCB板300正面贴装的元器件以免触碰；上模板200还设有与卡槽102底部定位柱104相对应的定位孔202，将该定位孔202对准定位柱104后套入使上模板200水平覆盖于卡槽102内的PCB板300上表面，使PCB板300的焊盘位302被压面积在50％～80％，转动旋转式卡扣101锁紧上模板200。

如图5所示，由于卡槽102的深度h小于PCB板的厚度0.1mm～0.2mm，这样当PCB板300置入卡槽102内之后，就会向上突起，将上模板200盖上之后，锁紧旋转式卡扣101，便能保证PCB板与FPC板303的焊盘位302的无缝连接。

采用上述专用夹具来实施本发明提供的FPC板与PCB板的焊接方法，详细步骤如下：

1)将由多片PCB小板301连成的大片PCB板300印刷锡膏，钢网印刷锡膏时，其网孔与PCB板3 00焊盘比例为1∶1，钢网厚度建议为：0.13mm；

2)从SMT贴片机取出已贴装完成元器件的PCB板300，放入下模板100中，使卡槽102底部的四个定位柱104分别与PCB板300的定位孔304对准后平放，由于卡槽102深度小于PCB板300的厚度0.1mm～0.2mm，这样PCB板有部分向上突起。

3)使用镊子手工夹取FPC板303与PCB板300的焊盘位302对准贴装。

4)通过显微镜目视检验贴装对位是否准确。

5)将上模板200沿下模板100中的四个定位柱104覆盖于PCB板300上，然后利用下模板100中的四个卡扣101将上模板200锁紧。在此过程中，须确保FPC板303焊盘位302被压面积在50％～80％，上模板200的下底面必须保持水平。为避免触碰相关元器件，FPC板303的焊盘位302以外的区域，上模板200的下底面可以有凹陷，但不可以有突起。

6)将上述锁定后的夹具放入封闭式回流炉中实施焊接，即可将FPC板303和PCB板300上的元器件一次性进行封闭式回流焊接。

7)过炉后从封闭式回流炉中取出夹具，将夹具放置于脱模底座上，使下模板100的脱模孔105与底座脱模柱对准，打开下模板的卡扣101，取出上模板200，并向下按下模板100，脱模柱就会向上顶起PCB板300，实现脱模。

8)通过显微镜检验FPC板303与PCB板300的焊接是否有焊接面积不足、溢出、虚焊、起翘、偏位等不良现象；如有上述不良现象需及时通知炉前贴装人员加以纠正。

经过上述步骤后，便完成了FPC板与PCB板的焊接。

Claims

1、一种FPC板(303)与PCB板(300)的焊接方法，其特征在于，包括如下步骤：

第一步，将由多片PCB小板(301)连成的大片PCB板(300)印刷锡膏，第二步，将PCB板(300)进行SMT贴装元器件；

第三步，将PCB板(300)固定在夹具下模板(100)的卡槽(102)内定位；

第四步，FPC板(303)与PCB板(300)的焊盘位(302)对准；

第五步，将夹具上模板(200)覆盖于PCB板(300)的上表面，焊盘位(302)被压面积在50％～80％，上模板(200)的下底面必须保持水平，旋转下模板(100)的旋转式卡扣(101)锁紧上模板(200)；

第六步，将锁紧后的夹具放入封闭式回流炉中进行回流焊接；

第七步，脱模，取出检查FPC板(303)与PCB板(300)的焊接情况。

2、根据权利要求1所述的FPC板(303)与PCB板(300)的焊接方法，其特征在于，所述PCB板(300)由一片以上连片PCB小板(301)形成大片，每片PCB小板(301)可至少焊接一片FPC板(303)。

3、为实施权利要求1所述FPC板(303)与PCB板(300)的焊接方法，其特征在于，所述专用夹具包括：一下模板(100)，该下模板的表面两端对称地各设有两个旋转式卡扣(101)，下模板(100)中心设有与PCB板(300)适配的卡槽(102)，卡槽的深度h小于PCB板(300)厚度0.1mm～0.2mm，卡槽底部的两侧对称地各设有一对向上突起的定位柱(104)，卡槽底部设有至少一个下模板空心腔体(103)，该空心腔体用于裸露PCB板(300)背面贴装的元器件以免触碰；和一上模板(200)，包括：至少一个上模板空心腔体(201)，该上模板空心腔体用于裸露PCB板(300)正面贴装的元器件以免触碰；上模板(200)还设有与卡槽(102)底部定位柱(104)相对应的定位孔(202)，将该定位孔(202)对准定位柱(104)后套入使上模板(200)水平覆盖于卡槽(102)内的PCB板(300)上表面，PCB(300)焊盘位(302)被压面积在50％～80％，转动旋转式卡扣(101)锁紧上模板(200)。

4、根据权利要求3所述的专用夹具，特征在于，所述下模板空心腔体(103)和上模板空心腔体(201)分别为两个。

5、根据权利要求3所述的专用夹具，特征在于，所述下模板(100)的表面两端还对称地各设有两个脱模孔(105)。