CN104182581A - 多引脚器件安装方法及安装装置 - Google Patents

Abstract

本发明提出一种多引脚器件安装方法，该方法包括以下步骤：采用有限元仿真方法获取待安装的多引脚器件的成型参数；采用正交试验的方法获取多引脚器件在焊盘上的安装参数。本发明还提出了一种使用上述的多引脚器件安装方法的多引脚器件安装装置，包括：冲压模具、夹持模具和砧板，砧板与水平面的夹角不为0°，夹持模具夹紧待安装的多引脚器件，冲压模具对多引脚器件进行冲压。采用本发明的多引脚器件安装方法以及使用该多引脚器件安装方法的多引脚器件安装装置突破性地采用了有限元仿真以及正交试验的方法分别获取多引脚器件的预成型参数以及安装参数，使得依照该预成型参数以及安装参数安装完成的多引脚器件具有最佳的可靠性。

Description

多引脚器件安装方法及安装装置

技术领域

本发明涉及电子装联技术领域，特别涉及一种多引脚器件安装方法以及使用该多引脚器件安装方法的多引脚器件安装装置。

背景技术

为适应电子产品多功能、小体积的发展趋势，元器件愈加趋于向小型化、高精密度集成化方向发展。多引脚器件的引脚间距迅速由几年前的1.0mm、0.8mm发展为现今的0.65mm、0.635mm甚至0.5mm以下的细间距、精细间距。与此同时，这类封装的器件引脚数量也在成倍增长。在细间距多引脚器件中有一类预成型器件，采用如CQFP、FLATPACK等封装形式，此类预成型器件在安装前须先对引脚进行成型，再安装焊接到印制板焊盘上。而现有工艺标准中，并未提供器件引脚的成型参数要求，针对预成型器件焊盘图形的设计，标准中也没有明确的工艺控制参数。而正确的引脚成型工艺控制参数和焊盘图形的设计均是器件实现可靠安装的前提。因此这种多引脚预成型器件在电子产品中的可靠安装，成为亟须解决的重要课题。

发明内容

本发明要解决的技术问题是提供一种能够保证安装后的元器件具有最高的可靠性的多引脚器件安装方法，此外，本发明还相应地提供了一种使用该多引脚器件安装方法的多引脚器件安装装置。

为解决上述问题，本发明提出了一种多引脚器件安装方法，所述方法包括以下步骤：

S1、采用有限元仿真方法获取待安装的多引脚器件的成型参数；

S2、采用正交试验的方法获取所述多引脚器件在焊盘上的安装参数。

优选的，本发明的多引脚器件安装方法还包括步骤：

根据步骤S1中获取的所述成型参数对所述多引脚器件进行预成型处理。

优选的，本发明的多引脚器件安装方法还包括步骤：

根据步骤S2中获取的所述安装参数将预成型处理后的所述多引脚器件安装至所述焊盘。

优选的，步骤S1中，所述成型参数包括引脚站高、引脚肩宽以及引脚弯曲半径。此处，由于焊接面长度的选取与焊盘的设计相关，并且在引脚成型过程中不对多引脚器件本体产生应力，因而在有限元仿真中不作为成型参数进行考量。

优选的，步骤S1中，所述有限元仿真方法的仿真模型包括冲压模具、夹持模具和砧板。

优选的，步骤S1中，所述砧板与水平面的夹角不为0°。

优选的，步骤S2中，所述安装参数包括焊盘前端超出引脚的长度、焊盘后端超出引脚的长度、焊接面长度及焊盘宽度。

优选的，步骤S2的正交试验以抗拉强度为指标、以所述焊盘前端超出引脚的长度、焊盘后端超出引脚的长度、焊接面长度及焊盘宽度为影响因素、采用L9(3⁴)正交表进行。

本发明还提供了一种使用上述的多引脚器件安装方法的多引脚器件安装装置，包括：冲压模具、夹持模具和砧板，所述砧板与水平面的夹角不为0°，所述夹持模具夹紧待安装的多引脚器件，所述冲压模具对多引脚器件进行冲压，使冲压处理后的所述多引脚器件具备步骤S1的所述成型参数。

优选的，所述砧板与水平面的夹角为7°。

采用本发明的多引脚器件安装方法以及使用该多引脚器件安装方法的多引脚器件安装装置突破性地采用了有限元仿真以及正交试验的方法分别获取多引脚器件的预成型参数以及安装参数，使得依照该预成型参数以及安装参数安装完成的多引脚器件具有最佳的可靠性，节省了成本且使得操作方便，并且具有较强的通用性，能够适用于不同型号的多引脚器件。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明的多引脚器件安装方法在实施例1中的流程图。

图2为本发明的多引脚器件安装方法在实施例2中的流程图。

图3为本发明中多引脚器件的有关预成型参数的结构示意图。

图4为本发明中多引脚器件的有关安装参数的结构示意图。

图5为本发明中焊盘的结构示意图。

具体实施方式

下面参照附图来说明本发明的实施例。在本发明的一个附图或一种实施方式中描述的元素和特征可以与一个或者更多个其他附图或实施方式中示出的元素和特征相结合。应当注意，为了清楚目的，附图和说明中省略了与本发明无关的、本领域普通技术人员已知的部件和处理的表示和描述。

实施例1：

如图1所示，为多引脚器件安装方法的一种优选的实施方式，该方法包括以下步骤：

S1、采用有限元仿真方法获取待安装的多引脚器件的成型参数。这种对引脚的预先成型处理一方面保证器件引脚能够焊接到PCB相对应的焊盘上，另一方面能够解决应力释放问题。其中，应力的消除主要依赖元器件引脚根部和焊点之间的引脚，若上述两个制约点之间的引脚留有足够的可自由伸缩的余量，则能够有效防止由于机械振动或温度冲击对元器件或焊点产生损伤，从而在提高产品的可靠性上起到关键的作用。多引脚器件的出线方式分为顶部出线、中部出线以及底部出线，无论哪种出线方式其成型机理区别不大，只是工艺控制不同。同时，由于焊接面长度的选取与焊盘的设计相关，并且在引脚成型过程中不对本体产生应力，因此在有限元仿真中同样不予考虑。因此，如图3所示，作为一种优选，在本实施例中成型参数包括引脚站高D、引脚肩宽B以及引脚弯曲半径R，具体的，引脚站高D为成型后元器件本体与安装面间的距离，引脚肩宽B为引脚根部到第一个弯曲点的距离，引脚弯曲半径R为引脚弯曲内侧圆角半径。且有限元仿真方法的仿真模型包括冲压模具、夹持模具和砧板。在成型过程中应力仅在引脚长度方向上产生变化，因此可以采用二维壳体单元建立简化的二维有限元模型，将引脚定义为弹塑性材料，将冲压模具、夹持模具和砧板均假设为刚性体；为保持夹持模具与引脚紧密接触，可以在夹持模具上施加一定的力，引脚一端固定约束，由冲压模具对其施加一站高D的位移，在冲压过程中冲压模具对引脚产生应力，当冲压模具冲压完成后撤离，引脚由于弹塑性变形，将会部分回弹，最终为成型的结果。由于引脚在成型过程中有弹性变形和塑性变形，在冲压完成后弹性变形部分应变回复而引起引脚脚趾向上翘曲，为了保证成型结果，作为一种优选，将砧板进行一定的倾斜，使其与水平面具有不为0的夹角，尤其以夹角为7°为最优选择。在该有限元仿真中，通过分析各个参数对成型的影响以及应力分布情况，确定一组最优的成型参数。以引脚间距为0.5mm、引脚厚度为F＝0.15mm的CQFP封装系列为例，可以选取引脚肩宽分别为2F、3F、7F、9F，通过有限元数值模拟分析得到不同引脚肩宽对预成型后应力分布的情况；选取引脚弯曲半径分别为1F、1.5F、2F，通过有限元数值模拟分析得到不同引脚弯曲半径对预成型后应力分布的情况，选取引脚站高分别为0.5mm、1mm以及1.3mm通过有限元数值模拟分析得到不同引脚站高对预成型后应力分布的情况，结合上述的各仿真结果以及实际的工艺水平，操作人员可以高效地选取一组最优的参数组合。

S2、采用正交试验的方法获取多引脚器件在焊盘上的安装参数。其中，如图3所示，安装参数包括焊盘后端超出引脚的长度b₁、焊盘前端超出引脚的长度b₂、焊接面长度L以及图4所示的焊盘宽度A，且该正交试验以抗拉强度为指标、以上述的安装参数，即焊盘前端超出引脚的长度、焊盘后端超出引脚的长度、焊接面长度及焊盘宽度为影响因素、采用L9(3⁴)正交表进行4因素3水平的正交试验。

表1 安装参数水平表

如上表1所示，X₁、X₂、X₃分别为焊盘后端超出引脚的长度的三个取值，Y₁、Y₂、Y₃分别为焊盘前端超出引脚的长度的三个取值，T₁、T₂、T₃分别为焊接面长度的三个取值，Z₁、Z₂、Z₃分别为焊接面长度的三个取值，以上各数值均以mm为单位。以引脚间距为0.65mm的CQFP封装的CQFP172为例，X₁、X₂、X₃可以分别取0.40、0.50、0.60，Y₁、Y₂、Y₃可以分别取0.15、0.25、0.35，T₁、T₂、T₃可以分别取0.66、0.88、1.10，Z₁、Z₂、Z₃可以分别取0.15、0.22、0.30。

每次试验取三个样，表头可以设计如下：

因素	b1	b2	L	A
					序号	1	2	3	4

试验方案如下表2所示：

表2 试验方案表

根据上表2的试验方案，按各序号的试验条件，进行焊点的拉脱力试验，得到对应的9个拉脱力数据并填入L9(3⁴)表右侧数据栏内，如下表3所示。根据下表3即可以得出可靠性最高的最佳安装参数组合。

表3 试验数据

根据上述引脚间距为0.65mm的CQFP封装的CQFP172取值将对应上表3的试验结果填入即得到下表3′：

表3′ CQFP172试验数据

根据上表3′可知，对于上述引脚间距为0.65mm的CQFP封装的CQFP172而言，可靠性最高的安装参数组合为：焊盘后端超出引脚的长度为0.6mm，焊盘前端超出引脚的长度为0.35mm，焊接面长度为0.88mm，焊盘宽度为0.22mm。

根据步骤S1中获取的成型参数对所述多引脚器件进行预成型处理。

根据步骤S2中获取的安装参数将预成型处理后的多引脚器件安装至所述焊盘。

实施例2：

如图2所示，为多引脚器件安装方法的一种优选的实施方式，该方法包括以下步骤：

S1、采用有限元仿真方法获取待安装的多引脚器件的成型参数。

根据步骤S1中获取的所述成型参数对所述多引脚器件进行预成型处理。

S2、采用正交试验的方法获取所述多引脚器件在焊盘上的安装参数。

根据步骤S2中获取的所述安装参数将预成型处理后的所述多引脚器件安装至所述焊盘。

在该实施例中，其他内容均与实施例1相同，在此不再赘述。

本发明还提供了一种使用上述的多引脚器件安装方法的多引脚器件安装装置，该装置包括：冲压模具、夹持模具和砧板，夹持模具夹紧待安装的多引脚器件，冲压模具对多引脚器件进行冲压，使冲压处理后的所述多引脚器件具备步骤S1即“采用有限元仿真方法获取待安装的多引脚器件的成型参数”的成型参数。

由于引脚在成型过程中有弹性变形和塑性变形，在冲压完成后弹性变形部分应变回复而引起引脚脚趾向上翘曲，为了保证成型结果，作为一种优选，将砧板进行一定的倾斜，以其与水平面夹角为7°为最优选择。

虽然已经详细说明了本发明及其优点，但是应当理解在不超出由所附的权利要求所限定的本发明的精神和范围的情况下可以进行各种改变、替代和变换。而且，本申请的范围不仅限于说明书所描述的过程、设备、手段、方法和步骤的具体实施例。本领域内的普通技术人员从本发明的公开内容将容易理解，根据本发明可以使用执行与在此所述的相应实施例基本相同的功能或者获得与其基本相同的结果的、现有和将来要被开发的过程、设备、手段、方法或者步骤。因此，所附的权利要求旨在它们的范围内包括这样的过程、设备、手段、方法或者步骤。

Claims (10)

1.一种多引脚器件安装方法，其特征在于，所述方法包括以下步骤：

S1、采用有限元仿真方法获取待安装的多引脚器件的成型参数；

S2、采用正交试验的方法获取所述多引脚器件在焊盘上的安装参数。

2.根据权利要求1所述的多引脚器件安装方法，其特征在于，所述方法还包括步骤：

根据步骤S1中获取的所述成型参数对所述多引脚器件进行预成型处理。

3.根据权利要求2所述的多引脚器件安装方法，其特征在于，所述方法还包括步骤：

根据步骤S2中获取的所述安装参数将预成型处理后的所述多引脚器件安装至所述焊盘。

4.根据权利要求1所述的多引脚器件安装方法，其特征在于，步骤S1中，所述成型参数包括引脚站高、引脚肩宽以及引脚弯曲半径。

5.根据权利要求1所述的多引脚器件安装方法，其特征在于，步骤S1中，所述有限元仿真方法的仿真模型包括冲压模具、夹持模具和砧板。

6.根据权利要求5所述的引脚器件安装方法，其特征在于，步骤S1中，所述砧板与水平面的夹角不为0°。

7.根据权利要求1所述的引脚器件安装方法，其特征在于，步骤S2中，所述安装参数包括焊盘前端超出引脚的长度、焊盘后端超出引脚的长度、焊接面长度及焊盘宽度。

8.根据权利要求7所述的引脚器件安装方法，其特征在于，步骤S2的正交试验以抗拉强度为指标、以所述焊盘前端超出引脚的长度、焊盘后端超出引脚的长度、焊接面长度及焊盘宽度为影响因素、采用L9(3⁴)正交表进行。

9.一种使用权利要求1所述的多引脚器件安装方法的多引脚器件安装装置，其特征在于，包括：冲压模具、夹持模具和砧板，所述砧板与水平面的夹角不为0°，所述夹持模具夹紧待安装的多引脚器件，所述冲压模具对多引脚器件进行冲压，使冲压处理后的所述多引脚器件具备步骤S1的所述成型参数。

10.根据权利要求9所述的多引脚器件安装装置，其特征在于，所述砧板与水平面的夹角为7°。