CN107135614B - 印刷电路板贴片加工工艺 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种印刷电路板贴片加工工艺，其技术方案要点是，包括以下步骤：钻孔、印刷锡膏、贴装、中间检查、波峰喷锡、冷却固化、清洗以及检测，通过波峰喷锡以及冷却固化，使液态高温锡粘附于电路板的安装孔内，实现将元器件的插脚通过安装孔与电路板之间固定连接，具有提高其元器件焊接于电路板上稳定性能，进而提高其焊接质量的效果。
Description
技术领域
本发明涉及电路板贴片技术，更具体地说，它涉及一种印刷电路板贴片加工工艺。
背景技术
PCB中文名称为印制电路板，又称印刷线路板，是重要的电子部件，是电子元器件的支撑体，是电子元器件电气连接的载体；由于采用电子印刷术制作的，故被称为“印刷”电路板。
现有的贴片工艺如申请公布号为CN104694029A、申请日为2015年3月11日的中国专利公开的一种SMT贴片工艺，其包括以下工艺流程：来料检测-点贴片胶-贴片-烘干-回流焊接-清洗-检测-返修；其中，在贴片工艺中，通过将元器件插接于电路板上的安装孔内，再通过焊接方式将元器件固定于电路板上，达到将元器件固定于电路板上的工序，但是因为一些元器件的由于电阻值要求较大，所以其插接于电路板上的插脚稍长，此时对于将元器件的插脚焊接于电路板上时，产生一定的难度，容易与焊接装置的焊接头相抵触，导致其元器件焊接于电路板上的稳定性能降低，从而影响元器件焊接于电路板上的焊接质量。
发明内容
针对现有技术存在的不足，本发明的目的在于提供一种印刷电路板贴片加工工艺，具有提高其元器件焊接于电路板上稳定性能，进而提高其焊接质量的效果。
为实现上述目的，本发明提供了如下技术方案：
一种印刷电路板贴片加工工艺，包括以下步骤：
S1、钻孔：按照元器件形状对电路板进行铣孔作业，形成用于安放元器件上插脚的安装孔，在电路板的表面采用多层堆漆印刷设置有支点；
S2、印刷锡膏：通过光学相机对电路板进行检测无误后，将电路板贴于钢网板下方，且钢网板上的开孔对应连通电路板上元器件的焊盘，通过无铅刮刀在钢网板上方移动的同时，锡膏通过钢网板上的网孔将锡膏印刷到电路板上；
S3、元器件贴装：将完成步骤S2中的电路板送入贴片机中进行贴片，将元器件准确安装至电路板的固定位置上；
S4、中间检查：检查电路板上元器件的极性、位置、数量；
S5、波峰喷锡：将电路板安装至安装架上，且在安装架上设置有多个将元器件上的插脚露出于外的通孔，将安装架放置于输送装置上进行输送，且在输送装置下方设置有喷锡池，在喷锡池上设置有用于将热液态锡喷射至电路板上的安装孔内与元器件上的插脚粘接的喷锡装置；
S6、冷却固化：将喷锡后的电路板随输送装置传送至冷却装置中进行冷却，冷却装置中冷却区温度呈递减设置；
S7、清洗：将粘接好的电路板上对人体有害的焊接残留物进行除去；
S8、检测：对粘接装好的电路板通过光学影像对比进行焊接质量和装配质量的检测。
如此设置，按照元器件形状对电路板进行铣孔作业，形成用于安放元器件上插脚的安装孔，再通过印刷锡膏，将元器件初步粘接于电路板上，之后再对粘接的元器件进行检查，提高电路板元器件的准确性；之后通过波峰喷锡，使热的液态锡喷设置电路板上，同时通过液态锡具有一定的张力，使液态锡粘覆于电路板的安装孔内，即可与插接于安装孔内的元器件插脚相接触，使液态锡将元器件的插脚包覆电路板的安装孔上；再通过冷却固化工序中冷却温度呈递减设置，使液态锡逐渐的降温，达到初始凝固的作用，增加液态锡的额粘稠度；再继续降温达到液态锡固化的温度，达到凝实的作用，即可通过液态锡实现将元器件焊接于电路板上的作用，提高元器件焊接于电路板上的作用；将粘接好的电路板上对人体有害的焊接残留物进行除去，提高电路板的清洁质量，减小残留物与元器件接触，从而影响使用性能，最后在进行检测，通过光学影像对比进行焊接质量和装配质量，提高电路板的焊接质量以及安全质量；使液态高温锡粘附于电路板的安装孔内，实现将元器件的插脚通过安装孔与电路板之间固定连接，具有提高其元器件焊接于电路板上稳定性能，进而提高其焊接质量的效进一步设置：所述喷锡装置包括设置于输送装置下且呈凸台状设置的洗台、设置于洗台一端的喷锡管以及设置于喷锡池内且与喷锡管连接的循环水泵。
如此设置，循环水泵将液态锡通过喷锡管输送至洗台上，同时安装架上的电路板与液态锡相接触，达到喷锡的作用。
进一步设置：在所述洗台上设置有波峰，多个所述波峰呈排状设置，且均背离喷锡管的方向倾斜设置。
如此设置，液态锡通过波峰，使喷射出来的液态锡朝向电路板方向具有一定的初速度，便于将液态锡喷射至电路板的安装孔内，使液态锡粘覆于元器件的插脚与电路板上的安装孔之间。
进一步设置：所述喷锡管喷锡方向与输送装置的传送方向相反。
如此设置，提高液态锡与电路板之间的接触时间，达到液态锡充分与接触电路板且粘覆于安装孔内的作用。
进一步设置：在所述输送装置上设置有助焊剂喷射装置，所述助焊剂喷射装置设置于喷锡装置的前端。
如此设置，通过喷锡工序前，在电路板上通过助焊剂喷射装置喷射助焊剂，便于后序液态锡粘覆于电路板上，且提高液态锡固化后粘接于电路板上的粘接力，提高元器件与电路板之间的连接稳定性。
进一步设置：所述步骤S6冷却固化中冷却装置包括预冷区、风冷区以及自然冷却区，所述预冷区温度呈递减设置且温度范围为150℃～200℃，所述风冷区的最低温度为10℃，所述自然冷却区为室温。
如此设置，通过预冷区且预冷区温度呈递减设置，使液态锡逐渐的降温，达到初始凝固的作用，增加液态锡的额粘稠度；之后通过风冷区将液态锡逐渐冷却呈固态，且温度为逐渐降低的形式，使液态锡稳定粘接于电路板上，且低于自然状态的温度，达到凝实的作用，之后在经过自然冷却区自然回暖达到室温，即可通过液态锡实现将元器件焊接于电路板上的作用。
进一步设置：所述预冷区包括预冷降温区和预冷保温区，所述预冷降温区的降温速度不大于3℃/S，所述预冷保温区的温度区间为150℃～160℃，所述预冷保温区的区间时间为120～180S。
如此设置，通过预先预冷降温区，且降温速度不大于3℃/S，使液态锡逐渐凝实，之后再通过温度为150℃～160℃内的预冷保温区进行保温，提高液态锡的稳定性能，即可提高后序冷却时液态锡将元器件固定于电路板上的作用。
进一步设置：所述风冷区的风冷速度不大于3℃/S，所述风冷区的区间时间为50～190S。
如此设置，使液态锡通过风冷逐渐固化固体，将元器件的插脚固定于电路板的安装孔内。
进一步设置：在电路板钻孔进入所述步骤S2印刷锡膏之间，对电路板进行热吹处理。
如此设置，经钻孔后，对电路板表面进行清洁处理，提高电路板后序工序的进行。
进一步设置：所述锡膏的厚度为12mm。
如此设置，使元器件粘接于电路板上时之间的距离适中，且达到使用稳定且不易脱离的作用。
通过采用上述技术方案，本发明相对现有技术相比：使液态高温锡粘附于电路板的安装孔内，实现将元器件的插脚通过安装孔与电路板之间固定连接，具有提高其元器件焊接于电路板上稳定性能，进而提高其焊接质量的效。
附图说明
图1为印刷电路板贴片加工工艺生产线；
图2为输送装置与洗台之间的位置关系图。
图中：1、贴片机；2、无铅刮刀；3、安装架；4、输送装置；5、助焊剂喷射装置；6、喷锡池；7、喷锡装置；8、洗台；9、喷锡管；10、循环水泵；11、波峰；12、冷却装置；13、预冷区；14、风冷区；15、自然冷却区。
具体实施方式
参照图1至图2对印刷电路板贴片加工工艺做进一步说明。
实施例1～51：一种印刷电路板贴片加工工艺，结合图1和图2所示，包括以下步骤：S1、钻孔：根据工程图纸，在符合要求尺寸的板料上，按照元器件形状对电路板进行铣孔作业，形成用于安放元器件上插脚的安装孔，之后对电路板进行热吹处理，对电路板表面进行清洁处理，提高电路板后序工序的进行；在电路板的表面采用多层堆漆印刷设置有支点，将绿油菲林上的图形转移到板材上，保护线路和阻止元器件安装于电路板上时线路上锡的作用。
S2、印刷锡膏：通过光学相机对电路板进行检测无误后，将电路板贴于钢网板下方，且钢网板上的开孔对应连通电路板上元器件的焊盘，通过无铅刮刀2在钢网板上方移动的同时，锡膏通过钢网板上的网孔将锡膏印刷到电路板上，且锡膏的厚度为12mm，即可为元器件的粘接做准备；所用设备为丝网印刷机，锡膏为Sn-Ag-Cu系合金焊料，其中，钢网板上网孔为倒锥形的圆孔用以增大印刷在电路板上的锡膏的表面积。
S3、元器件贴装：将完成步骤S2中的电路板送入贴片机1中进行贴片，将元器件准确安装至电路板的固定位置上，其主要作用是将元器件固定到电路板上。
S4、中间检查：检查元件的极性有无反向、贴装是否偏移、有无短路、有无少件或多件、有无少锡，检测无误后进入下道工序；若检查出有问题，对电路板进行及时人工调整，然后放置于输送装置4上送入下道工序。
S5、波峰11喷锡：将电路板安装至安装架3上，且在安装架3上设置有多个将元器件上的插脚露出于外的通孔，将安装架3放置于输送装置4上进行输送；在输送装置4的进料端设置有用于喷射助焊剂于电路板上的助焊剂喷射装置5，助焊剂喷射装置5设置于喷锡装置7的前端，通过助焊剂通过助焊剂喷射装置5的喷头喷射于电路板朝元器件插脚的端面上；同时在输送装置4下方设置有喷锡池6，在喷锡池6上设置有将热液态锡喷射至电路板上的安装孔内且与元器件上的插脚粘接的喷锡装置7。
喷锡装置7包括设置于输送装置4下且呈凸台状设置的洗台8、设置于洗台8一端的喷锡管9以及设置于喷锡池6内且与喷锡管9连接的循环水泵10；在洗台8上设置有波峰11，多个所述波峰11呈排状设置，且均背离喷锡管9的方向倾斜设置，同时喷锡管9喷锡方向与输送装置4的传送方向相反；液态锡经喷锡管9喷射出来，通过波峰11飞溅至电路板上，使电路板通过多个波峰11上的液态锡喷射达到充分淋洗的作用。
S6、冷却固化：将喷锡后的电路板随输送装置4传送至冷却装置12中进行冷却，冷却装置12中冷却区温度呈递减设置。
冷却装置12包括预冷区13、风冷区14以及自然冷却区15，预冷区13温度呈递减设置且温度范围为160℃～200℃；风冷区14的最低温度为10℃；自然冷却区15为室温(25℃)；预冷区13包括预冷降温区和预冷保温区，预冷降温区的降温速度不大于3℃/S，预冷保温区的温度区间为150℃～160℃，预冷保温区的区间时间为120～180S；风冷区14的风冷速度不大于3℃/S，所述风冷区14的区间时间为50～190S。
S7、清洗：将粘接好的电路板上对人体有害的焊接残留物进行除去；所用设备为清洗机，位置可以不固定，可以在线，也可不在线。
S8、检测：对粘接装好的电路板通过光学影像对比进行焊接质量和装配质量的检测；所用设备有放大镜、显微镜、在线测试仪(ICT)、飞针测试仪、自动光学检测(AOI)、X-RAY检测系统、功能测试仪等。位置根据检测的需要，可以配置在生产线合适的地方。
S9、返修：其作用是对检测出现故障的PCB板进行返工，所用工具为烙铁、返修工作站等。
其中，预冷区13温度用符号T1表示，风冷区14最低温度用符号T2表示，自然冷却区15温度用符号T3表示，预冷保温区温度用符号T4表示；预冷降温区的降温速度用符号V1表示，风冷区14的风冷速度用符号V2表示，预冷保温区的时间用符号t1表示，风冷区14的时间用符号t2表示；元器件与电路板之间粘接强度为P表示。
试验内容：以相同的操作工序，通过控制工序中的单一变量，通过对元器件施加拉扯力，检测出不同条件下产生出的印刷电路板贴片上元器件粘接于电路板上的粘接强度。
试验结果：通过单一改变预冷区13温度、预冷保温区温度、预冷降温区的降温速度、风冷区14的风冷速度中的某一变量，其实施例1-51中元器件与电路板之间粘接强度检测结果如表1所示。
表1
从以上结果可以得出，通过对比实施例1至实施例7，同时对比实施例1、实施例6和实施例7，其中，预冷区13温度时间处于120～180S内数值时，其元器件与电路板之间粘接强度P处于相近，且预冷区13温度时间数值为150S时，元器件与电路板之间粘接强度最高；通过对比实施例1至实施例5、实施例12以及实施例17，其中，预冷区13温度范围处于160℃～200℃内数值时，其元器件与电路板之间粘接强度P处于相近数值，且处于180℃时，元器件与电路板之间粘接强度最高；通过对比实施例1至实施例5、实施例27以及实施例28，其中，预冷保温区的温度区间处于150℃～160℃内数值时，其元器件与电路板之间粘接强度P处于相近，且预冷区13温度时间数值为155℃时，元器件与电路板之间粘接强度最高。
通过参照区间实施例1至实施例5或区间实施例17至实施例21或实施例28至实施例32或实施例38至实施例41或区间实施例42至实施例46，其中，预冷降温区的降温速度不大于3℃/S时，其元器件与电路板之间粘接强度浮动不大，且预冷降温区的降温速度在1.5℃/S时，其元器件与电路板之间粘接强度最高；同时通过区间实施例1至实施例5或区间实施例38至实施例41或区间实施例42至实施例46，其中其他数值相同时，单独改变预冷区13温度，其元器件与电路板之间粘接强度P处于相近；同时通过区间实施例1至实施例5分别对比区间实施例28至实施例32以及实施例27，其中其他数值相同时，单独改变预冷保温区的温度，其元器件与电路板之间粘接强度P处于相近。
通过分别对区间实施例7至实施例11、区间实施例12至实施例16、区间实施例22至实施例26、区间实施例33至实施例37以及区间实施例47至实施例51，在其他数值相同时，通过单独改变风冷区14的风冷速度，同时风冷区14达到最低温度所需时间相应改变，其元器件与电路板之间粘接强度有所变化，且在风冷区14的风冷速度为1.5℃/S时，其元器件与电路板之间粘接强度最高，表明风冷区14的风冷速度对元器件与电路板之间粘接强度有所影响；同时通过将区间实施例7至实施例11对区间实施例12至实施例16对比，或者区间实施例33至实施例37与区间实施例47至实施例51对比，在其他数值相同时，其预冷区13温度改变，其元器件与电路板之间粘接强度最高稍微有所变动，但影响不大。
综上所得，其他条件相同，通过改变风冷区14的风冷速度，其风冷区14达到最低温度所需时间相应改变，其元器件与电路板之间粘接强度有所提高，且在风冷速度为1.5℃/S时，其元器件与电路板之间粘接强度最高；最优选数据为预冷区13温度为180℃，预冷降温区的降温速度1.5℃/S，预冷保温区的温度为155℃，预冷保温区时间为150S，风冷区14的风冷速度为1.5℃/S，此时风冷时间为127S，此时元器件与电路板之间粘接强度最好，为最佳实施例。
同时在研究本发明的过程中，进行了一些探索试验，为了验证本发明数据的可靠性，在研究中省去了相应的步骤，其结果与效果非常明显，因此说明本发明提供的数据具有很好的对应性，下面进行具体的过程概述。
在制作的过程中，预冷区13温度直接降到160℃，其他操作控制数据相同，结果对该元器件粘接于电路板上的粘接力进行性能测试，其元器件粘接于电路板上的粘接强度大大降低，因此表明预冷区13温度呈递减设置对于操作工序上具有重要作用。
在制作的过程中，没有经过预冷保温区直接进入风冷区14进行风冷，其他操作控制数据相同，结果对该元器件粘接于电路板上的粘接力进行性能测试，其元器件粘接于电路板上的粘接强度大大降低，因此表明预冷保温区的设置对于操作工序上具有重要作用。
以上所述仅是本发明的优选实施方式，本发明的保护范围并不仅局限于上述实施例，凡属于本发明思路下的技术方案均属于本发明的保护范围。应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理前提下的若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。
Claims (10)
1.一种印刷电路板贴片加工工艺，其特征在于，包括以下步骤：
S1、钻孔：按照元器件形状对电路板进行铣孔作业，形成用于安放元器件上插脚的安装孔，在电路板的表面采用多层堆漆印刷设置有支点；
S2、印刷锡膏：通过光学相机对电路板进行检测无误后，将电路板贴于钢网板下方，且钢网板上的开孔对应连通电路板上元器件的焊盘，通过无铅刮刀(2)在钢网板上方移动的同时，锡膏通过钢网板上的网孔将锡膏印刷到电路板上；
S3、元器件贴装：将完成步骤S2中的电路板送入贴片机(1)中进行贴片，将元器件准确安装至电路板的固定位置上；
S4、中间检查：检查电路板上元器件的极性、位置、数量；
S5、波峰(11)喷锡：将电路板安装至安装架(3)上，且在安装架(3)上设置有多个将元器件上的插脚露出于外的通孔，将安装架(3)放置于输送装置(4)上进行输送，且在输送装置(4)下方设置有喷锡池(6)，在喷锡池(6)上设置有用于将热液态锡喷射至电路板上的安装孔内与元器件上的插脚粘接的喷锡装置(7)；
S6、冷却固化：将喷锡后的电路板随输送装置(4)传送至冷却装置(12)中进行冷却，冷却装置(12)中冷却区温度呈递减设置；
S7、清洗：将粘接好的电路板上对人体有害的焊接残留物进行除去；
S8、检测：对粘接装好的电路板通过光学影像对比进行焊接质量和装配质量的检测。
2.根据权利要求1所述的印刷电路板贴片加工工艺，其特征在于：所述喷锡装置(7)包括设置于输送装置(4)下且呈凸台状设置的洗台(8)、设置于洗台(8)一端的喷锡管(9)以及设置于喷锡池(6)内且与喷锡管(9)连接的循环水(10)泵。
3.根据权利要求2所述的印刷电路板贴片加工工艺，其特征在于：在所述洗台(8)上设置有波峰(11)，多个所述波峰(11)呈排状设置，且均背离喷锡管(9)的方向倾斜设置。
4.根据权利要求2或3所述的印刷电路板贴片加工工艺，其特征在于：所述喷锡管(9)喷锡方向与输送装置(4)的传送方向相反。
5.根据权利要求1所述的印刷电路板贴片加工工艺，其特征在于：在所述输送装置(4)上设置有助焊剂喷射装置(5)，所述助焊剂喷射装置(5)设置于喷锡装置(7)的前端。
6.根据权利要求1所述的印刷电路板贴片加工工艺，其特征在于：所述步骤S6冷却固化中冷却装置(12)包括预冷区(13)、风冷区(14)以及自然冷却区(15)，所述预冷区(13)温度呈递减设置且温度范围为150℃～200℃，所述风冷区(14)的最低温度为10℃，所述自然冷却区(15)为室温。
7.根据权利要求6所述的印刷电路板贴片加工工艺，其特征在于：所述预冷区(13)包括预冷降温区和预冷保温区，所述预冷降温区的降温速度不大于3℃/S，所述预冷保温区的温度区间为150℃～160℃，所述预冷保温区的区间时间为120～180S。
8.根据权利要求7所述的印刷电路板贴片加工工艺，其特征在于：所述风冷区(14)的风冷速度不大于3℃/S，所述风冷区(14)的区间时间为50～190S。
9.根据权利要求1所述的印刷电路板贴片加工工艺，其特征在于：在电路板钻孔进入所述步骤S2印刷锡膏之间，对电路板进行热吹处理。
10.根据权利要求1所述的印刷电路板贴片加工工艺，其特征在于：所述锡膏的厚度为12mm。
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| CN107135614A (zh) | 2017-09-05 |
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Denomination of invention: Processing technology of printed circuit board mounting Effective date of registration: 20221227 Granted publication date: 20190125 Pledgee: Zhejiang Hangzhou Yuhang Rural Commercial Bank Co.,Ltd. Qiantang Sub branch Pledgor: HANGZHOU JESCOM ELECTRONIC TECHNOLOGY CO.,LTD. Registration number: Y2022980029346 |