CN108337821A - 一种电路板的焊接方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种电路板焊接方法,包括:(1)检查PCB板焊盘的可焊性以及元器件的共面性,其中PCB板分为A面和B面,设计针孔漏印模板;(2)清洗电路板,采用针孔漏印模板或注射器为A面通孔插装元器件施加焊膏;(3)进行A面贴片后,使用固定治具,进行A面再焊接;(4)B面印刷表面贴装元器件焊膏;(5)B面采用针孔漏印模板印刷通孔元器件焊膏;(6)进行B面贴片后,B面插装通孔元器件;(7)使用固定治具进行B面再焊接;(8)检查是否存在不合格焊点,及时补焊;(9)全部焊接完成后,检查PCB板是否发生扭曲作为合格性检查标准,若发生扭曲分析成因,克服缺陷后再次焊接;对于无法克服的缺陷弃置不应用于生产。
Description
技术领域
本发明涉及焊接测试领域,特别是涉及PCB板的焊接方法。
背景技术
印刷电路板(PCB),是电子产品中电路元件和器件的支撑件,PCB焊接质量对于电子产品影响巨大。随着电子技术的飞速发展,PCB的密度越来越高,分层越来越多,而且出现了同时包含表面贴装元器件和通孔元器件的混装电路板,电路板的组装工艺越来越复杂,现有技术中存在如下几种方法:
(1)手工焊接:采用手工作业方式,用电烙铁或者其他加热工具融化焊丝实现元器件管脚与PCB板焊盘的连接,手工焊接投资少,产品换线快,工艺成熟,对焊接人员要求低,焊接灵活,实用面广,理论上讲,任何需要用焊锡来连接的两点或两点以上的金属接触点均可以采用该方法完成电气连接,无需专用工装夹具,适于所有表贴件、通孔件、线缆、线束、接线柱等;然而其也存在焊接质量不稳定并难以控制,效率低,制造成本高,仅适合小批量多品种产品生产的缺点。
(2)波峰焊接,用于传统组装工艺中,先是用表面贴装技术(SMT,Surface MountTechnology)完成表面贴装器件的焊接,再使用通孔插装技术(THT,Through HoleTechnology)插装通孔元器件,最后通过波峰焊接完成印制板的组装,然而这种焊接工艺对PCB的设计布局要求较高,首先是B面元器件不能安放较高高度的表面贴装元器件,其次,B面元器件的安放位置需要将表贴元件与通孔元件尽量分开放置,否则容易出现漏焊、少锡或者焊点润湿不良的缺陷,并且波峰焊接设备一次性投资和使用成本极高。
(3)选择性焊接,属于一种特殊形式的波峰焊,可以为每一个焊接点量身定制焊接参数,设备分为电路板移动焊炉不动以及电路板不动焊炉移动两种形式,其使用灵活,焊接质量高,前期投资大胆试运行成本低,可以解决热容量较大器件的焊接问题以及特厚电路板通孔元器件焊接时焊锡过孔率问题,但是焊接速度慢,生产效率低。
(4)预成型焊料,将轧制的焊料带冲压成期望的尺寸,进而按要求制成不同的形状和大小,组装时在插装部位印刷焊料,将预成型焊料片贴装在焊膏中,然后插装通孔元器件进行再流焊,优点在于解决了焊膏施放量问题,缺点在于难以进行高密度组装。
(5)焊接机器人,能够实现自动送锡焊接电子元器件的设备,可采用传统烙铁或者无接触的激光焊接,焊接原理与手工焊接方式类似,因此,焊接速度慢,生产效率低,需要设计专用夹具的缺点显现。
由此可见,目前还没有一项技术可以同时将通孔元器件和贴片元器件组成的混装电路板高质量的完成焊接,缺乏后续质检程序和补救措施,而且没有针对元器件的不同类型进行针对性焊接,效果不佳。
发明内容
本发明的目的在于提供一种电路板焊接方法,包括如下步骤:
(1)检查PCB板焊盘的可焊性以及元器件的共面性,其中PCB板分为A面和B面,设计针孔漏印模板,使得适量焊膏可以施加到通孔元器件的通孔焊盘上,所述模板为电铸模板或激光制作模板,所述模板窗口尺寸等于PCB焊盘尺寸或稍小于焊盘尺寸,从而保证锡膏的漏印量达到80%以上;
(2)清洗电路板,采用针孔漏印模板或注射器为A面通孔插装元器件施加焊膏;
(3)进行A面贴片后,使用固定治具,进行A面再焊接;
(4)B面印刷表面贴装元器件焊膏;
(5)B面采用针孔漏印模板印刷通孔元器件焊膏;
(6)进行B面贴片后,B面插装通孔元器件;
(7)使用固定治具进行B面再焊接;
(8)检查是否存在不合格焊点,及时补焊;
(9)全部焊接完成后,检查PCB板是否发生扭曲作为合格性检查标准,若发生扭曲分析成因,克服缺陷后再次焊接;对于无法克服的缺陷弃置不应用于生产。
优选的,所述焊膏为焊料粉末直径小且抗坍落型锡铅共晶焊膏。
优选的,对于引线密度小且引线直径大的混装PCB板,所述步骤(2)和(5)的焊膏施加方式为采用局部增厚模板和橡胶刮刀完成一次印刷,所述局部增厚模板中需焊料较多部分厚度为0.4mm,焊料较少部分厚度为0.2mm,以满足各焊点的焊膏量要求。
优选的,对于引线密度大且引线直径小的混装PCB板,所述步骤(2)和(5)的焊膏施加方式为采用二次印刷焊膏工艺,分别采用两级焊膏,同时在第二次印刷用模板背面正对表面贴装焊盘处刻蚀深度大于两部分焊料厚度差的凹槽。
优选的,所述步骤(3)和(7)在汽相炉内完成,所述汽相炉根据温度分为四个功能区,分别为预热区、保温区、再流区和冷却区,将混装PCB板放入已经设置好温度的汽相炉内,依次经过四个功能区完成焊接,每个功能区存在2-3个不同的温度范围,整个汽相炉形成9个温度区。
优选的,所述预热区选择性对焊接式SMA接头充分预热,焊料覆盖整个焊盘,形成凹形焊锡轮廓线。
优选的,每隔4小时对所述汽相炉采用温度测试仪校准温度,保证焊接温度控制在300-320摄氏度之间。
优选的,所述步骤(8)补焊次数小于3次。
优选的,所述步骤(9)PCB扭曲的成因包括:a)PCB本身原材料选用了Tg值较低的材料,承受的加工温度过高引起的;b)两种元件在PCB板上分布不均匀从而造成PCB热应力过大;c)连接器和插座外形过大;d)A面或B面铜箔保留过大而另一面铜箔保留过少引起的两面收缩不均匀边形。
优选的,所述步骤(9)的克服缺陷措施包括:a)减少贴片压力,实时监测锡膏是否会被挤压到焊盘外而导致的锡膏增多;b)调整模板窗口与焊盘尺寸比为0.95-1之间,确保锡膏印刷后不漫流;c)重新设计PCB板保证双面铜箔面积均衡,在没有电路的地方布置网络形式钢材从而增加PCB板的刚度;d)贴片前再次对PCB板进行4小时以上的105摄氏度预热。
根据下文结合附图对本发明具体实施例的详细描述,本领域技术人员将会更加明了本发明的上述以及其他目的、优点和特征。
附图说明
后文将参照附图以示例性而非限制性的方式详细描述本发明的一些具体实施例。附图中相同的附图标记标示了相同或类似的部件或部分。本领域技术人员应该理解,这些附图未必是按比例绘制的。本发明的目标及特征考虑到如下结合附图的描述将更加明显,附图中:
附图1为根据本发明实施例的电路板焊接方法流程图;
附图2为根据本发明实施例的一次印刷所用局部增厚模板结构示意图;
附图3为根据本发明实施例的二次印刷所用模板结构示意图。
具体实施方式
本实施例的应用背景在于焊接环氧树脂玻璃纤维布覆铜板的印刷电路板,厚度为1.6,并且因为采用锡铅自流焊工艺,要求插装元器件在235摄氏度高温下可以承受1分钟以上焊接过程。根据附图1实施例中电路板焊接方法,包括如下步骤:
(1)检查PCB板焊盘的可焊性以及元器件的共面性,其中PCB板分为A面和B面,设计针孔漏印模板,使得适量焊膏可以施加到通孔元器件的通孔焊盘上,所述模板为电铸模板或激光制作模板,所述模板窗口尺寸等于PCB焊盘尺寸或稍小于焊盘尺寸,从而保证锡膏的漏印量达到80%以上,焊膏为焊料粉末直径小且抗坍落型锡铅共晶焊膏,一般为丝状焊料,焊料丝直径应与焊点大小匹配,如果选用纯树脂基钎剂或者中等活性的树脂基钎剂,则使用含有Sn63以及Pb37的成分的焊料,钎剂类型为纯树脂型单芯丝状焊料,此外,助焊剂含量控制在9.5%-10.5%,当采用电铸模板时,锡膏中的锡粉粒径为3#,当采用激光模板时可选4#;
(2)清洗电路板,采用针孔漏印模板或注射器为A面通孔插装元器件施加焊膏,对于引线密度小且引线直径大的混装PCB板,焊膏施加方式为采用局部增厚模板和橡胶刮刀完成一次印刷,所述局部增厚模板中需焊料较多部分厚度为0.4mm,焊料较少部分厚度为0.2mm,以满足各焊点的焊膏量要求;对于引线密度大且引线直径小的混装PCB板,焊膏施加方式为采用二次印刷焊膏工艺,分别采用两级焊膏,同时在第二次印刷用模板背面正对表面贴装焊盘处刻蚀深度大于两部分焊料厚度差的凹槽;
(3)进行A面贴片后,使用固定治具,进行A面再焊接;
(4)B面印刷表面贴装元器件焊膏;
(5)B面采用针孔漏印模板印刷通孔元器件焊膏,对于引线密度小且引线直径大的混装PCB板,焊膏施加方式为采用局部增厚模板和橡胶刮刀完成一次印刷,参见图2,局部增厚模板中需焊料较多部分厚度为0.4mm,焊料较少部分厚度为0.2mm,以满足各焊点的焊膏量要求;对于引线密度大且引线直径小的混装PCB板,焊膏施加方式为采用二次印刷焊膏工艺,参见图3,分别采用两级焊膏,同时在第二次印刷用模板背面正对表面贴装焊盘处刻蚀深度大于两部分焊料厚度差的凹槽;
(6)进行B面贴片后,B面插装通孔元器件;
(7)使用固定治具进行B面再焊接;
(8)检查是否存在不合格焊点,及时补焊,补焊次数小于3次;
(9)全部焊接完成后,检查PCB板是否发生扭曲作为合格性检查标准,若发生扭曲分析成因,克服缺陷后再次焊接;对于无法克服的缺陷弃置不应用于生产,PCB扭曲的成因包括:a)PCB本身原材料选用了Tg值较低的材料,承受的加工温度过高引起的;b)两种元件在PCB板上分布不均匀从而造成PCB热应力过大;c)连接器和插座外形过大;d)A面或B面铜箔保留过大而另一面铜箔保留过少引起的两面收缩不均匀边形;相应的,克服缺陷措施包括:a)减少贴片压力,实时监测锡膏是否会被挤压到焊盘外而导致的锡膏增多;b)调整模板窗口与焊盘尺寸比为0.95-1之间,确保锡膏印刷后不漫流;c)重新设计PCB板保证双面铜箔面积均衡,在没有电路的地方布置网络形式钢材从而增加PCB板的刚度;d)贴片前再次对PCB板进行4小时以上的105摄氏度预热。。
步骤(3)和(7)在汽相炉内完成,所述汽相炉根据温度分为四个功能区,分别为预热区、保温区、再流区和冷却区,预热区选择性对焊接式SMA接头充分预热,焊料覆盖整个焊盘,形成凹形焊锡轮廓线,预热一方面使得丝状焊料中的树脂芯钎剂活性充分发挥,避免PCB通过焊锡时,影响PCB的润湿和焊点的形成,另外,使得PCB在焊接前达到一定温度从而避免受到热冲击发生形变。将混装PCB板放入已经设置好温度的汽相炉内,依次经过四个功能区完成焊接,每个功能区存在2-3个不同的温度范围,整个汽相炉形成9个温度区,分别为温区1上温区125摄氏度,下温区125摄氏度;温区2上温区145摄氏度,下温区145摄氏度;温区3上温区155摄氏度,下温区155摄氏度;温区4上温区165摄氏度,下温区165摄氏度;温区5上温区170摄氏度,下温区170摄氏度;温区6上温区190摄氏度,下温区190摄氏度;温区7上温区200摄氏度,下温区200摄氏度;温区8上温区220摄氏度,下温区215摄氏度;温区9上温区235摄氏度,下温区235摄氏度。每隔4小时对所述汽相炉采用温度测试仪校准温度,保证焊接温度控制在300-320摄氏度之间,焊接温度过低,焊料的扩展率、润湿性能变差,焊盘或元器件的焊端润湿不充分,会产生虚焊、拉尖、桥接的缺陷,焊接温度过高会加速焊盘以及元器件引脚和焊料的氧化,也容易产生虚焊。不但温度曲线符合标准,升温速度,保温时间和峰值温度控制在一定范围内。
采用本实施例的焊接方法,可以高质量的焊接混装电路PCB板,克服了现有技术锡球多,焊盘设计对焊接质量的影响较大,芯吸现象以及PCB扭曲对于整个焊接质量的影响,试验证明焊接质量非常高。
虽然本发明已经参考特定的说明性实施例进行了描述,但是不会受到这些实施例的限定而仅仅受到附加权利要求的限定。本领域技术人员应当理解可以在不偏离本发明的保护范围和精神的情况下对本发明的实施例能够进行改动和修改。
Claims (10)
1.一种电路板焊接方法,其特征在于包括如下步骤:
(1)检查PCB板焊盘的可焊性以及元器件的共面性,其中PCB板分为A面和B面,设计针孔漏印模板,使得适量焊膏可以施加到通孔元器件的通孔焊盘上,所述模板为电铸模板或激光制作模板,所述模板窗口尺寸等于PCB焊盘尺寸或稍小于焊盘尺寸,从而保证锡膏的漏印量达到80%以上;
(2)清洗电路板,采用针孔漏印模板或注射器为A面通孔插装元器件施加焊膏;
(3)进行A面贴片后,使用固定治具,进行A面再焊接;
(4)B面印刷表面贴装元器件焊膏;
(5)B面采用针孔漏印模板印刷通孔元器件焊膏;
(6)进行B面贴片后,B面插装通孔元器件;
(7)使用固定治具进行B面再焊接;
(8)检查是否存在不合格焊点,及时补焊;
(9)全部焊接完成后,检查PCB板是否发生扭曲作为合格性检查标准,若发生扭曲分析成因,克服缺陷后再次焊接;对于无法克服的缺陷弃置不应用于生产。
2.根据权利要求1所述的一种电路板焊接方法,其特征在于所述焊膏为焊料粉末直径小且抗坍落型锡铅共晶焊膏。
3.根据权利要求1所述的一种电路板焊接方法,其特征在于对于引线密度小且引线直径大的混装PCB板,所述步骤(2)和(5)的焊膏施加方式为采用局部增厚模板和橡胶刮刀完成一次印刷,所述局部增厚模板中需焊料较多部分厚度为0.4mm,焊料较少部分厚度为0.2mm,以满足各焊点的焊膏量要求。
4.根据权利要求1所述的一种电路板焊接方法,其特征在于对于引线密度大且引线直径小的混装PCB板,所述步骤(2)和(5)的焊膏施加方式为采用二次印刷焊膏工艺,分别采用两级焊膏,同时在第二次印刷用模板背面正对表面贴装焊盘处刻蚀深度大于两部分焊料厚度差的凹槽。
5.根据权利要求1所述的一种电路板焊接方法,其特征在于所述步骤(3)和(7)在汽相炉内完成,所述汽相炉根据温度分为四个功能区,分别为预热区、保温区、再流区和冷却区,将混装PCB板放入已经设置好温度的汽相炉内,依次经过四个功能区完成焊接,每个功能区存在2-3个不同的温度范围,整个汽相炉形成9个温度区。
6.根据权利要求5所述的一种电路板焊接方法,其特征在于所述预热区选择性对焊接式SMA接头充分预热,焊料覆盖整个焊盘,形成凹形焊锡轮廓线。
7.根据权利要求5所述的一种电路板焊接方法,其特征在于每隔4小时对所述汽相炉采用温度测试仪校准温度,保证焊接温度控制在300-320摄氏度之间。
8.根据权利要求1所述的一种电路板焊接方法,其特征在于所述步骤(8)补焊次数小于3次。
9.根据权利要求1所述的一种电路板焊接方法,其特征在于所述步骤(9)PCB扭曲的成因包括:a)PCB本身原材料选用了Tg值较低的材料,承受的加工温度过高引起的;b)两种元件在PCB板上分布不均匀从而造成PCB热应力过大;c)连接器和插座外形过大;d)A面或B面铜箔保留过大而另一面铜箔保留过少引起的两面收缩不均匀边形。
10.根据权利要求9所述的一种电路板焊接方法,其特征在于所述步骤(9)的克服缺陷措施包括:a)减少贴片压力,实时监测锡膏是否会被挤压到焊盘外而导致的锡膏增多;b)调整模板窗口与焊盘尺寸比为0.95-1之间,确保锡膏印刷后不漫流;c)重新设计PCB板保证双面铜箔面积均衡,在没有电路的地方布置网络形式钢材从而增加PCB板的刚度;d)贴片前再次对PCB板进行4小时以上的105摄氏度预热。
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Denomination of invention: A method of soldering a circuit board Effective date of registration: 20220916 Granted publication date: 20190816 Pledgee: Bank of China Limited by Share Ltd. Cangzhou branch Pledgor: HANTONG (CANGZHOU) ELECTRONICS Co.,Ltd. Registration number: Y2022110000220 |