CN109451663B - 应用于通孔回流焊接的参数分析方法与分析系统 - Google Patents

Abstract

本发明提供应用于通孔回流焊接的参数分析方法与分析系统。所述方法包括：获取焊盘封装的设计数据、插装器件引脚的设计数据、以及辅助计算数据；利用所述焊盘封装的设计数据、所述插装器件引脚的设计数据、以及所述辅助计算数据，计算通孔回流焊接的相关参数。本发明的技术方案，基于科学、准确的数据来源来计算通孔回流焊接的相关技术参数，大大提高了技术参数的计算准确性和计算自动化程度，减轻了工作人员的负担，提高了技术参数的计算效率。

Description

应用于通孔回流焊接的参数分析方法与分析系统

技术领域

本发明涉及电子板级装配通孔器件焊接技术领域，特别是涉及应用于通孔回流焊接的参数分析方法与分析系统。

背景技术

通孔回流焊接技术(Through-hole Reflow)是一种将通孔器件用于SMT(SurfaceMount Technology)中的电子组装技术，其主要目的是完成通孔器件在SMT过程中的安装与焊接。如图1所示，现有通孔回流焊接技术的原理是：在PCB板完成贴片后，将一种安装有许多针管的钢网模板(Stencil Template)附于其表面；调整钢网模板的位置以使其针管与插装元件的过孔焊盘对齐；使用刮刀将钢网模板上的锡膏漏印到焊盘上；将插装元件安装于布满锡膏的通孔中；随针脚插入部分锡膏会被挤压出通孔；插装元件与贴片元件同时通过回流焊完成焊接。

在通孔回流焊接过程中，每个通孔焊点的锡膏需求量皆与PCB板厚度、通孔形状和尺寸、器件引脚形状和尺寸、器件引脚长度等数据有关。同样的钢网模板开口尺寸，由于印刷参数(刮刀速度、压力…)不同，所得到的印锡量也不同。要想计算出较为准确的锡膏用量和设计出合适的钢网开口尺寸，行业中已有通用的计算方式。然而，如何获取参与计算的参数数据却没有标准的操作方式。通常情况下，参与计算的参数数据常常由工作人员手动测量获得，又或者通过查阅相关的技术手册来获得，工作任务繁重、且难免会产生误差。当参与计算的数据不够准确时，势必会影响到最终的计算结果，从而导致各焊点锡膏用量不能准确计算、钢网开口不能准确设计等问题。

可见，现有技术难以满足电子板级组装通孔回流焊接技术对于高效率和高质量的要求。

发明内容

鉴于以上所述现有技术的缺点，本发明的目的在于提供应用于通孔回流焊接的参数分析方法与分析系统，用于解决现有技术中的以上问题。

为实现上述目的及其他相关目的，本发明提供一种应用于通孔回流焊接的参数分析方法，包括：获取焊盘封装的设计数据、插装器件引脚的设计数据、以及辅助计算数据；利用所述焊盘封装的设计数据、所述插装器件引脚的设计数据、以及所述辅助计算数据，计算通孔回流焊接的相关参数。

于本发明一实施例中，所述获取焊盘封装的设计数据，具体包括：获取所述焊盘封装的设计文件，并从中读取所述设计数据。

于本发明一实施例中，所述获取插装器件引脚的设计数据，具体包括：获取所述插装器件的模型数据或手册数据。

于本发明一实施例中，所述辅助计算数据包括：公共工艺数据。

于本发明一实施例中，所述计算在通孔回流焊接过程中的相关参数，具体包括：计算通孔焊点的焊料需求量、和/或计算通孔焊点对应的钢网模板的开口参数。

于本发明一实施例中，所述计算在通孔回流焊接过程中的相关参数，还包括：根据计算得到的通孔焊点的焊料需求量及其对应的钢网模板的开口参数，计算所述通孔焊点的焊料填充率。

于本发明一实施例中，所述方法还包括：读取当前钢网模板的开口设计数据；判断当前钢网模板的开口参数是否满足所述焊料填充率的需求指标；若否，则调整当前钢网模板的开口参数直至满足所述需求指标。

为实现上述目的及其他相关目的，本发明提供一种应用于通孔回流焊接的参数分析系统，包括：数据获取模块，用于获取焊盘封装的设计数据、插装器件引脚的设计数据、以及辅助计算数据；参数分析模块，用于利用所述焊盘封装的设计数据、所述插装器件引脚的设计数据、以及所述辅助计算数据，计算通孔回流焊接的相关参数。

为实现上述目的及其他相关目的，本发明提供一种存储介质，其中存储有计算机程序，所述计算机程序被处理器加载执行时，实现如上任一所述的应用于通孔回流焊接的参数分析方法。

为实现上述目的及其他相关目的，本发明提供一种电子设备，包括：处理器及存储器；其中，所述存储器用于存储计算机程序；所述处理器用于加载执行所述计算机程序，以使所述电子设备执行如上任一所述的应用于通孔回流焊接的参数分析方法。

如上所述，本发明的应用于通孔回流焊接的参数分析方法与分析系统，通过获取焊盘封装的设计数据、插装器件引脚的设计数据，并结合辅助计算数据来计算得到通孔回流焊接的相关技术参数，具有以下有益效果：基于科学、准确的数据来源来计算通孔回流焊接的相关技术参数，大大提高了技术参数的计算准确性和计算自动化程度，减轻了工作人员的负担，提高了技术参数的计算效率。

附图说明

图1显示为现有技术中的通孔回流焊接技术的原理示意图。

图2A显示为本发明一实施例中的应用于通孔回流焊接的参数分析方法的流程示意图。

图2B显示为本发明另一实施例中的应用于通孔回流焊接的参数分析方法的流程示意图。

图3显示为本发明一实施例中的应用于通孔回流焊接的参数分析系统的模块示意图。

图4显示为本发明一实施例中的电子设备的结构示意图。

元件标号说明

S21～S25 步骤

30 应用于通孔回流焊接的参数分析系统

31 数据获取模块

32 参数分析模块

41 总线

42 处理器

43 存储器

具体实施方式

以下通过特定的具体实例说明本发明的实施方式，本领域技术人员可由本说明书所揭露的内容轻易地了解本发明的其他优点与功效。本发明还可以通过另外不同的具体实施方式加以实施或应用，本说明书中的各项细节也可以基于不同观点与应用，在没有背离本发明的精神下进行各种修饰或改变。需说明的是，在不冲突的情况下，以下实施例及实施例中的特征可以相互组合。

需要说明的是，以下实施例中所提供的图示仅以示意方式说明本发明的基本构想，遂图式中仅显示与本发明中有关的组件而非按照实际实施时的组件数目、形状及尺寸绘制，其实际实施时各组件的型态、数量及比例可为一种随意的改变，且其组件布局型态也可能更为复杂。

参阅图2A，鉴于现有技术中没有科学、准确的方式来获取参与计算通孔回流焊接的技术参数的数据，导致计算结果不够精确、计算过程效率不高等问题，本发明实施例提供一种应用于通孔回流焊接的参数分析方法，从而满足电子板级组装通孔回流焊接技术对于高效率和高质量的要求。

本实施例的应用于通孔回流焊接的参数分析方法包括以下步骤：

S21：获取焊盘封装的设计数据、插装器件引脚的设计数据、以及辅助计算数据。

顾名思义，所谓的焊盘封装设计数据是指焊盘封装在设计时产生的规格数据，通常包括了焊盘封装的焊盘形状、焊盘尺寸、通孔形状、通孔尺寸等等。这些数据通常存储于焊盘封装的设计文件中，如：PCB设计文件、焊盘封装设计文件、或其他描述PCB焊盘封装尺寸的数据文件中。于本实施例中，本步骤通过获取焊盘封装的设计文件并读取其中的数据来获取焊盘封装的设计数据。

顾名思义，所谓的插装器件引脚设计数据是指插装器件在设计时产生的规格数据，通常包括插装器件的各个引脚的形状、尺寸等等。这些数据通常来自元器件模型或器件手册，例如：DFM(Design for manufacture，可制造性设计)的元件模型、其他描述器件引脚尺寸的数据、器件手册注明的器件引脚尺寸数据等。于本实施例中，本步骤通过获取插装器件的模型数据或手册数据来获得插装器件引脚的设计数据。需要说明的是，这些模型数据或手册数据可以是由人工查阅后主动录入的，但较为优选的，这些模型数据或手册数据预先被编辑为电子文件，从而能让本步骤直接从该电子文件中查找到相应的插装器件的引脚规格数据。

所谓的辅助计算数据实质上是一些公共工艺数据，例如包含：PCB板厚度、锡膏参数(锡膏焊料比、锡粉规格等)、印刷参数(刮刀压力、刮刀角度、刮刀速度等)。

S22：利用所述焊盘封装的设计数据、所述插装器件引脚的设计数据、以及所述辅助计算数据，计算通孔回流焊接的相关参数。

所谓的通孔回流焊接的相关参数，例如：计算通孔焊点的焊料需求量、计算通孔焊点对应的钢网模板的开口参数、通孔焊点的焊料填充率等，其中，开口参数包括：开口尺寸、厚度指标等，通孔焊点的焊料填充率由计算得到的通孔焊点的焊料需求量及其对应的钢网模板的开口参数计算得到。

以下结合表1示例详细介绍本实施例的实现过程。

表1

1)通过焊盘封装的设计数据可以得到焊盘封装通孔焊盘的数量，如表1的Pin#列所示，显示为焊盘封装包括1～10个通孔焊盘；

2)通过焊盘封装的设计数据可以得到焊盘封装每个焊盘的规格，如表1的Pads列所示的焊盘形状、焊盘长度、焊盘宽度，以及通孔规格，如表1的Holes列所示的通孔形状、通孔长度、通孔宽度；

需要说明的是，Shape列中的R代表矩形、C代表圆形，对于通孔而言，其仅有直径而没有宽度；本领域技术人员应当知晓，表1仅作为示例且不能限制本发明，在实际应用中通孔器件并不限于表1所涉及的矩形、圆形，其还可能为其他形状，如椭圆等；

3)通过插装器件引脚的设计数据可以得到该插装器件每个引脚的规格，如表1的Pins列所示的引脚形状、引脚长度、引脚宽度、引脚高度；

4)通过公共工艺参数可以得到PCB板厚度和印刷参数等数据；

5)利用1)～4)的数据可以计算得到钢网模板的填充体积，进而再得到钢网模板的开口体积；

值得注意的是，步骤5)计算得到的是较为理想的钢网模板的开口体积，该开口体积指导完成开口设计，除此之外，步骤5)还可以计算得到每个通孔焊点理想的锡膏体积、当前钢网模板开口的焊料填充率等；

需要说明的是，如何根据1)～4)的数据计算得到钢网模板的填充体积属于本领域技术人员的公知常识，具体可参阅《IPC-7525Stencil Design Guidelines》等技术文件来实施，以下列出部分用到的计算公式，便不再对计算的详细过程展开介绍：

填充体积＝通孔体积–引脚体积

通孔体积＝孔横截面积*PCB厚度

引脚体积＝引脚横截面积*PCB中的引脚长度

焊料体积＝锡膏体积*锡膏焊料比

锡膏体积＝开口体积*锡膏印刷转移率

开口体积＝开口面积*开口厚度

焊料填充率＝(焊料体积-T焊盘上锡量-B焊盘上锡量)/填充体积

注：以上行业公式在实际使用中，可以加入一些实际的工艺修正系数。

参阅图2B，在另一实施例中，进一步地，所述应用于通孔回流焊接的参数分析方法在步骤S22之后，还包括如下步骤：

S23：读取当前钢网模板的开口设计数据。

钢网模板的开口设计数据中包含开口形状、开口尺寸、开口厚度、开口是否在通孔上等，其来源包括但不限于：来自钢网模板开口设计数据或其他包含钢网开口参数的数据、由先前利用前述步骤5)计算得到的钢网开口参数数据。

S24：判断当前钢网模板的开口参数是否满足所述焊料填充率的需求指标。

S25：若判断结果为否，则调整当前钢网模板的开口参数直至满足所述需求指标。

通过步骤5)得到的分析结果不断修正当前钢网模板的开口参数，以使当前钢网模板的开口参数达到最佳技术指标。

值得说明的是，前述实施例的方法除了可以应用于计算焊点锡膏用量的场景、设计钢网开口的场景，还可以应用于通孔焊接检查场景中。现阶段，通孔焊接检查通常采用自动X光检查方式，得到通孔焊点实际的焊料体积后计算出焊料填充率。可见，在目前的通孔焊接检查中，焊料体积的获取同样存在不够精确的问题。由于焊点检查也需要得到相关的焊点技术参数，所以通过本发明的方法便可以通过科学、准确的数据来计算得到相关的焊点技术参数，从而为通孔焊接检测提供基准依据。

实现上述各方法实施例的全部或部分步骤可以通过计算机程序相关的硬件来完成。基于这样的理解，本发明还提供一种计算机程序产品，包括一个或多个计算机指令。所述计算机指令可以存储在计算机可读存储介质中。所述计算机可读存储介质可以是计算机能够存储的任何可用介质或者是包含一个或多个可用介质集成的服务器、数据中心等数据存储设备。所述可用介质可以是磁性介质(如：软盘、硬盘、磁带)、光介质(如：DVD)、或者半导体介质(如：固态硬盘Solid State Disk(SSD))等。

参阅图3，本实施例提供一种应用于通孔回流焊接的参数分析系统30，作为一款软件搭载于电子设备中，以在运行时执行前述方法实施例所述的应用于通孔回流焊接的参数分析方法。由于本系统实施例的技术原理与前述方法实施例的技术原理相似，因而不再对同样的技术细节做重复性赘述。

本实施例应用于通孔回流焊接的参数分析系统30具体包括：数据获取模块31、参数分析模块32。数据获取模块31用于执行前述方法实施例介绍的步骤S21，参数分析模块32用于执行前述方法实施例介绍的步骤S22。

在另一实施例中，数据获取模块31还用于读取当前钢网模板的开口设计数据，参数分析模块32还用于判断当前钢网模板的开口参数是否满足所述焊料填充率的需求指标，并在判断结果为否时调整当前钢网模板的开口参数直至满足所述需求指标。

本领域技术人员应当理解，图3实施例中的各个模块的划分仅仅是一种逻辑功能的划分，实际实现时可以全部或部分集成到一个或多个物理实体上。且这些模块可以全部以软件通过处理元件调用的形式实现，也可以全部以硬件的形式实现，还可以部分模块通过处理元件调用软件的形式实现，部分模块通过硬件的形式实现。例如，参数分析模块32可以为单独设立的处理元件，也可以集成在某一个芯片中实现，此外，也可以以程序代码的形式存储于存储器中，由某一个处理元件调用并执行参数分析模块32的功能。其它模块的实现与之类似。这里所述的处理元件可以是一种集成电路，具有信号的处理能力。在实现过程中，上述方法的各步骤或以上各个模块可以通过处理器元件中的硬件的集成逻辑电路或者软件形式的指令完成。

参阅图4，本实施例提供一种电子设备，电子设备可以是台式机、便携式电脑、智能手机等设备。详细的，电子设备至少包括通过总线41连接的：处理器42、存储器43，其中，存储器43用于存储计算机程序，处理器42用于执行存储器43存储的计算机程序，以执行前述方法实施例中的全部或部分步骤。

上述提到的系统总线可以是外设部件互连标准(Peripheral PomponentInterconnect，简称PCI)总线或扩展工业标准结构(Extended Industry StandardArchitecture，简称EISA)总线等。该系统总线可以分为地址总线、数据总线、控制总线等。为便于表示，图中仅用一条粗线表示，但并不表示仅有一根总线或一种类型的总线。通信接口用于实现数据库访问装置与其他设备(例如客户端、读写库和只读库)之间的通信。存储器可能包含随机存取存储器(Random Access Memory，简称RAM)，也可能还包括非易失性存储器(non-volatile memory)，例如至少一个磁盘存储器。

上述的处理器可以是通用处理器，包括中央处理器(Central Processing Unit，简称CPU)、网络处理器(Network Processor，简称NP)等；还可以是数字信号处理器(Digital Signal Processing，简称DSP)、专用集成电路(Application SpecificIntegrated Circuit，简称ASIC)、现场可编程门阵列(Field－Programmable Gate Array，简称FPGA)或者其他可编程逻辑器件、分立门或者晶体管逻辑器件、分立硬件组件。

综上所述，本发明的应用于通孔回流焊接的参数分析方法与分析系统，基于科学、准确的数据来源来计算通孔回流焊接的相关技术参数，大大提高了技术参数的计算准确性和计算自动化程度，减轻了工作人员的负担，提高了技术参数的计算效率。所以，本发明有效克服了现有技术中的种种缺点而具高度产业利用价值。

上述实施例仅例示性说明本发明的原理及其功效，而非用于限制本发明。任何熟悉此技术的人士皆可在不违背本发明的精神及范畴下，对上述实施例进行修饰或改变。因此，举凡所属技术领域中具有通常知识者在未脱离本发明所揭示的精神与技术思想下所完成的一切等效修饰或改变，仍应由本发明的权利要求所涵盖。

Claims (6)

1.一种应用于通孔回流焊接的参数分析方法，其特征在于，包括：

获取焊盘封装的设计文件，并从中读取所述焊盘封装的设计数据；获取插装器件的模型数据或手册数据，并从中读取插装器件引脚的设计数据；获取辅助计算数据；

利用所述焊盘封装的设计数据、所述插装器件引脚的设计数据、以及所述辅助计算数据，计算通孔回流焊接的焊料填充率；

读取当前钢网模板的开口设计数据；

判断当前钢网模板的开口参数是否满足所述焊料填充率的需求指标；

若否，则调整当前钢网模板的开口参数直至满足所述需求指标。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述辅助计算数据包括：公共工艺数据。

3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述计算在通孔回流焊接过程中的焊料填充率，具体包括：

计算通孔焊点的焊料需求量和所述通孔焊点所对应的钢网模板的开口参数；

根据计算得到的通孔焊点的焊料需求量及其对应的钢网模板的开口参数，计算所述通孔焊点的焊料填充率。

4.一种应用于通孔回流焊接的参数分析系统，其特征在于，包括：

数据获取模块，用于获取焊盘封装的设计文件，并从中读取所述焊盘封装的设计数据；获取插装器件的模型数据或手册数据，并从中读取插装器件引脚的设计数据；获取辅助计算数据；

参数分析模块，用于利用所述焊盘封装的设计数据、所述插装器件引脚的设计数据、以及所述辅助计算数据，计算通孔回流焊接的焊料填充率；读取当前钢网模板的开口设计数据；判断当前钢网模板的开口参数是否满足所述焊料填充率的需求指标；若否，则调整当前钢网模板的开口参数直至满足所述需求指标。

5.一种存储介质，其中存储有计算机程序，其特征在于，所述计算机程序被处理器加载执行时，实现如权利要求1至3中任一所述的应用于通孔回流焊接的参数分析方法。

6.一种电子设备，其特征在于，包括：处理器及存储器；其中，所述存储器用于存储计算机程序；

所述处理器用于加载执行所述计算机程序，以使所述电子设备执行如权利要求1至3中任一所述的应用于通孔回流焊接的参数分析方法。

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