CN109526155B - 一种焊点虚焊的制作方法 - Google Patents
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Abstract
一种焊点虚焊的制作方法，首先根据任务需求设计PCB版图，在PCB版图中需要制作虚焊的位置，按照预先计划设计出所需虚焊大小及形状的缺省结构，然后根据带有缺省结构的PCB版图生成得到印制电路板，焊接前抬高元器件，采用手工焊接、再流焊接或波峰焊等方式对印制电路板中的虚焊焊点进行焊接。
Description
技术领域
本发明涉及一种焊点虚焊的制作方法。
背景技术
印制板组装件中焊点的虚焊是质量关注的重点，而实现虚焊焊点的定量制作是开展虚焊研究及虚焊检测设备开发的前提。
目前虚焊焊点的制作多采用被动的方式实现，如在焊盘表面局部涂覆阻焊剂以改变可焊面积，或采用应变疲劳的方法在焊点内部制造出微裂纹。这些方法存在明显的局限性问题，体现在虚焊大小及形状的不可控，给虚焊的研究及定量检测分析造成困难。如对于在焊盘表面涂覆阻焊剂的方法来说，阻焊剂在焊盘上的漫流使涂覆部位的形状及大小发生改变，并且操作过程中对非涂覆部位可能造成污染，使虚焊的定量制作难以实现。而对于采用应变疲劳在焊点内部制造微裂纹的方法来说，微裂纹的产生及生长具有偶然随机的特性，不具备定量研究的基础。
发明内容
本发明解决的技术问题是：克服现有技术的不足，提供了一种焊点虚焊的制作方法，解决了定量条件下印制电路板焊点虚焊的制作问题，满足印制板组装件虚焊焊点研究及检测设备的开发需求。
本发明的技术解决方案是：一种焊点虚焊的制作方法，优化印制电路板上的焊盘结构，使焊盘包括具有可焊性的Cu层、不具有可焊性的缺省部分，然后制作印制电路板，并进行焊接完成焊点虚焊的制作。
所述的优化印制电路板上的焊盘结构的方法包括如下步骤：
步骤1：根据任务需求设计PCB版图；
步骤2：在PCB版图中需要制作虚焊的位置制作所需虚焊大小及形状的缺省结构，根据需要调整布线方向。
所述的缺省结构包括圆形、方形、扇形及其阵列。
所述的缺省大小为焊盘大小的0％至85％。
所述的进行焊接的方法为：
焊接前对元器件抬高0.2～0.4mm，并采用手工焊接、再流焊接或波峰焊对印制电路板中的虚焊焊点进行焊接。
所述的手工焊接时，用垫片垫在元器件与印制电路板间，然后用智能电烙铁对元器件进行焊接，焊接温度为260℃～320℃，焊接时间为2～3s。
所述的再流焊接时，使用丝网漏印焊锡膏，然后将底部粘有0.2～0.4mm厚度垫片的元器件贴片在焊盘上，按照再流焊接曲线进行焊接。
所述的波峰焊时，在元器件涂布贴片胶时插入垫片，贴片胶固化后进行波峰焊。
本发明与现有技术相比的优点在于：
(1)本发明与现有技术相比，可实现虚焊位置和虚焊大小的精确调控，通过设计具有特定大小和位置的缺省结构，相比在焊盘表面局部涂覆阻焊剂或采用应变疲劳的方式，可轻易实现虚焊部位为任意形状，虚焊大小可以为焊盘大小的0％至85％范围内变化，更容易实现虚焊的精确调控；
(2)本发明相比在焊盘表面局部涂覆阻焊剂的方式，通过设计焊盘缺省结构的方式不会导致焊盘其它部位的污染，对焊盘非虚焊部位的焊接质量无影响；
(3)本发明相比在焊盘表面局部涂覆阻焊剂或采用应变疲劳的方式，采用设计焊盘缺省结构的方式制作虚焊的效率更高，简单易行，采用涂覆阻焊剂的方式在阻焊剂固化之前需要对涂覆范围进行严密监控和反复修补，同样的，采用应变疲劳的方式产生虚焊裂纹需要非常长的时间和特定的设备，在成本效率方面有较大的缺陷；
(4)本发明在焊接过程中采取了特定措施，可以有效防止焊料在焊盘缺省上方坍塌形成粘连，保证虚焊气隙的存在。
附图说明
图1为表贴焊盘虚焊的缺省结构图；
图2为通孔焊盘虚焊的缺省结构图；
图3(a)为焊接高度0.2～0.4mm，形成虚焊气隙；(b)为焊接高度<0.2mm，焊料在焊盘缺省上方坍塌形成粘连，无明显气隙；
图4(a)为焊接前，印制电路板、元器件以及焊盘关系俯视图；(b)为焊接后的俯视图，左侧焊盘显示缺省结构面积相对焊盘面积占比过大时，焊料不能包覆虚焊上方。
具体实施方式
本发明通过优化印制电路板上的焊盘结构，在焊盘上设计具有特定大小和位置的缺省结构，使焊盘为具有可焊性的Cu层部分(及其表面可焊性保护层)和不具有可焊性的缺省部分(表面为阻焊层)，当焊料润湿焊盘时，在缺省处由于不润湿即形成虚焊。通过调整缺省结构的位置及大小，即可改变虚焊在焊盘上的位置及大小。根据液态金属在表面张力作用下表面积趋于变小的特性，缺省结构推荐为圆形及其阵列，也可以是方形、扇形、其它任意形状及其阵列，缺省大小可以为焊盘大小的0％至85％范围内变化。总之，通过改变焊盘上的缺省结构可实现焊盘上虚焊位置和虚焊大小的精确调控。本发明通过实践，在焊接过程中需要采取特定措施，防止焊料在焊盘缺省上方坍塌与底部缺省处的阻焊层表面接触形成粘连(见图3b，未采取措施的焊料在焊盘缺省上方坍塌形成粘连，无明显气隙，正常带气隙的虚焊焊点见图3a所示)，保证虚焊焊点的制作。
步骤1：根据任务需求设计PCB版图。
步骤2：在PCB版图中需要制作虚焊的位置，按照预先计划设计出所需虚焊大小及形状的缺省结构，缺省结构包括圆形及其阵列，也可以是方形、扇形、其它任意形状及其阵列，缺省大小可以为焊盘大小的0％至85％范围内变化，超出85％将可能导致无法形成完整的外层包覆(见图4的俯视图，图4示出了同一元器件左侧焊盘中缺省结构所占焊盘面积>85％的设计，右侧焊盘中缺省结构所占焊盘面积<85％的设计。图4a表示了焊接前，印制电路板、元器件以及焊盘关系(表贴焊点)，焊接后如图4b所示，左侧焊盘的缺省结构处过大，焊料不能包覆虚焊上方，而右侧焊盘缺省结构上方有焊料包覆，其剖面结构如图3a右侧焊点所示)。
步骤3：根据带有缺省结构的PCB版图生成得到印制电路板。
步骤4：制作表贴虚焊焊点时，焊接前需对表贴元器件抬高0.2～0.4mm(图3中所示的焊接高度h)。采用手工焊接、再流焊接或波峰焊方式对印制电路板中的表贴型的虚焊焊点进行焊接。手工焊接时，可用相应厚度的垫片垫在表贴元器件与印制电路板之间，使用智能电烙铁对元器件进行焊接，推荐焊接温度260℃～320℃，焊接时间2～3s；再流焊接时，使用丝网漏印焊锡膏(丝网焊盘开口按照无缺省结构的焊盘大小设计，推荐使用0.15～0.18mm较厚的丝网)，然后将底部粘有0.2～0.4mm厚度垫片的元器件贴片在焊盘上，按照相应成熟的再流焊接曲线进行焊接；波峰焊时，在元器件涂布贴片胶时插入合适厚度垫片，控制焊接高度0.2～0.4mm范围，贴片胶固化后进行波峰焊。
制作插装虚焊焊点时，插装元器件无需额外做抬高处理，采用手工焊接或波峰焊方式对印制电路板中的插装虚焊焊点进行焊接，焊接过程参照成熟的插装元器件的手工焊接或波峰焊的焊接参数进行。
焊接时，液态焊料润湿元器件引脚和印制电路板上的焊盘，而在缺省结构处由于不润湿将形成带一定高度的弧形穹顶区，即形成虚焊气隙。而当焊接高度不足时，元器件引脚和焊料将压迫弧形穹顶区，使上方焊料坍塌形成粘连，无虚焊气隙产生。因此，通过采取本专利所述的措施，可有效防止焊料在焊盘缺省上方坍塌形成粘连，完成虚焊焊点的制作。
印制电路板虚焊焊点包括表贴焊盘虚焊焊点和通孔焊盘虚焊焊点，主要有正常焊盘、缺省结构和导线部分构成，表贴焊盘虚焊结构和通孔焊盘虚焊结构分别如图1和图2所示，图1中由8个圆构成了一个虚焊阵列，图2中由3个扇形构成了一个虚焊阵列，与现有技术相比，本发明以一种简便易行的方式实现虚焊焊点大小和位置的精确调控。
本发明说明书中未作详细描述的内容属本领域技术人员的公知技术。
Claims (4)
1.一种焊点虚焊的制作方法，其特征在于方法为：优化印制电路板上的焊盘结构，使焊盘包括具有可焊性的Cu层、不具有可焊性的缺省部分，然后制作印制电路板，并进行焊接完成焊点虚焊的制作；
所述的优化印制电路板上的焊盘结构的方法包括如下步骤：
步骤1：根据任务需求设计PCB版图；
步骤2：在PCB版图中需要制作虚焊的位置制作所需虚焊大小及形状的缺省结构，根据需要调整布线方向；
所述的缺省结构包括圆形、方形、扇形及其阵列；
所述的缺省大小为焊盘大小的0％至85％；
所述的进行焊接的方法为：
焊接前对元器件抬高0.2～0.4mm，并采用手工焊接、再流焊接或波峰焊对印制电路板中的虚焊焊点进行焊接。
2.根据权利要求1所述的一种焊点虚焊的制作方法，其特征在于：所述的手工焊接时，用垫片垫在元器件与印制电路板间，然后用智能电烙铁对元器件进行焊接，焊接温度为260℃～320℃，焊接时间为2～3s。
3.根据权利要求1所述的一种焊点虚焊的制作方法，其特征在于：所述的再流焊接时，使用丝网漏印焊锡膏，然后将底部粘有0.2～0.4mm厚度垫片的元器件贴片在焊盘上，按照再流焊接曲线进行焊接。
4.根据权利要求1所述的一种焊点虚焊的制作方法，其特征在于：所述的波峰焊时，在元器件涂布贴片胶时插入垫片，贴片胶固化后进行波峰焊。
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