CN110944462A - 一种设有金属弹片开关的pcb电路板焊接方法及制品 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种设有金属弹片开关的PCB制备方法，包括以下步骤：S1、制备板载开关的金属开关弹片、金属触片；S2、在联排式PCB基板上铺设贴片式电子元器件；S3、插装金属开关弹片；S4、固定金属开关弹片；S5、波峰焊接及热风焊接，一次性完成全部元器件的焊接，冷却，送出焊机，得到设有板载金属开关弹片开关的联排式PCB开关板。本发明还公开了采用上述方法制备的PCB开关板。本发明可对联排式PCB基本加工，实现对SMT、THT元器件的自动化布设并一次性完成全部元器件的焊接，使加工效率大幅提升10倍以上、且质量稳定，大幅提高了自动化水平和降低制造成本。

Description

一种设有金属弹片开关的PCB电路板焊接方法及制品

技术领域

本发明涉及PCB技术领域，具体涉及一种设有金属弹片开关的PCB电路板焊接方法及制品。

背景技术

PCB(Printed Circuit Board)，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。由于它是采用电子印刷术制作的，故被称为“印刷”电路板。印制板从单层发展到双面、多层和挠性，并且仍旧保持着各自的发展趋势。由于不断地向高精度、高密度和高可靠性方向发展，不断缩小体积、减少成本、提高性能，使得印制板在未来电子设备的发展工程中，仍然保持着强大的生命力。

现有技术中，表面贴装技术(SMT)和插入式封装技术(THT)是电子元器件焊接装配到PCB板上两种最常用的组装和焊接技术。目前各自独立进行，其各有优劣。

对于一些特定用途的PCB电路板来说，尤其是一些小型、微型电子电器的PCB电路板，其往往既有体积较小的SMT元器件，又有体积较大的THT元器件，此时，对PCB电路板的组装及焊接工艺就提出了较大的挑战。

在一些具有代表性的小型、微型电子电器PCB电路板的制造过程中，经常需要将机械式的金属开关弹片电路开关集成在PCB电路板上，以减少其元器件数量和缩小体积。

现有技术中，将体积较大、且向左右两侧空间伸展翅型金属开关，集成到具有SMT元器件的PCB电路板上的制造过程，均是采用手工加工方式，目前遇到了诸多工艺问题，包括插接、空间定位和焊接都是手工完成，难以实现自动化生产。目前采用的半自动化加工工序为：先进行SMT加工，然后再通过手工工艺进行金属开关弹片的插接及焊接，具体工序为：采用手工将弹片引脚插入PCB通孔、然后手工逐一焊接；每次焊接1片，分为三步：手工插接和焊接金属开关弹片、手工插接和焊接金属触片、手工插接及焊接其他穿孔式电子元器件。由于其体积大、定位难，无法使用SMP或THT波峰焊，手工逐一焊接使加工效率低下、且误差大、质量稳定性较差，良品率较低且波动较大。

同时，现有的小型、微型电子电器的PCB电路板，本身体积较小，现有技术中均是单片加工，不能一次性对其进行联排加工，使加工效率低、成本高。

发明内容

本发明的目的在于提供一种设有金属弹片开关的PCB电路板焊接方法及制品，其采用SMT+THT机器焊接技术和联排加工技术，以解决上述背景技术中提出的问题。

为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：

一种设有金属弹片开关的PCB制备方法，其特征在于，包括以下步骤：

S1、制备板载开关的金属开关弹片、金属触片：该金属开关弹片为穿孔式金属构件，其包括设置在中部的一对插脚及分别向两侧伸出的翅片，该翅片的末端到达金属触片的正上方；该金属触片为圆柱形直插式金属构件，其下部设有插脚；二者相互配合、形成板载金属开关弹片式常开开关；

S2、在联排式PCB基板上铺设贴片式电子元器件：将PCB板装在夹具上，将贴片式电子元器件，装入料带，用贴片机分别依次布设到联排式PCB基板上；

S3、插装金属开关弹片：使用机械手夹持金属开关弹片，调整金属开关弹片方向和引脚的位置与联排式PCB基板预留的引脚插孔相对应、然后依次将各引脚插入到对应的插孔中，并通过两引脚之间的弹性力将该金属开关弹片固定在PCB基板上；所述金属开关弹片的翅片末端伸出到金属触片的正上方；同时用机械手将直插式金属触片、其他穿孔式电子元器件，分别设置在联排式PCB基板上；

S4、固定金属开关弹片：在PCB基板及焊机夹具的正上方设置一压盖网，该压盖网将PCB基板上的多个金属开关弹片固定在相同的高度上、同时采用预紧力将其翅片精确的设置在设定的空间位置上，并确保其在焊接过程中不发生位移；

S5、波峰焊接及热风焊接：将夹具连同联排PCB基板、金属开关弹片、金属触片一起放置在传送导轨上，喷涂助焊剂，送入波峰焊机、预热、波峰焊，然后向PCB板通入热风、完成SMT焊接，一次性完成全部元器件的焊接，冷却，送出焊机，放入专用运输箱，得到设有板载金属开关弹片开关的联排式PCB开关板；

S6、检测：全部焊接完成后，检查联排式PCB基板的各元器件的焊接质量是否合格，合格的进入下一步，不合格的进行补焊；

S7、分拆入库：将检测合格的联排的PCB基板，拆除压盖网、夹具后，拆分为单片PCB开关板。

所述步骤S4中焊机夹具上设有支架，所述的压盖网设置在该支架上；所述压盖网上设有用于容置所述金属开关弹片翅片的多个限位槽，该翅片嵌入该限位槽中被精确定位，并避免其在传送及焊接过程中发生位移。

一种实施前述方法制备的设有金属弹片开关的PCB板，其特征在于：其由一次性完成焊接的金属开关弹片、金属触片及贴片式电子元器件的联排式PCB板分拆而成；每一PCB开关板上，均设有PCB基板，该基板上设有多个贴片式电子元器件，以及多个引脚插孔；该基板上还设有至少一金属触片、一金属开关弹片；所述金属开关弹片为翅型结构，设有一对引脚及向两侧伸出的翅片，其所述PCB基板引脚插入该引脚插孔中并被固定；所述翅片延伸到所述金属触片的正上方；所述的金属开关弹片与金属触片构成常开式金属弹片开关，当金属开关弹片受到压力时与所述的金属触片接触、电性连接，接通对应的功能电路；当压力消失时，金属开关弹片与所述的金属触片分离、断开电性连接，断开对应的功能电路。

所述每一PCB开关板上，均设有多个金属触片及金属开关弹片，分别构成多个常开式金属弹片开关。

所述金属开关弹片两侧翅片的正下方，均设有一金属触片，分别构成一个常开式金属弹片开关。

所述金属开关弹片的引脚，设置在该弹片的中部，其向下设置的两个引脚均向内侧倾斜，其插入PCB基板的引脚插孔后产生的预紧力，将金属开关弹片固定在PCB基板上。

本发明将翅片型开关弹片(翅型金属开关弹片，左右侧设有弹性翅片、中间设有引脚，各引脚分别连接一电极)的插装、固定、焊接等多个工序均自动化完成，使其顺利集成到PCB电路板上，以实现电路板的集成化和小型化。该机械金属开关式保持常开状态，当按压翅型金属开关弹片的左右侧设置的弹性翅片到达对应的金属触片时，使对应的功能电路导通；松开时即弹片自行复位、恢复常开状态，便于将机械式开关直接集成到小型、微型电子产品中，简化其结构降低其成本。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：

1、本发明提供的设有金属弹片开关的PCB制备方法及制品，采用SMT+THT的焊接工艺，实现贴片式电子元器件与穿孔式元器件的自动化加工，特别是对于体积大、难以定位的翅片型金属弹性开关集成到PCB电路板上，全部制备工序均无需再使用手工完成，其制备速度快、效率高、质量好且成本低。

2、本发明将贴片式元器件，装入料带，用贴片机布设到联排的PCB基板上，将联排PCB基板连同金属开关弹片、金属触片插接后一起送入波峰焊机，采用SMT+THT的焊接方式，一次性完成全部元器件的焊接，使加工效率大幅提升10倍、且质量稳定性好；良品率高且波动较小；

3、本发明可以实现联排加工，一排为12片或24片，进一步提升了工作效率；

4、本发明在支架上设置压盖网，并将压盖网固定在PCB夹具上，把金属开关弹片压住，将其精准定位，防止其在输送及焊接过程中发生位移。

附图说明

图1为本发明单片PCB开关板的结构示意图；

图2为图1中PCB基板的结构示意图；

图3为图1中金属开关弹片的结构示意图。

图中：1、PCB基板，2、金属开关弹片，21、弹片翅片，22、弹片引脚，3、金属触片，4、贴片式电子元器件，5、夹具，6、压盖网，7、限位槽，8、支架，11、引脚插孔。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

请参阅图1～3，本发明提供的设有金属弹片开关的PCB制备方法，包括以下步骤：

S1、制备板载开关的金属开关弹片2、金属触片3：该金属开关弹片2为穿孔式金属构件，其包括设置在中部的一对引脚(插脚)22及分别向两侧伸出的翅片21，该翅片21的末端到达金属触片3的正上方；该金属触片3为圆柱形直插式金属构件，其下部设有插脚；二者相互配合、形成板载金属开关弹片式常开开关；

S2、在联排式PCB基板1上铺设贴片式电子元器件：将联排式PCB板1装在夹具5上，将贴片式电子元器件4，装入料带，用贴片机分别依次布设到联排式PCB基板1上；联排的数量可根据需求设计，一般为12、24片等。

S3、插装金属开关弹片2：使用机械手夹持金属开关弹片2、调整金属开关弹片2方向和引脚22的位置与联排式PCB基板预留的引脚插孔11相对应、然后依次将各引脚22插入到对应的插孔11中，并通过两引脚22之间的弹性力将该金属开关弹片2固定在PCB基板1上；所述金属开关弹片2的翅片21末端伸出到金属触片3的正上方；同时用机械手将直插式金属触片3、其他穿孔式电子元器件，分别设置在联排式PCB基板1上；

S4、固定金属开关弹片2：在PCB基板1及焊机夹具5的正上方设置一压盖网6，该压盖网6将PCB基板1上的多个金属开关弹片2固定在相同的高度上、同时采用预紧力将其翅片21精确的设置在设定的空间位置上，并确保其在焊接过程中不发生位移；

S5、波峰焊接及热风焊接：将夹具5连同联排PCB基板1、金属开关弹片2、金属触片3等电子元器件一起放置在传送导轨上，喷涂助焊剂，送入波峰焊机、预热、波峰焊，然后向PCB板通入热风、完成SMP焊接，一次性完成全部元器件的焊接，冷却，送出焊机，放入专用运输箱，得到设有板载金属开关弹片开关的联排式PCB开关板；

S6、检测：全部焊接完成后，检查联排式PCB基板1的各元器件的焊接质量是否合格，合格的进入下一步，不合格的进行补焊；

S7、分拆入库：将检测合格的联排的PCB基1板，拆除压盖网6、夹具5后，拆分为单片PCB开关板1。

所述步骤S4中焊机夹具上设有支架8，所述的压盖网6设置在该支架上；所述压盖网6上设有用于容置所述金属开关弹片翅片的多个限位槽7，该翅片21嵌入该限位槽7中被精确定位，并避免其在传送及焊接过程中发生位移。

一种实施前述方法制备的设有金属弹片开关的PCB板，其由一次性完成焊接的金属开关弹片2、金属触片3及贴片式电子元器件4的联排式PCB板1分拆而成；每一PCB开关板1上，均设有PCB基板1，该基板1上设有多个贴片式电子元器件4，以及多个引脚插孔11；该基板1上多个金属触片3、金属开关弹片2；所述金属开关弹片2为翅型结构，设有一对引脚22及向两侧伸出的翅片21，其所述PCB基板1引脚22插入该引脚插孔11中并被固定；所述翅片21延伸到所述金属触片3的正上方；所述的金属开关弹片2与金属触片3构成常开式金属弹片开关，当金属开关弹片2受到压力时与所述的金属触片3接触、电性连接，接通对应的功能电路；当压力消失时，金属开关弹片2与所述的金属触片3分离、断开电性连接，断开对应的功能电路。

所述每一PCB开关板1上，均设有多个金属触片2及金属开关弹片3，分别构成多个常开式金属弹片开关。本实施例中设有2个金属触片2及4个金属开关弹片3，构成4个常开金属弹片开关。

所述金属开关弹片两侧翅片的正下方，均设有一金属触片，分别构成一个常开式金属弹片开关。

所述金属开关弹片2的引脚22，设置在该弹片2的中部，其向下设置的两个引脚22均向内侧倾斜，其插入PCB基板1的引脚插孔11后产生的预紧力，将金属开关弹片2固定在PCB基板1上。

本发明将翅片型开关弹片2(翅型金属开关弹片，左右侧设有弹性翅片、中间设有引脚，各引脚分别连接一电极)的插装、固定、焊接等多个工序均自动化完成，使其顺利集成到PCB电路板上，以实现电路板的集成化和小型化。该机械金属开关式保持常开状态，当按压翅型金属开关弹片的左右侧设置的弹性翅片到达对应的金属触片时，使对应的功能电路导通；松开时即弹片自行复位、恢复常开状态，便于将机械式开关直接集成到小型、微型电子产品中，简化其结构降低其成本。

尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。

Claims (7)

1.一种设有金属弹片开关的PCB制备方法，其特征在于，包括以下步骤：

S1、制备板载开关的金属开关弹片、金属触片：该金属开关弹片为穿孔式金属构件，其包括设置在中部的一对插脚及分别向两侧伸出的翅片，该翅片的末端到达金属触片的正上方；该金属触片为圆柱形直插式金属构件，其下部设有插脚；二者相互配合、形成板载金属开关弹片式常开开关；

S2、在联排式PCB基板上铺设贴片式电子元器件：将PCB板装在夹具上，将贴片式电子元器件，装入料带，用贴片机分别依次布设到联排式PCB基板上；

S3、插装金属开关弹片：使用机械手夹持金属开关弹片，调整金属开关弹片方向和引脚的位置与联排式PCB基板预留的引脚插孔相对应、然后依次将各引脚插入到对应的插孔中，并通过两引脚之间的弹性力将该金属开关弹片固定在PCB基板上；所述金属开关弹片的翅片末端伸出到金属触片的正上方；同时用机械手将直插式金属触片、其他穿孔式电子元器件，分别设置在联排式PCB基板上；

S4、固定金属开关弹片：在PCB基板及焊机夹具的正上方设置一压盖网，该压盖网将PCB基板上的多个金属开关弹片固定在相同的高度上、同时采用预紧力将其翅片精确的设置在设定的空间位置上，并确保其在焊接过程中不发生位移；

S5、波峰焊接及热风焊接：将夹具连同联排PCB基板、金属开关弹片、金属触片一起放置在传送导轨上，喷涂助焊剂，送入波峰焊机、预热、波峰焊，然后向PCB板通入热风、进行SMP焊接，一次性完成全部元器件的焊接，冷却，送出焊机，放入专用运输箱，得到设有板载金属开关弹片开关的联排式PCB开关板。

2.根据权利要求1所述的设有金属开关弹片开关的PCB制备方法，其特征在于：其还包括如下步骤：

S6、检测：全部焊接完成后，检查联排式PCB基板的各元器件的焊接质量是否合格，合格的进入下一步，不合格的进行补焊；

S7、分拆入库：将检测合格的联排的PCB基板，拆除压盖网、夹具后，拆分为单片PCB开关板。

3.根据权利要求1设有金属弹片开关的PCB制备方法，其特征在于：所述S4中焊机夹具上设有支架，所述的压盖网设置在该支架上；所述压盖网上设有用于容置所述金属开关弹片翅片的多个限位槽，该翅片嵌入该限位槽中被精确定位，并避免其在传送及焊接过程中发生位移。

4.一种实施权利要求1-3之一方法制备的设有金属弹片开关的PCB板，其特征在于：其由一次性完成焊接的金属开关弹片、金属触片及贴片式电子元器件的联排式PCB板分拆而成；每一PCB开关板上，均设有PCB基板，该基板上设有多个贴片式电子元器件，以及多个引脚插孔；该基板上还设有至少一金属触片、一金属开关弹片；所述金属开关弹片为翅型结构，设有一对引脚及向两侧伸出的翅片，其所述PCB基板引脚插入该引脚插孔中并被固定；所述翅片延伸到所述金属触片的正上方；所述的金属开关弹片与金属触片构成常开式金属弹片开关，当金属开关弹片受到压力时与所述的金属触片接触、电性连接，接通对应的功能电路；当压力消失时，金属开关弹片与所述的金属触片分离、断开电性连接，断开对应的功能电路。

5.根据权利要求4所述的设有金属弹片开关的PCB，其特征在于：所述每一PCB开关板上，均设有多个金属触片及金属开关弹片，分别构成多个常开式金属弹片开关。

6.根据权利要求4所述的设有金属弹片开关的PCB，其特征在于：所述金属开关弹片两侧翅片的正下方，均设有一金属触片，分别构成一个常开式金属弹片开关。

7.根据权利要求4所述的设有金属弹片开关的PCB，其特征在于：所述金属开关弹片的引脚，设置在该弹片的中部，其向下设置的两个引脚均向内侧倾斜，其插入PCB基板的引脚插孔后产生的预紧力，将金属开关弹片固定在PCB基板上。

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