CN111132472B

CN111132472B - 一种基于低温锡膏和焊接面积焊接电路板的方法

Info

Publication number: CN111132472B
Application number: CN202010061203.7A
Authority: CN
Inventors: 骆德林; 曲松涛; 刘春祥; 蔡海军; 谭文广
Original assignee: LCFC Hefei Electronics Technology Co Ltd
Current assignee: LCFC Hefei Electronics Technology Co Ltd
Priority date: 2020-01-19
Filing date: 2020-01-19
Publication date: 2022-02-01
Anticipated expiration: 2040-01-19
Also published as: CN111132472A

Abstract

本发明公开了一种基于低温锡膏和焊接面积焊接电路板的方法。基于低温锡膏焊接电路板的方法的一实施例包括：将Pitch为0.4mm、0.5mm以及0.65mm的元器件对应的电路板采用不同开孔尺寸钢网进行低温锡膏贴片焊接，得到第一焊接器件、第二焊接器件和第三焊接器件；其中钢网的不同开孔尺寸是指对元器件的Pitch施以不同权重得到的；对第一焊接器件、第二焊接器件和第三焊接器件进行DoE验证，得到与元器件对应的适用于低温锡膏的钢网开孔尺寸。本发明实施例建立了适用于低温锡膏的钢网开孔标准，并结合最大焊接面积比对元器件进行焊接，能够将元器件开裂比率从百万分之一千降至百万分之一百，从而提高了元器件连接的可靠性。

Description

一种基于低温锡膏和焊接面积焊接电路板的方法

技术领域

本发明属于材料制备技术领域，尤其涉及一种基于低温锡膏和焊接面积焊接电路板的方法。

背景技术

目前，表面组装技术(Surface Mount Technology，SMT)是电子组装行业里最流行的一种技术和工艺。在笔记本主板制备中使用的表面组装技术所采用的锡膏一般都是传统的SAC305锡膏，SAC305锡膏匹配的钢网开孔规范常常会造成主板上零件焊接不良。现阶段的表面组装技术是将低温锡膏和SAC305锡膏搭配使用，然而由于低温锡膏的焊接强度只有SAC305锡膏的80％，因此往往会造成柔性电路板(Flexible Printed Circuit，FPC)出现连接裂纹的现象。

对于不良类型元器件的焊接通常是通过修改钢网开孔变更锡量或者在FPC焊盘上增加锡量。然而，锡量的变更没有建立规范，开孔尺寸不统一，增加了不良风险的产生；在FPC焊盘上增加锡量实际未增加元器件焊盘和FPC焊盘之间的焊接面积，只是加厚了焊接后合金的厚度，使用1.2倍的推拉力同样会导致元器件连接裂纹的产生。

发明内容

有鉴于此，本发明实施例提供一种基于低温锡膏和焊接面积焊接电路板的方法，能够提高元器件与电路板焊接的可靠性，从而避免连接裂纹的产生。

为实现上述目的，根据本发明实施例第一方面，提供一种基于低温锡膏焊接电路板的方法，所述方法包括；将Pitch＝0.4mm的元器件对应的电路板采用不同开孔尺寸钢网进行低温锡膏贴片焊接，得到第一焊接器件；其中，钢网的不同开孔尺寸是指对所述元器件的Pitch施以不同权重得到的；将Pitch＝0.5mm的元器件对应的电路板采用不同开孔尺寸钢网进行低温锡膏贴片焊接，得到第二焊接器件；将Pitch＝0.65mm的元器件对应的电路板采用不同开孔尺寸钢网进行低温锡膏贴片焊接，得到第三焊接器件；对所述第一焊接器件、第二焊接器件和所述第三焊接器件进行试验设计验证(DoE)验证，得到与所述元器件对应的适用于低温锡膏的钢网开孔尺寸。

可选的，所述对所述第一焊接器件、第二焊接器件和所述第三焊接器件进行DoE验证，得到与元器件类型对应的钢网开孔尺寸，包括：对所述第一焊接器件、第二焊接器件和所述第三焊接器件进行DoE验证，得到验证结果；若验证结果表征所述第一焊接器件、第二焊接器件和所述第三焊接器件均已通过DoE验证，则从所述第一焊接器件、第二焊接器件和所述第三焊接器件对应的不同钢网开孔尺寸中选取相同的权重；通过所述权重计算得到与元器件类型对应的钢网开孔尺寸。

可选的，所述对Pitch＝0.4mm的元器件对应的电路板采用不同开孔尺寸钢网进行低温锡膏贴片焊接，得到第一焊接器件，包括：将低温锡膏通过不同开孔尺寸钢网印刷在Pitch＝0.4mm的元器件对应的电路板上；将所述Pitch＝0.4mm的元器件焊接至所述电路板上，得到第一焊接器件。

可选的，所述元器件为连接器、方形扁平无引脚封装、方形扁平式封装或半导体带引脚元器件。

可选的，所述DoE验证包括锡膏自动光学检测设备(SPI)检查、自动光学检测设备(AOI)外观检测和功能测试。

为实现上述目的，根据本发明实施例第二方面，还提供一种基于焊接面积焊接电路板的方法，所述方法包括：选取与元器件相应的电路板；选取与元器件对应的适用于低温锡膏或SAC305锡膏的钢网开孔尺寸；通过所选取的钢网将相应的锡膏印刷在所述电路板上，得到电路板焊盘；在不同焊接面积比的条件下，将所述元器件焊接至所述电路板焊盘，形成多个组装件；其中，焊接面积比等于焊接面积除以电路板焊盘面积，所述焊接面积等于元器件焊盘面积且小于电路板焊盘面积；对每个所述组装件进行推力测试，得到与所述元器件相应的焊接面积比。

可选的，所述通过所选取的钢网将相应的锡膏印刷在所述电路板上，得到电路板焊盘，包括：通过所选取的钢网将相应的锡膏印刷在所述电路板上，得到电路板焊盘粗品；对所述电路焊盘粗品进行SPI检查；将通过所述SPI检查的电路焊盘粗品确定为电路板焊盘。

可选的，所述对每个所述组装件进行推力测试，得到与所述元器件相应的焊接面积，包括：对每个所述组装件进行推力测试，得到测试结果；从所述测试结果中选取推力最大的组装件对应的焊接面积比作为与所述元器件相应的焊盘面积比。

可选的，所述元器件包括固态硬盘连接器(HDD)、键盘连接器(TP)和电池接口连接器(Battery)。

可选的，所述焊接包括但不限于回流焊。

基于上述技术方案，本发明实施例基于低温锡膏焊接电路板的方法通过对三个不同Pitch元器件中每个Pitch元器件对应的电路板采用不同开孔尺寸钢网进行低温锡膏贴片焊接，得到第一焊接器件、第二焊接器件和第三焊接器件；并对第一焊接器件、第二焊接器件和第三焊接器件进行DoE验证，从而能够得到与元器件对应的适用于低温锡膏的钢网开孔尺寸，进而为适用于低温锡膏对应的钢网开孔建立了标准，克服了现有技术中由于低温锡膏开孔没有规范从而导致的元器件焊接时出现连接裂纹等不合格的现象。

另外，本发明实施例基于焊接面积焊接电路板的方法从上述已经建立的适用于低温锡膏的钢网开孔标准中选取与元器件对应的钢网开孔以制作电路板焊盘，并将元器件以不同焊接面积焊接至电路板焊盘形成多个组装件，而后对多个组装件进行推力测试，从而得到与元器件相应的焊接面积比，进而提高了元器件与电路板焊接的可靠性，从而避免连接裂纹的产生。

上述的非惯用的可选方式所具有的进一步的效果将在下文结合具体实施方式加以说明。

附图说明

附图用于更好地理解本发明，不构成对本发明的不当限定。其中：在附图中，相同或对应的标号表示相同或对应的部分。

图1为本发明一种基于低温锡膏焊接电路板的方法的一实施例的流程图；

图2为本发明一种基于低温锡膏焊接电路板的方法中DoE验证条件及结果；

图3为本发明一种基于焊接面积焊接电路板的方法的又一实施例的流程图；

图4为本发明一种基于焊接面积焊接电路板的方法中DoE验证条件及结果。

具体实施方式

以下结合附图对本发明的示范性实施例做出说明，其中包括本发明实施例的各种细节以助于理解，应当将它们认为仅仅是示范性的。因此，本领域普通技术人员应当认识到，可以对这里描述的实施例做出各种改变和修改，而不会背离本发明的范围和精神。同样，为了清楚和简明，以下的描述中省略了对公知功能和结构的描述。

图1为本发明一种基于低温锡膏焊接电路板的方法的一实施例的流程图；该方法包括：

S101：将Pitch＝0.4mm的元器件对应的电路板采用不同开孔尺寸钢网进行低温锡膏贴片焊接，得到第一焊接器件；其中，钢网的不同开孔尺寸是指对所述元器件的Pitch施以不同权重得到的；

示例性的，将低温锡膏通过不同开孔尺寸钢网印刷在Pitch＝0.4mm的元器件对应的电路板上；将所述Pitch＝0.4mm的元器件焊接至所述电路板上，得到第一焊接器件。

具体地，对元器件的Pitch施以不同权重得到多个钢网开孔尺寸，其中，权重M可以为35％、36％、37％、38％、39％、40％、41％、42％、43％、44％、45％、46％、47％、48％、49％以及50％等；例如当权重M＝40％时，钢网的开孔尺寸D1＝M*Pitch＝40％Pitch＝40％*0.4＝0.16mm。将低温锡膏利用开孔尺寸为0.16mm的钢网印刷在Pitch＝0.4mm的元器件对应的电路板上；将Pitch＝0.4mm的元器件焊接至已印刷的电路板上，得到第一焊接器件。由此，通过不同开孔尺寸钢网能够获得多个第一焊接器件。

S102：将Pitch＝0.5mm的元器件对应的电路板采用不同开孔尺寸钢网进行低温锡膏贴片焊接，得到第二焊接器件；

示例性的，将低温锡膏通过不同开孔尺寸钢网印刷在Pitch＝0.5mm的元器件对应的电路板上；将所述Pitch＝0.5mm的元器件焊接至所述电路板上，得到第二焊接器件。

具体地，对元器件的Pitch施以不同权重得到多个钢网开孔尺寸，其中，权重M可以为35％、36％、37％、38％、39％、40％、41％、42％、43％、44％、45％、46％、47％、48％、49％以及50％等；例如当权重M为50％时，钢网的开孔尺寸D1＝M*Pitch＝50％*0.4＝0.2mm。将低温锡膏利用开孔尺寸为0.2mm的钢网印刷在Pitch＝0.5mm的元器件对应的电路板上；将Pitch＝0.5mm的元器件焊接至已印刷的电路板上，得到第二焊接器件。由此，通过不同开孔尺寸钢网能够获得多个第二焊接器件。

S103：将Pitch＝0.65mm的元器件对应的电路板采用不同开孔尺寸钢网进行低温锡膏贴片焊接，得到第三焊接器件；

示例性的，将低温锡膏通过不同开孔尺寸钢网印刷在Pitch＝0.65mm的元器件对应的电路板上；将所述Pitch＝0.65mm的元器件焊接至所述电路板上，得到第三焊接器件。

具体地，对元器件的Pitch施以不同权重得到多个钢网开孔尺寸，其中，权重M可以为35％、36％、37％、38％、39％、40％、41％、42％、43％、44％、45％、46％、47％、48％、49％以及50％等；例如当权重M＝50％时，钢网的开孔尺寸D1＝M*Pitch＝50％*0.65＝0.325mm。将低温锡膏利用开孔尺寸为0.325mm的钢网印刷在Pitch＝0.65mm的元器件对应的电路板上；将Pitch＝0.65mm的元器件焊接至已印刷的电路板上，得到第三焊接器件。由此，通过不同开孔尺寸钢网能够获得多个第三焊接器件。

S104：对所述第一焊接器件、第二焊接器件和所述第三焊接器件进行DoE验证，得到与所述元器件对应的适用于低温锡膏的钢网开孔尺寸。

示例性的，对所述第一焊接器件、第二焊接器件和所述第三焊接器件进行DoE验证，得到验证结果；若验证结果表征所述第一焊接器件、第二焊接器件和所述第三焊接器件均已通过DoE验证，则从所述第一焊接器件、第二焊接器件和所述第三焊接器件对应的不同钢网开孔尺寸中选取相同的权重；通过所述权重计算得到与元器件类型对应的钢网开孔尺寸。其中，所述DoE验证包括SPI检查、AOI外观检测和功能测试。

具体地，对第一焊接器件进行SPI检查、AOI外观检测和功能测试，得测试结果，若测试结果表征SPI检查、AOI外观检测和功能测试均合格，则表明第一焊接器件通过了DoE验证。若测试结果表征SPI检查、AOI外观检测和功能测试中有一项检测未合格，则表明第一焊接器件未通过DoE验证。同理，第二焊接器件和第三焊接器件的DoE验证也是如上所述。

图2为本发明一种基于低温锡膏焊接电路板的方法中DoE验证条件及结果；具体地，当Pitch＝0.4mm时，权重M为40％、41％、42％、43％、44％和45％对应的第一焊接器件均通过了DoE验证。当Pitch＝0.5mm时，权重M为39％、40％、41％、42％、43％、44％和45％对应的第二焊接器件均通过了DoE验证。当Pitch＝0.65mm时，权重M为42％、43％、44％、45％、46％、47％和48％对应的第三焊接器件均通过了DoE验证。当第一焊接器件、第二焊接器件和第三焊接器件均通过DoE验证时，不同钢网开孔尺寸对应的相同权重M为42％、43％、44％、45％，从而能够获得适用于低温锡膏的钢网开孔尺寸的权重范围为42％-45％。根据权重计算与元器件对应的钢网开孔尺寸，例如当元器件的Pitch＝0.4mm时，对应的钢网开孔尺寸D1＝M*Pitch＝0.4Mmm；从而能够获得与元器件类型对应的钢网开孔尺寸范围。

如图2所示，第一焊接器件、第二焊接器件或第三焊接器件SPI检查合格，则用“OK”表示；第一焊接器件、第二焊接器件或第三焊接器件SPI检查未合格，则用“NG”表示；同理，AOI外观检测和功能测试的结果表示也是如上所述。第一焊接器件、第二焊接器件或第三焊接器件的DoE验证结果合格用“V”表示；第一焊接器件、第二焊接器件或第三焊接器件的DoE验证结果合格用“X”表示。

应理解，所述元器件为连接器、方形扁平无引脚封装、方形扁平式封装或半导体带引脚元器件。贴片焊接包括但不限于SMT焊接。

还应理解，本实施例钢网的厚度为0.1-0.12mm。Pitch表示相邻两个电路板焊盘的中心距。

图3为本发明一种基于焊接面积焊接电路板的方法的又一实施例的流程图；该方法包括：

S201：选取与元器件相应的电路板；

在这里，所述元器件包括HDD、TP和Battery。

S202：选取与元器件对应的适用于低温锡膏或SAC305锡膏的钢网开孔尺寸；

示例性的，当使用低温锡膏进行印刷时，则从低温锡膏的钢网开孔标准中选取与元器件对应的适用于低温锡膏的钢网开孔尺寸；当使用SAC305锡膏进行印刷时，则从SAC305锡膏的钢网开孔标准中选取与元器件对应的适用于SAC305锡膏的钢网开孔尺寸。

应理解，对于锡膏种类的选择需要根据元器件的应用场景进行确定。

S203：通过所选取的钢网将相应的锡膏印刷在所述电路板上，得到电路板焊盘；

示例性的，通过所选取的钢网将相应的锡膏印刷在所述电路板上，得到电路板焊盘粗品；对所述电路焊盘粗品进行SPI检查；将通过所述SPI检查的电路焊盘粗品确定为电路板焊盘。

S204：在不同焊接面积比的条件下，将所述元器件焊接至所述电路板焊盘，形成多个组装件；其中，焊接面积比等于焊接面积除以电路板焊盘面积，所述焊接面积等于元器件焊盘面积且小于电路板焊盘面积；

具体地，焊接面积比N可以为20％、40％、43％、50％、60％、65％或69％。焊接面积比太大，电路板容易出现连锡，进而导致电路板出现短路，焊接面积比太小，元器件容易出现连接裂纹，因此对于不同元器件，需要选取不同的焊接面积比。当元器件为HDD时，选取焊接面积比为20％、40％、60％或69％，当元器件为TP时，选取焊接面积比为20％、40％、60％或69％，当元器件为Battery时，选取焊接面积比为43％、50％、60％或65％。根据选取的不同焊接面积比将相应的元器件焊接至电路板焊盘，形成多个组装件。

S205：对每个所述组装件进行推力测试，得到与所述元器件相应的焊接面积比。

示例性的，对每个所述组装件进行推力测试，得到测试结果；从所述测试结果中选取推力最大的组装件对应的焊接面积比作为与所述元器件相应的焊盘面积比。

图4为本发明一种基于焊接面积焊接电路板的方法中DoE验证条件及结果。具体地，采用低温锡膏进行印刷。对焊接有HDD的组装件，当焊接面积比为69％时，组装件的推力最大。对焊接有TP的组装件，当焊接面积比为69％时，组装件的推力最大。对焊接有HDD的组装件，当焊接面积比为65％时，组装件的推力最大。由此可知，随着焊接面积比的增加，组装件的推力逐渐增大。由于焊接面积等于元器件焊盘面积，因此能够根据最大焊接面积比确定元器件焊盘面积。经过大量实验发现，采用本实施例的适用于低温锡膏的钢网开孔标准，并结合最大焊接面积比对元器件进行回流焊，能够将元器件开裂比率从百万分之一千降至百万分之一百，进而提高了元器件连接的可靠性。

此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或隐含地包括至少一个该特征。在本发明的描述中，“多个”的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。

以上所述，仅为本发明的具体实施路径，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应以所述权利要求的保护范围为准。

Claims

1.一种基于低温锡膏焊接电路板的方法，其特征在于，包括；

将Pitch=0.4mm的元器件对应的电路板采用不同开孔尺寸钢网进行低温锡膏贴片焊接，得到第一焊接器件；其中，钢网的不同开孔尺寸是指对所述元器件的Pitch施以不同权重得到的；

将Pitch=0.5mm的元器件对应的电路板采用不同开孔尺寸钢网进行低温锡膏贴片焊接，得到第二焊接器件；

将Pitch=0.65mm的元器件对应的电路板采用不同开孔尺寸钢网进行低温锡膏贴片焊接，得到第三焊接器件；

对所述第一焊接器件、第二焊接器件和所述第三焊接器件进行DoE验证，得到与所述元器件对应的适用于低温锡膏的钢网开孔尺寸；

所述对所述第一焊接器件、第二焊接器件和所述第三焊接器件进行DoE验证，得到与元器件类型对应的钢网开孔尺寸，包括：

对所述第一焊接器件、第二焊接器件和所述第三焊接器件进行DoE验证，得到验证结果；

若验证结果表征所述第一焊接器件、第二焊接器件和所述第三焊接器件均已通过DoE验证，则从所述第一焊接器件、第二焊接器件和所述第三焊接器件对应的不同钢网开孔尺寸中选取相同的权重；

通过所述权重计算得到与元器件类型对应的钢网开孔尺寸。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述将 Pitch=0.4mm的元器件对应的电路板采用不同开孔尺寸钢网进行低温锡膏贴片焊接，得到第一焊接器件，包括：

将低温锡膏通过不同开孔尺寸钢网印刷在Pitch=0.4mm的元器件对应的电路板上；

将所述Pitch=0.4mm的元器件焊接至所述电路板上，得到第一焊接器件。

3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述元器件为连接器、方形扁平无引脚封装、方形扁平式封装或半导体带引脚元器件。

4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述DoE验证包括SPI检查、AOI外观检测和功能测试。

5.一种基于焊接面积焊接电路板的方法，其特征在于，包括：

选取与元器件相应的电路板；

选取与元器件对应的适用于低温锡膏或SAC305锡膏的钢网开孔尺寸；

通过所选取的钢网将相应的锡膏印刷在所述电路板上，得到电路板焊盘；

在不同焊接面积比的条件下，将所述元器件焊接至所述电路板焊盘，形成多个组装件；其中，焊接面积比等于焊接面积除以电路板焊盘面积，所述焊接面积等于元器件焊盘面积且小于电路板焊盘面积；

对每个所述组装件进行推力测试，得到与所述元器件相应的焊接面积比。

6.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，所述通过所选取的钢网将相应的锡膏印刷在所述电路板上，得到电路板焊盘，包括：

通过所选取的钢网将相应的锡膏印刷在所述电路板上，得到电路板焊盘粗品；

对所述电路焊盘粗品进行SPI检查；

将通过所述SPI检查的电路焊盘粗品确定为电路板焊盘。

7.根据权利要求5或6所述的方法，其特征在于，所述对每个所述组装件进行推力测试，得到与所述元器件相应的焊接面积，包括：

对每个所述组装件进行推力测试，得到测试结果；

从所述测试结果中选取推力最大的组装件对应的焊接面积比作为与所述元器件相应的焊盘面积比。

8.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，所述元器件包括HDD、TP和Battery。

9.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，所述焊接包括但不限于回流焊。