CN111482670B - 电子元件焊接方法 - Google Patents

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Abstract

一种电子元件焊接方法,包括如下步骤:预处理步骤,将PCB板置于载具中,载具用于将PCB板与热源隔离开来;插件元件穿设PCB板上,插件元件与PCB板接触处涂有焊料;加热步骤,对载具加热,载具将热量传导至PCB板,使焊料熔融于插件元件与PCB板之间的缝隙;冷却步骤,对PCB板及焊料进行冷却处理;在加热步骤之前还包括预热步骤;在预热步骤中,将载具加热直至达到预热就绪温度;由于PCB板全部或局部容置在载具中,加热源通过载具向PCB板传导热量,PCB板不会直接与加热源靠近,限制了将贴片元件固定的焊锡的温度上升空间,避免将贴片元件固定的焊锡熔化至流动状态,防止在焊接插件元件的引脚时造成贴片元件的脱落。

Description

电子元件焊接方法
技术领域
本发明涉及电子产品加工技术领域,特别是涉及一种电子元件焊接方法。
背景技术
PCB(printed circuit board)即印制线路板,简称印制板,是电子工业的重要部件之一。几乎每种电子设备,小到电子手表、计算器,大到计算机、通信电子设备、军用武器系统,只要有集成电路等电子元件,为了使各个元件之间的电气互连,都要使用印制板。印制线路板由绝缘底板、连接导线和装配焊接电子元件的焊盘组成,具有导电线路和绝缘底板的双重作用。它可以代替复杂的布线,实现电路中各元件之间的电气连接,不仅简化了电子产品的装配、焊接工作,减少传统方式下的接线工作量,大大减轻工人的劳动强度;而且缩小了整机体积,降低产品成本,提高电子设备的质量和可靠性。印制线路板具有良好的产品一致性,它可以采用标准化设计,有利于在生产过程中实现机械化和自动化。同时,整块经过装配调试的印制线路板可以作为一个独立的备件,便于整机产品的互换与维修。目前,印制线路板已经极其广泛地应用在电子产品的生产制造中。
在PCB板的表面贴装生产中,需要贴装各种不同的元器件,无引脚元件一般可直接贴装在PCB板上,但对于有引脚的插件元件,如各类连接器、排针等,则需要先将插件元件引脚插入PCB板的通孔焊盘内,再进行焊接,然后过波峰焊。在插件元件与贴片元件在PCB板同一面的情况下,当热源处于PCB板的下方时,插件元件和贴片元件均处于在PCB板上方,贴片元件不会因靠近热源而脱落,但这样会造成PCB板的面积增大,与PCB板紧凑化的发展方向不符。在插件元件与贴片元件处于PCB板不同的两面时,由于需要利用热源将插件元件的引脚与焊盘焊接在一起,故插件元件需处于PCB板的上方,处于PCB板下方的贴片元件在经过热源时,将贴片元件固定的焊锡会重新熔融,贴片元件存在脱落的风险。
发明内容
基于此,有必要针对插件元件与贴片元件处于PCB板不同的两面时,贴片元件存在受热损坏和脱落风险的问题,提供一种电子元件焊接方法。
一种电子元件焊接方法,其特征在于,包括如下步骤:
预处理步骤,将PCB板置于载具中,所述载具用于将所述PCB板与热源隔离开来;插件元件穿设所述PCB板上,所述插件元件与所述PCB板接触处涂有焊料;
加热步骤,对所述载具加热,所述载具将热量传导至所述PCB板,使所述焊料熔融于所述插件元件与所述PCB板之间的缝隙;
冷却步骤,对所述PCB板及所述焊料进行冷却处理。
上述电子元件焊接方法,由于PCB板全部或局部容置在载具中,加热源通过载具向PCB板传导热量,PCB板不会直接与加热源靠近,限制了将贴片元件固定的焊锡的温度上升空间,避免将贴片元件固定的焊锡熔化至流动状态,防止在焊接插件元件的引脚时造成贴片元件的脱落。
在其中一个实施例中,在所述加热步骤之前还包括预热步骤;在所述预热步骤中,将所述载具加热直至达到预热就绪温度;在所述预热步骤中,通过红外热辐射和/或热风对所述载具进行加热;从而避免载具或PCB板在后续的加热步骤中温度变化过快,造成载具或PCB板损坏。
在其中一个实施例中,在所述加热步骤中,通过电加热工具将所述载具加热至焊接温度;从而可方便地将载具加热至焊接温度。
在其中一个实施例中,在所述加热步骤中,将所述载具浸入熔融状态的锡液中,以将所述载具加热至焊接温度;从而既能完成插件元件与PCB板的焊接,同时避免贴片元件因焊锡熔化而跌落到焊盘上。
在其中一个实施例中,在所述加热步骤中,所使用的所述载具为金属载具或合金载具;从而载具在进入熔融的锡液中后,载具或PCB板的温度能快速上升,使载具中完成预热不中的PCB板能快速上升至焊接温度,减少插件元件与PCB板焊接所需等待的时间。
在其中一个实施例中,在所述加热步骤中,所使用的所述载具为铝制载具;从而有利于载具的移动及加热效率及减轻载具重复利用前的清理操作
在其中一个实施例中,在所述加热步骤中,所述焊接温度的范围为200~320摄氏度,所述载具浸入所述锡液中的时间为20~40秒;从而可使附着在插件元件引脚上的锡膏熔化,让插件元件固定在PCB板上。
在其中一个实施例中,在所述预热步骤或所述加热步骤中,所述载具的内表面设有若干引流槽和/或所述载具的内表面设有若干凹槽;从而避免所释放的气体在PCB板底侧产生积聚,防止PCB板的质量受到影响,及方便PCB平直放置到载具的内侧。
在其中一个实施例中,在所述预热步骤或所述加热步骤中,所述冷却步骤包括:
第一风冷步骤,对所述载具及置于所述载具上的所述PCB板同时进行风冷;
第二风冷步骤,将所述PCB板从所述载具中取出,并通过风冷使所述PCB板的温度下降至室温;PCB板在载具外能提升风冷的效率。
在其中一个实施例中,所述第一风冷步骤在所述插件元件的引脚上的焊料凝固后结束;从而能保证插件元件的安装稳定性。
附图说明
图1为本发明的一实施例的电子元件焊接方法的流程图;
图2为图1所示的电子元件焊接方法中,载具或PCB板温度随步骤变化的曲线图;
图3为装有PCB板的载具浸入锡液中时的示意图;
图4为一种用于实施电子元件焊接方法的回流焊设备的结构示意图。
附图中各标号与含义之间的对应关系为:
41、PCB板;42、载具;43、插件元件;44、贴片元件;45、锡液;50、回流焊设备;51、预热加热区;52、液化回流区;53、及冷却区。
具体实施方式
为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂,下面结合附图对本发明的具体实施方式做详细的说明。在下面的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本发明。但是本发明能够以很多不同于在此描述的其它方式来实施,本领域技术人员可以在不违背本发明内涵的情况下做类似改进,因此本发明不受下面公开的具体实施例的限制。
在本发明的描述中,需要理解的是,术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”、“顺时针”、“逆时针”、“轴向”、“径向”、“周向”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系,仅是为了便于描述本发明和简化描述,而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作,因此不能理解为对本发明的限制。
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”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。在本发明的描述中,“多个”的含义是至少两个,例如两个,三个等,除非另有明确具体的限定。
在本发明中,除非另有明确的规定和限定,术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解,例如,可以是固定连接,也可以是可拆卸连接,或成一体;可以是机械连接,也可以是电连接;可以是直接相连,也可以通过中间媒介间接相连,可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系,除非另有明确的限定。对于本领域的普通技术人员而言,可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
在本发明中,除非另有明确的规定和限定,第一特征在第二特征“上”或“下”可以是第一和第二特征直接地接触,或第一和第二特征通过中间媒介间接地接触。而且,第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”可是第一特征在第二特征正上方或斜上方,或仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”可以是第一特征在第二特征正下方或斜下方,或仅表示第一特征水平高度小于第二特征。
需要说明的是,当元件被称为“固定于”或“设置于”另一个元件,它可以直接在另一个元件上或者也可以存在居中的元件。当一个元件被认为是“连接”另一个元件,它可以是直接连接到另一个元件或者可能同时存在居中元件。本文所使用的术语“垂直的”、“水平的”、“上”、“下”、“左”、“右”以及类似的表述只是为了说明的目的,并不表示是唯一的实施方式。
请参阅图1至图4,为本发明一实施方式的电子元件焊接方法,用于将电子元件焊接到PCB板41上。该电子元件焊接方法包括如下步骤:
预处理步骤S01,将PCB板41置于载具42中,载具42用于将PCB板41与热源隔离开来;插件元件43穿设PCB板41上,插件元件43与PCB板41接触处涂有焊料;
加热步骤S20,对载具42加热,载具42将热量传导至PCB板41,使焊料熔融于插件元件43与PCB板41之间的缝隙;
冷却步骤S30,对PCB板41及焊料进行冷却处理。
由于PCB板41全部或局部容置在载具42中,加热源通过载具42向PCB板41传导热量,PCB板41不会直接与加热源靠近,限制了将贴片元件44固定的焊锡的温度上升空间,避免将贴片元件44固定的焊锡熔化至流动状态,防止在焊接插件元件43的引脚时造成贴片元件44的脱落。可选地,焊料为锡膏。
在其中一种实施方式下,请参阅图1,在加热步骤S20之前还包括预热步骤S10;在预热步骤S10中,将载具42加热直至达到预热就绪温度T1;加热步骤S10包括初步升温步骤S11,在初步升温步骤S11中,通过红外热辐射和/或热风对载具42进行加热,使载具42从室温上升至预热就绪温度T1;通过红外器件产生的红外热线照射到载具42上,或热风循环经过载具42表面,可对载具42产生加热作用,并达到预热就绪温度T1,由于预热就绪温度T1与焊接温度T2之间的差异较小,提供了温度上的过渡,避免载具42或PCB板41在后续的加热步骤S20中出现温度变化过快,避免由于温度的剧变而导致载具42或PCB板41受损,有利于载具42的重复利用。
由于载具42上不同的颜色区域对红外线的吸收能力不同,同时,由于在热风的流动方向上,对载具42的各部位的加热能力渐降,为确保对载具42或PCB板41进行均匀加热,在初步升温步骤S11中,同时采用红外热辐射及热风对载具42进行加热。
进一步地,为确保在加热步骤S20前,插件元件43引脚上的焊料中的少量助焊剂挥发完毕,以避免加热步骤S20完成后,插件元件43引脚出现连焊、拉筋、助焊剂残等质量问题,预热步骤S10还包括活性等待步骤S13,活性等待步骤S13在初步升温步骤S11之后,在活性等待步骤S13中,载具42或PCB板41的温度保持在预热就绪温度T1,以使焊料中的助焊剂充分挥发。
在其中一种实施方式下,在加热步骤S20中,通过电加热工具将载具42加热至焊接温度T2。具体地,电加热工具可以是利用电阻发热的工具,还可以是通过电磁作用让载具42内产生加热涡流的工具。
请参阅图3,在另一种实施方式下,在加热步骤S20中,将载具42浸入熔融状态的锡液45中,以将载具42加热至焊接温度T2。
由于熔融的锡液45的温度与PCB板41上的焊料的熔化温度接近,通过载具42吸收锡液45的热量,然后再传导到PCB板41,载具42对锡液45产生阻挡作用,锡液45无法流入载具42内腔,因而能避免PCB板41的贴有贴片元件44的焊接面与锡液45接触,由于固定贴片元件44的焊锡的再次熔化的温度条件比附着在插件元件43的引脚上的焊料的熔化温度条件高,在附着在插件元件43的引脚上的焊料完全熔化后,固定贴片元件44的焊锡只是刚开始熔化,未进入流动状态,从而既能完成插件元件43与PCB板41的焊接,又可避免贴片元件44因焊锡熔化而跌落到焊盘上。载具42能避免PCB板41上的元件与熔融的焊锡发生接触。熔融状态的锡液45的热容量较大,可将载具42快速加热至焊接温度T2。
另外,由于一般的波峰焊接设备中是利用PCB板41直接接触熔融的锡液45来实现插件元件43的焊接的,故在传统的波峰焊设备上运用电子元件焊接方法时,无需进行过大的改造。
在其中一种实施方式下,在加热步骤S20中,所使用的载具42为金属载具42或合金载具42。金属或合金载具42具有较好的导热性能,从而载具42在进入熔融的锡液45中后,载具42或PCB板41的温度能快速上升,使载具42中完成预热步骤S10的PCB板41能快速上升至焊接温度T2,减少插件元件43与PCB板41焊接所需等待的时间。
在其中一种实施方式下,在加热步骤S20中,所使用的载具42为铝制载具42。具体地,铝制载具42的密度及比热容较低,有利于载具42的移动及加热效率,同时,铝制载具42表面不容易吸附锡液,可减轻载具42重复利用前的清理操作。
在其中一种实施方式下,在加热步骤S20中,焊接温度T2的范围为200~320摄氏度,载具42浸入锡液45中的时间为20~40秒。熔融的锡液45的温度与焊接温度T2接近或一致,从而可使附着在插件元件43引脚上的焊料熔化,让插件元件43固定在PCB板41上。具体地,焊接温度T2的具体值需根据插件元件43的引脚上的焊料型号、或插件元件43的特征、或PCB板41的大小而调整。
在其中一种实施方式下,在预热步骤S10或加热步骤S20中,载具42的内表面设有若干引流槽。附着在插件元件43的引脚上的焊料可能在受热后释放出气体,引流槽为气体提供了流通出载具42的通道,避免所释放的气体在PCB板41底侧产生积聚,防止PCB板41的质量受到影响。具体地,不同的载具42上的引流槽的宽度及延伸方向根据对应PCB板41上的元件布局而调整。
在其中一种实施方式下,在预热步骤S10或加热步骤S20中,载具42的内表面设有若干凹槽。由于PCB板41底侧可能分布多个尺寸不一的元器件,通过尺寸较大的元件被容置到凹槽中,可方便PCB能平直放置到载具42的内侧,让PCB板41各部位能获得均匀的加热效果。具体地,不同的载具42上的凹槽的深度、大小、及位置根据对应PCB板41上的元件布局而调整。
请参阅图1,在其中一种实施方式下,冷却步骤S30包括第一风冷步骤S31及第二风冷步骤S32;在第一风冷步骤S31中,对载具42及置于载具42上的PCB板41同时进行风冷;在第二风冷步骤S32中,将PCB板41从载具42中取出,并通过风冷使PCB板41的温度下降至室温。具体地,第一风冷步骤S31在插件元件43的引脚上的焊料凝固后结束,由于在取出PCB板41前,固定插件元件43的焊锡已固定,从而能保证插件元件43的安装稳定性,PCB板41在载具42外能提升风冷的效率。空置出的载具42可重新进行利用。具体地,第一风冷步骤S31或第二风冷步骤S32的持续时间根据PCB板41的大小而调整。
请参阅图4,PCB板41的电子元件焊接方法可以在回流焊设备50上进行,其中,回流焊设备50上设有预热加热区51、液化回流区52、及冷却区53;其中,载具42及PCB板41的预热步骤S10在预热加热区51进行,加热步骤S20在液化回流区52进行,冷却步骤S30在冷却区进行。
本实施例中,在预热步骤S10中,将载具42加热到预热就绪温度T1,在载具42的传导下,同时使装有插件元件43的PCB板41产生预热作用,预热步骤S10为载具42及PCB板41提供了温度上的过渡,避免由于温度的剧变而导致载具42或PCB板41受损,有利于载具42的重复利用;由于PCB板41全部或局部容置在载具42中,加热源通过载具42向PCB板41传导热量,PCB板41不会直接与加热源靠近,限制了将贴片元件44固定的焊锡的温度上升空间,避免将贴片元件44固定的焊锡熔化至流动状态,防止在焊接插件元件43的引脚时造成贴片元件44的脱落。
以上所述实施例的各技术特征可以进行任意的组合,为使描述简洁,未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述,然而,只要这些技术特征的组合不存在矛盾,都应当认为是本说明书记载的范围。
以上所述实施例仅表达了本发明的几种实施方式,其描述较为具体和详细,但并不能因此而理解为对发明专利范围的限制。应当指出的是,对于本领域的普通技术人员来说,在不脱离本发明构思的前提下,还可以做出若干变形和改进,这些都属于本发明的保护范围。因此,本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。

Claims (10)

1.一种电子元件焊接方法,其特征在于,包括如下步骤:
预处理步骤,将焊有贴片元件的PCB板全部或局部地置于载具中,所述载具用于将所述PCB板焊有贴片元件的一侧与热源隔离开来;插件元件穿设所述PCB板上,所述插件元件与所述PCB板接触处涂有焊料;所述插件元件与所述贴片元件处于所述PCB板不同的两面;
预热步骤,将所述载具加热直至达到预热就绪温度;
活性等待步骤,所述载具或所述PCB板的温度保持在所述预热就绪温度;
加热步骤,在所述活性等待步骤之后,对所述载具加热,所述载具将热量传导至所述PCB板,使所述焊料熔融于所述插件元件与所述PCB板之间的缝隙;
冷却步骤,对所述PCB板及所述焊料进行冷却处理。
2.根据权利要求1所述的电子元件焊接方法,其特征在于,在所述预热步骤中,通过红外热辐射和/或热风对所述载具进行加热。
3.根据权利要求1所述的电子元件焊接方法,其特征在于,在所述加热步骤中,通过电加热工具将所述载具加热至焊接温度。
4.根据权利要求1所述的电子元件焊接方法,其特征在于,在所述加热步骤中,将所述载具浸入熔融状态的锡液中,以将所述载具加热至焊接温度。
5.根据权利要求4所述的电子元件焊接方法,其特征在于,在所述加热步骤中,所使用的所述载具为金属载具或合金载具。
6.根据权利要求5所述的电子元件焊接方法,其特征在于,在所述加热步骤中,所使用的所述载具为铝制载具。
7.根据权利要求4所述的电子元件焊接方法,其特征在于,在所述加热步骤中,所述焊接温度的范围为200~320摄氏度,所述载具浸入所述锡液中的时间为20~40秒。
8.根据权利要求1所述的电子元件焊接方法,其特征在于,所述载具的内表面设有若干引流槽和/或所述载具的内表面设有若干凹槽。
9.根据权利要求1所述的电子元件焊接方法,其特征在于,所述冷却步骤包括:
第一风冷步骤,对所述载具及置于所述载具上的所述PCB板同时进行风冷;
第二风冷步骤,将所述PCB板从所述载具中取出,并通过风冷使所述PCB板的温度下降至室温。
10.根据权利要求9所述的电子元件焊接方法,其特征在于,所述第一风冷步骤在所述插件元件的引脚上的焊料凝固后结束。
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