CN112135437B - 一种低温通孔回流生产方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种低温通孔回流生产方法,用于电子产品生产中的元器件焊接，其步骤为：a、锡膏印刷；b、贴片元器件贴片及贴片/插片机插件；c、低温回流焊；d、分板；e、ATP；其在现有材料不变、设备主体不变的情况下，完成组装、焊接，去掉DIP插件工段，从而节约大量的制造成本‑根据产品的复杂度，每台产品可节约10％到30％不等；并且降低了对元器件的要求从而进一步降低产品生产成本。

Description

一种低温通孔回流生产方法
技术领域
本发明涉及一种电子产品生产中的元器件焊接技术；尤其涉及一种低温通孔回流生产方法。
背景技术
现有电子产品组装生产时局限于电子物料的承受的温度和组装方式；对于需经过插件料组装后采用特殊的焊料焊接生产的元器件，常用的为通孔回流生产方法。如图1所示，现有通孔回流生产方法流程为：锡膏印刷-贴片元器件贴片-回流焊-分板-插件-波峰焊-ATP。其中，锡膏印刷：只对贴片元器件进行涂布上锡，按正常的锡量进行开口印刷；其中，贴片元器件贴片，是根据贴片需求，把贴片元器件贴到其位置上；其中，回流焊，是按照现有工艺设置回流温度在217度以上，峰值最高可达到255度的焊接条件下进行批量焊接；其中，分板，是把贴片回流焊接好的裸板放置在分板机进行分割成一个一个模块的PCBA板后再进行下道工序；其中，插件，是将分好的PCBA板放置在专用托盘治具中，进行通孔元件插件，并检查按压完成；其中，波峰焊，是将插件完成的板放到波峰焊设备经过预热，将引脚浸到最高温度在270度融化的锡中进行上锡焊接，再流出取出托盘治具，在进行检查、执锡修补和测试等等工序作业；其中，ATP，就是组装、测试、包装(做好的裸板经过焊接天线等附件，再进行组装外壳和进行各项功能测试完成后，与电源适配器、说明书及相关的线材附件放置在彩盒中的过程)。
但是，在现有的生产工艺条件下，需保证插件的元器件的承受温度能达到260度持续30秒以上，才能满足生产条件的需求，但这样高要求的元器件的成本会比普通元器件提高3倍左右。变相提高生产成本。
发明内容
本发明要解决的主要技术问题是，提供一种低温通孔回流生产方法，其可以简化流程，降低对元器件的要求从而降低生产成本。
为解决上述技术问题，本发明提供一种低温通孔回流生产方法,方法步骤为：a、锡膏印刷；b、贴片元器件贴片及贴片/插片机插件；c、低温回流焊；d、分板；e、ATP。
所述步骤a中，需设计钢网模版，设计钢网模版时保证锡量充足，双面板两面上锡膏；如板边不满足夹持工艺边宽度，需加托盘治具一起印刷。
所述步骤a中，所使用的锡膏为含有SnBi成分的低温锡膏。
所述步骤b中，所述贴片元器件贴片：一般按正常贴片，插件面需后贴片，如插件料紧贴板，则需考虑先贴插件面过炉，再贴上锡面翻板插件；如板边不满足夹持工艺边宽度，需加托盘治具一起贴刷。
所述步骤b中，贴片/插片机插件：正常生产时为贴片完成后，进行插件，如插件料紧贴板，则贴完片后，采用翻板后插件，再一起过炉；如板边不满足夹持工艺边宽度，需加托盘治具一起贴刷。
所述步骤c中，插件完成后贴完片一起过炉，如贴片和插件不在一面，则插件面朝上，另一面利用锡膏张力保持元器件不掉，面朝下过炉。
所述步骤c，低温回流焊流程：其回流时间要设置在中上限范围90秒以上，而峰值温度需中下限160-175之间。
所述步骤e，ATP流程包括组装、测试、包装；在测试组装过程中治具支撑，压合时不可压到焊点或使PCBA产生形变。
本发明的有益效果是：一种低温通孔回流生产方法,步骤为：a、锡膏印刷；b、贴片元器件贴片及贴片/插片机插件；c、低温回流焊；d、分板；e、ATP；其在现有材料不变、设备主体不变的情况下，完成组装、焊接，去掉DIP插件工段，从而节约大量的制造成本(根据产品的复杂度，每台产品可节约10％到30％不等)，并且降低了对元器件的要求从而进一步降低产品生产成本。
附图说明
图1为现有生产流程示意图；
图2为本发明一种低温回流生产流程图。
具体实施方式
下面通过具体实施方式结合附图对本发明作进一步详细说明。
1、流程修改说明：低温回流生产流程是在不改变原有产品元器件的材质和性能的基础上，修改元器件的包装方式或添置一定的送料装置，将插件料放到贴片机或插件机上实现产品组装，与贴片元器件一起过炉焊接，从而去除手动插件和波峰焊焊接工单，达到缩短产品生产工艺流，节约时间和成本；而传统的通孔回流和常用生产流程：一种是对元器件的材质耐温性要求高，另一种是增加另外的工作流程，使生产成本大大提升。
2、本专利低温回流工艺与传统工艺生产作业方式对比有如下作业特点：
1)使用的焊料不同：使用焊料为市面上已有经认证的SnBi的低温焊料，按现有常规焊料使用方法使用；
2)插件方式和工序:
采用现有的贴片设备匹配专用吸嘴和夹爪插件或人工手插、机械手或插件机；插件工序安排在回流焊前，传统工艺是在回流焊后；
低温回流焊C工序：
根据焊料的特点，可在峰值温度200度以下完成焊接，与常温峰值250度和波峰焊260度相比，热冲击大大减少。降低对元器件的要求，变形降低产品/生产成本。
具体的如图2所示，一种低温通孔回流生产方法,方法步骤为：a、锡膏印刷；b、贴片元器件贴片及贴片/插片机插件；c、低温回流焊；d、分板；e、ATP。
实施时，所述步骤a中，需设计钢网模版，设计钢网模版时保证锡膏量充足，双面板两面上锡膏；如板边不满足夹持工艺边宽度，需加托盘治具一起印刷。
具体的，该流程所使用的锡膏为含有SnBi成分的低温锡膏；钢网开口要比常温锡膏的开口锡量要充足，保证焊点的包裹度要充分；钢网开口要根据插件料紧贴板面的情况进行开口调整，如插件料与板面有0.3MM以上的高度间隙上锡面开到插件面，另一面预置锡，如紧贴或小于0.3MM则上锡面开到焊接面，另一面预置锡；对于元器件较重，锡膏张力无法固定的元器件需另加印(或点胶)作业；因插件料设计往往是靠夹持边的，需要增加托盘治具印刷，如没在夹持边可不需要托盘治具印刷。
实施时，所述步骤b中，所述贴片元器件贴片：一般按正常贴片，插件面需后贴片，如插件料紧贴板，则需考虑先贴插件面过炉，再贴上锡面翻板插件；如板边不满足夹持工艺边宽度，需加托盘治具一起贴刷。
具体的，该流程：根据生产步骤需先完成贴片后再进行插件，另根据上锡面，如插件上锡面在插件面侧，需先做焊接面贴片，再做插件面的正常流程作业，如插件上锡面在焊接面，则需先做插件面贴片，过炉焊接好后再做焊接面贴片，进行翻板插件，再过炉固化；因贴片机采用的是上下夹持，对板边有4MM以上的夹持边要求，如不满足要求需要加托盘治具固定贴片。
实施时，所述步骤b中，贴片/插片机插件：正常生产时为贴片完成后，进行插件，如插件料紧贴板，则贴完片后，采用翻板后插件，再一起过炉；如板边不满足夹持工艺边宽度，需加托盘治具一起贴刷。
实施时，所述步骤c中，插件完成后且贴完片一起过炉，如贴片和插件不在一面，则插件面朝上，另一面利用锡膏张力保持元器件不掉，面朝下过炉；温度参数参照下表：
曲线阶段 温度范围 斜率 时间范围
预热(A-B) 25-100℃ 0.5-2.5℃/s 30s-150s
恒温(B-C) 100-120℃ _______ 40s-120s
回流(T) >142℃ _______ 80s-150s
峰值(D) 160-190℃ ------- --------
冷却 峰值-室温 1.0-5℃/s -------
本发明该工艺方法特别适用于2MM以下厚度的贴片元器件可包装良好的焊接强度和焊接可靠性，超过厚度的需采用粘胶工艺辅助增加粘接强度，保证使用过程中的焊接强度和焊接可靠性。
该工艺技术生产出的产品使用条件(指直接接触到焊接点的温度不得超过160度。
具体的，该流程：其回流时间要设置在中上限范围90秒以上，而峰值温度需中下限(及160-175之间)最佳，对锡裂有较好的控制；低温回流时，插件、贴片不存在分开设置炉温焊接，插件元件满足承受190度温度以上即可(现有使用在波峰焊焊接的元件基本可满足需求)；其过炉方式插件料面朝上过炉，对于面朝下的利用锡或锡膏的张力作用保持元器件不掉，如较大或较重的元器件，在贴片前加贴片胶固定过炉；过炉完成后，如有托盘治具需保证治具与板不得干涉、过紧等导致取治具时不易取下，使PCBA产生形变。
实施时，其中步骤d、分板：基于低温焊接的特点，分板尽量采用CNC类的机械应力小的铣刀式的分板方式；在分板时采用分板治具或其他方式分板时不可造成PCBA变形，造成焊点崩裂现象。
实施时，其中步骤e、ATP：在测试组装过程中治具支撑，压合时不可压到焊点或使PCBA产生形变，在组装时，如采用人工装壳时不得压到元器件上。
本发明方案，在实施时，对于每个工序与传统作业详细优化方案：
a、锡膏印刷：
因焊接后的锡需要灌入插件孔中，保证焊接的可靠性，满足IPC要求，故在印刷锡膏时要保证锡尽量多，则最好的方法是加大和加厚钢网开口，但容易出现锡膏无法收回，形成锡珠，造成影响，因此需根据物料和PCB插件孔大小设定开口尺寸，并开0.13-0.18mm的阶梯，部分零件形状不限，但必须保证开口距离焊盘边在1mm以内,形状根据PCB布局进行调整。
另如锡膏印刷在插件面，则锡膏则零件底部距离锡膏面约0.2mm的间隙如元件结构无法满足，则所有插件元件上锡需在焊接面上锡。
b、贴片元器件贴片及贴片/插片机插件：
根据贴片线的特点，充分利用泛用机进行贴片和插件，在泛用机贴片的基础上，制作特制的吸嘴或夹爪，来实现插件，因插件料往往比较大，供料需采用散装或盘装供料，采用振动供料，根据机器供料位置面积，采用机械手摆放和直振供料最优(直振和机械手长度大小根据贴片机台进调整)。
另一种供料方式为编成卷带，但会增加成本(一颗料预估最少在0.05元)。
在贴片机产能或设计需求无法满足时，可替代方式采用机械手或插件机，但其成本会预增加约0.07元/台，在实际适应过程中根据贴片机产能平衡，配置机械手较灵活和节省空间。
c、低温回流焊：
低温回流是指在传统常温回流基础上通过降低焊接温度，满足现有条件下所有PCBA上的电子和结构物料的焊接，从而达到物料成本的大幅下降；要使物料能够焊接可靠，则其焊接温度条件必须满足参数要求，其要求的温度为实时测出的温度，其测试点必须在物料的焊接部位，否则会出现空洞、假焊等可靠性问题。工序辅助要求：
1)生产中插件料常规设计为了节约成本，会使用插件位作为工艺边进行作业，进行机器插件后，需另加治具辅助作业如图(尺寸根据PCB大小确定)；
2)在PCB拼板设计中考虑其插件方便，避开夹持边，也可达到要求，精度效果较好，但需要考虑整体线体效率平衡。
d、分板：
按正常作业的分板方式进行分板。
e、ATP：
按正常作业的组测包方式进行作业。
通过使用本发明工艺技术类比现有效果对比有如下有益效果：
1、充分利用现有贴片设备，或较少投入的插件设备生产，减少大量投入；
2、降低了物料承受温度的要求，可减少物料成本投入；
3、在不改变现有产品设计和物料选型，减少再次设计和物料更改的投入；
4、在同等条件下，其制造成本减少至少30％的投入；
见下表：
M57产品低温通孔回流成本收益核算
Figure BDA0002689878010000071
节约成本合￥0.4￥1,470,417
计9.02
以上内容是结合具体的实施方式对本发明所作的进一步详细说明，不能认定本发明的具体实施只局限于这些说明。对于本发明所属技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干简单推演或替换，都应当视为属于本发明的保护范围。

Claims (2)

1.一种低温通孔回流生产方法,其特征在于，方法步骤为：
a、锡膏印刷：需设计钢网模版，设计钢网模版时保证锡量充足，双面板两面上锡膏；如板边不满足夹持工艺边宽度，需加托盘治具一起印刷；钢网开口要比常温锡膏的开口锡量要充足，保证焊点的包裹度要充分；钢网开口要根据插件料紧贴板面的情况进行开口调整，如插件料与板面有0.3MM以上的高度间隙上锡面开到插件面，另一面预置锡，如紧贴或小于0.3MM则上锡面开到焊接面，另一面预置锡；对于元器件较重，锡膏张力无法固定的元器件需另点胶作业；
b、贴片元器件贴片 及插片机插件；其中，所述贴片元器件贴片：一般按正常贴片，插件面需后贴片，如插件料紧贴板，则需考虑先贴插件面过炉，再贴上锡面翻板插件；如板边不满足夹持工艺边宽度，需加托盘治具一起贴刷；所述插片机插件：正常生产时为贴片完成后，进行插件，如插件料紧贴板，则贴完片后，采用翻板后插件，再一起过炉；如板边不满足夹持工艺边宽度，需加托盘治具一起贴刷；
c、低温回流焊：插件完成后贴完片一起过炉，如贴片和插件不在一面，则插件面朝上，另一面利用锡膏张力保持元器件不掉，面朝下过炉；低温回流焊流程，其回流时间要设置在中上限范围90秒以上，而峰值温度需中下限160-175之间；
d、分板；
e、ATP：流程包括组装、测试、包装；在测试组装过程中治具支撑，压合时不可压到焊点或使PCBA产生形变。
2.如权利要求1所述的低温通孔回流生产方法，其特征在于，所述步骤a中，所使用的锡膏为含有SnBi成分的低温锡膏。
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