CN112235938A - Pcb板的焊接方法和pcb城堡板 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种PCB板的焊接方法和PCB城堡板，涉及PCB板加工领域。该PCB板的焊接方法，包括以下步骤：提供设有第一焊盘的PCB母板，其中，所述第一焊盘表面覆有焊锡；提供设有第二焊盘的PCB子板，其中，所述第二焊盘上设有焊接通孔且表面覆有焊锡，所述焊接通孔具有金属化的孔壁；将所述PCB母板与所述PCB子板对准贴合，贴合后所述第一焊盘与所述第二焊盘上下对齐；然后加热，加热后焊锡熔化并浸润所述第一焊盘和所述焊接通孔，冷却后完成PCB板的焊接。利用该焊接方法能够解决现有城堡板焊点易发生虚焊的问题，达到提高焊接质量的目的。
Description
技术领域
本发明涉及PCB板领域，尤其涉及一种PCB板的焊接方法和利用该焊接方法得到的PCB城堡板。
背景技术
城堡板是指两种或多种不同的PCB板以及元器件通过焊接的方式进行装联的单板。通过城堡方案可以将原来单个大板中的功能模块独立设计成小单元的子板，并与较大的母板通过一次焊接进行装联。
作为目前电子装联领域中采用率日渐增加的一种方案，尤其在具有较大尺寸和重复单元的复杂单板中，城堡装配方案已经日渐成为一种主流的设计方案。城堡板具有模块化、易维修和兼容性好等优点，能够大大提高复杂单板的生产效率，缩短生产成本并缩短新产品的研发周期。但由于母板和子板通常会采用不同的材质，具有不同的收缩率，且与一般的元件相比，子板的尺寸通常较大，在装配时母板和子板会产生累积变形，进而会产生较大的翘曲，从而造成城堡板焊点虚焊，这种状况在母板尺寸很大时表现的尤其明显。
发明内容
本发明的目的之一在于提供一种PCB板的焊接方法，以解决现有城堡板焊点易发生虚焊的问题。
本发明的目的之二在于提供一种PCB城堡板，该PCB城堡板具有焊接结构稳定的优点。
为实现上述发明目的，本发明采用的技术方案如下：
一种PCB板的焊接方法，包括以下步骤：
提供设有第一焊盘的PCB母板，其中，所述第一焊盘表面覆有焊锡；提供设有第二焊盘的PCB子板，其中，所述第二焊盘上设有焊接通孔且表面覆有焊锡，所述焊接通孔具有金属化的孔壁；
将所述PCB母板与所述PCB子板对准贴合，贴合后所述第一焊盘与所述第二焊盘上下对齐；然后加热，加热后焊锡熔化并浸润所述第一焊盘和所述焊接通孔，冷却后完成PCB板的焊接。
进一步地，所述第一焊盘的制备方法包括：在所述PCB母板的焊接区涂覆焊锡膏，干燥后在所述PCB母板表面形成所述第一焊盘。
进一步地，所述第二焊盘的制备方法包括：在所述PCB子板的焊接区加工焊接通孔，然后在所述焊接区涂覆焊锡膏，干燥后在所述PCB子板表面形成所述第二焊盘。
进一步地，所述焊接区位于所述PCB子板的边缘时，直接在所述PCB子板的边缘处加工所述焊接通孔。
进一步地，所述焊接通孔为：自所述PCB子板侧壁表面向内凹陷所形成的凹槽状的焊接通孔。
进一步地，所述焊接区位于所述PCB子板的板内时，先在所述PCB子板的焊接区加工通槽，然后再在所述通槽的槽壁上加工所述焊接通孔。
进一步地，所述焊接通孔为：自所述通槽的槽壁表面向内凹陷所形成的凹槽状的焊接通孔。
进一步地，先利用铣刀在所述PCB子板的焊接区加工通槽，然后再利用钻孔机在所述通槽的槽壁上加工钻孔，所述钻孔的孔壁经金属化处理后得到所述焊接通孔。
进一步地，所述焊接通孔为半圆柱形的焊接通孔。
一种PCB城堡板，利用本发明的焊接方法，将PCB母板和PCB子板焊接在一起，得到所述PCB城堡板。
本发明提供的上述技术方案与现有技术相比，具有如下优点：
本发明的焊接方法，通过在PCB子板上创新性地开设焊接通孔，并在第二焊盘上涂覆焊锡，在焊接时，PCB母板上的焊锡和PCB子板上的焊锡熔化后对焊接通孔形成上下夹攻形势，从而可以保证熔融的焊锡能够同时完成对第一焊盘和焊接通孔的浸润，进而在PCB母板和PCB子板之间形成良好可靠的焊点，解决城堡板焊点虚焊的问题。
本发明的焊接方法，在不改变PCB板焊点布局和外形的基础上，大大降低了城堡板焊点虚焊的发生概率。该焊接方法的提出，在城堡板方案使用日益增多的今天，不仅能够解决城堡板焊点虚焊，尤其是大尺寸城堡板变形产生焊点虚焊的问题，而且能加大城堡板加工的工艺窗口，提高新产品研发的速率，具有工艺和研发的实用价值。
同时，本发明提出的解决方法操作简单，成本低廉，易于加工，在电子装联领域焊接中具有广阔的应用前景。
附图说明
此处的附图被并入说明书中并构成本说明书的一部分，示出了符合本发明的实施例，并与说明书一起用于解释本发明的原理。
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，对于本领域普通技术人员而言，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本发明一种实施方式的PCB母板的结构示意图；
图2为本发明一种实施方式的PCB子板的结构示意图；
图3为本发明一种实施方式的PCB母板和PCB子板焊接后的结构示意图。
图标：10-PCB母板；11-第一焊盘；20-PCB子板；21-第二焊盘；22-焊接通孔；23-焊点。
具体实施方式
为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，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，所描述的实施例是本发明的一部分实施例，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的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。
一方面，本发明提供了一种PCB板的焊接方法，包括以下步骤：
提供设有第一焊盘的PCB母板，其中，所述第一焊盘表面覆有焊锡；提供设有第二焊盘的PCB子板，其中，所述第二焊盘上设有焊接通孔且表面覆有焊锡，所述焊接通孔具有金属化的孔壁；
将所述PCB母板与所述PCB子板对准贴合，贴合后所述第一焊盘与所述第二焊盘上下对齐；然后加热，加热后焊锡熔化并浸润所述第一焊盘和所述焊接通孔，冷却后完成PCB板的焊接。
需要说明的是，本发明中，第一焊盘设置在PCB母板的正面，第一焊盘的数量为多个；相应地，第二焊盘也设置在PCB子板的正面，第二焊盘的数量也为多个。其中，第一焊盘与第二焊盘的位置和数量是一一对应的。
焊接通孔沿PCB子板的厚度方向贯通PCB子板，其孔壁经金属化处理表面附有金属层，以用于焊锡。
焊接时，PCB母板水平放置，PCB子板放置在PCB母板上。PCB母板的正面与PCB子板的背面对准贴合，对准贴合后，在上下方向上，第一焊盘与第二焊盘处于对齐状态。由此，在加热后，第二焊盘上的焊锡熔化后才能流入焊接通孔与第一焊盘上的焊锡相连，进而在PCB母板和PCB子板之间形成稳固的搭接焊盘。
本发明的焊接方法，通过在PCB子板上创新性地开设焊接通孔，并在第二焊盘上涂覆焊锡，在焊接时，PCB母板上的焊锡和PCB子板上的焊锡熔化后对焊接通孔形成上下夹攻形势，从而可以保证熔融的焊锡能够同时完成对第一焊盘和焊接通孔的浸润，进而在PCB母板和PCB子板之间形成良好可靠的焊点，以解决城堡板焊点虚焊的问题。
本发明的焊接方法，在不改变PCB板焊点布局和外形的基础上，大大降低了城堡板焊点虚焊的发生概率。该焊接方法的提出，在城堡板方案使用日益增多的今天，不仅能够解决城堡板焊点虚焊，尤其是大尺寸城堡板变形产生焊点虚焊的问题，而且能加大城堡板加工的工艺窗口，提高新产品研发的速率，具有工艺和研发的实用价值。
同时，本发明提出的解决方法操作简单，成本低廉，易于加工，在电子装联领域焊接中具有广阔的应用前景。
可以理解的是，本发明中的PCB子板可以为一块，也可以为两块，也可以为很多块，其具体数量根据城堡板的具体设计功能而定。其中，当PCB子板的数量为多块时，可以在PCB母板的水平方向(可以理解为横向)同时焊接多块PCB子板，也可以在PCB母板的垂线方向(可以理解为纵向)依次焊接多块PCB子板。当在纵向依次焊接PCB子板时，已经焊接的PCB子板可以用作是PCB母板使用，用以焊接尚未焊接的PCB子板。
其中，本发明并未对焊接通孔的形状做出具体限定，只要能够便于熔融的焊锡顺利流通即可。其中，焊接通孔的形状例如设计成圆柱形通孔、圆台形通孔或棱柱形通孔均可。
在本发明的一些实施方式中，第一焊盘的制备方法包括：在所述PCB母板的焊接区涂覆焊锡膏，干燥后在所述PCB母板表面形成所述第一焊盘。
PCB母板的焊接区为根据PCB板的设计方案，预先在PCB母板上预留出来的区域用于与其他PCB子板焊接。
在本发明的一些实施方式中，第二焊盘的制备方法包括：在所述PCB子板的焊接区加工焊接通孔，然后在所述焊接区涂覆焊锡膏，干燥后在所述PCB子板表面形成所述第二焊盘。
同样，PCB子板的焊接区也是根据PCB板的设计方案，预先在PCB子板上预留出的区域用于与PCB母板或其他PCB子板焊接。
对于第一焊盘和第二焊盘中焊锡的涂覆方式，本发明的上述实施方式并未做具体的限定，例如可以采用刷涂、滚涂或印刷等等。作为本发明优选的实施方式，采用印刷的方式在第一焊盘和第二焊盘表面制备焊锡。
在设计焊接区时，通常会根据PCB板的设计功能进行选择。焊接区可以设置在PCB板的边缘，也可以设置在PCB板的板内，远离其边缘的部位。
在本发明的一些实施方式中，当焊接区位于所述PCB子板的边缘时，可以直接在所述PCB子板的边缘处加工所述焊接通孔。
为方便加工，在PCB子板的边缘处加工得到的焊接通孔的形状为：自所述PCB子板侧壁表面向内凹陷所形成的凹槽状的焊接通孔。
在加工时，可以直接利用钻孔机在PCB子板的侧壁上加工出一贯通PCB子板厚度的凹槽，该凹槽经金属化后形成焊接通孔。其中，加工出的凹槽，垂于于其轴线的截面优选为弧面，进一步优选为半圆面，所形成的焊接焊接通孔的形状也就是半圆形通孔。
在本发明的一些实施方式中，当所述焊接区位于所述PCB子板的板内时，先在所述PCB子板的焊接区加工通槽，然后再在所述通槽的槽壁上加工所述焊接通孔。
加工通槽的目的是为了方便加工所述焊接通孔。
在本发明的一些实施方式中，在通槽的侧壁上加工出的焊接通孔的形状为：自所述通槽的槽壁表面向内凹陷所形成的凹槽状的焊接通孔。
同样，在通槽的槽壁上加工得到的焊接通孔与在PCB子板的侧壁上加工得到的焊接通孔的形貌一致，优选为半圆柱形的焊接通孔。
加工的通槽，其周向尺寸要远大于焊接通槽的径向尺寸，在同一通槽内，可以在其侧壁上加工多个焊接通孔。
在本发明的一些实施方式中，在通槽的槽壁上加工焊接通孔的方法为：先利用铣刀在所述PCB子板的焊接区加工通槽，然后再利用钻孔机在所述通槽的槽壁上加工钻孔，所述钻孔的孔壁经金属化处理后得到所述焊接通孔。
在城堡板的制备过程中，通常需要在PCB母板的边缘和板内等不同位置同时设置多个第一焊盘，相应地，也就需要在PCB子板的边缘板内等不同位置同时设置多个第二焊盘，因此，在加工过程中，均需要使用上述所提及的两种焊接通孔的加工方式。
基于同样的发明构思，本发明的第二方面提供了一种PCB城堡板，利用本发明的焊接方法将PCB母板和PCB子板焊接在一起得到本发明的PCB城堡板。
利用本发明的焊接方法得到的城堡板，由于改变了其内部的焊点的连接结构，使焊点由原来的平面连接结构改变成为立体连接结构，有效提高了PCB母板和PCB子板的焊接强度，从而避免因PCB板出现翘曲等引起的虚焊问题。
下面将结合实施例对本发明的焊接方法做进一步详细的说明。
实施例1
本实施例的PCB城堡板，包括一块PCB母板和五块PCB子板，PCB母板尺寸为：板长700-1000mm，板宽300-500mm，板厚：3.0mm；PCB子板尺寸为：板长80-90mm，板宽70-80mm，板厚：0.65mm，需对其进行可靠的焊接。
具体的，本实施例中城堡板的焊接步骤为：
步骤S1)如图1和图2所示，在PCB母板10上设计第一焊盘位置；相应地，先在PCB子板20板面的焊接区铣出通槽，然后再在PCB子板20的边缘或板内通槽边缘与第一焊盘相应位置处设计第二焊盘的位置；
步骤S2)在PCB子板20的边缘和板内通槽边缘处利用钻孔机形成半圆柱形的凹槽，然后完成金属化，从而形成焊接通孔22，形成的焊接通孔22的形状如图2所示；
步骤S3)利用厚度为0.15mm的阶梯钢网在第一焊盘位置印刷锡膏，经干燥后形成第一焊盘11，参照图1所示；
利用厚度为0.12mm的钢网在焊接通孔对应的第二焊盘的位置处印刷锡膏，经干燥后形成第二焊盘21，参照图2所示；
步骤S4)先将PCB母板10水平放置后，再将各个PCB子板20对准定位后叠放安装于PCB母板10表面，然后利用回流焊对PCB母板10和PCB子板20进行焊接；
焊接过程中，PCB子板20和PCB母板10上的锡膏熔融后同时润湿第一焊盘11、第二焊盘21和焊接通孔22，形成上下夹攻的形式，从而形成可靠焊点23；焊接后形成的焊点23如图3所示。
实施例2
本实施例的PCB城堡板，包括一块PCB母板和三块PCB子板，PCB母板尺寸为：板长600-700mm，板宽200-300mm，板厚：2.0mm；PCB子板尺寸为：板长110-130mm，板宽30-50mm，板厚：0.60mm，需对其进行可靠的焊接。
具体的，本实施例中城堡板的焊接步骤为：
步骤S1)在PCB母板上设计第一焊盘位置；相应地，先在PCB子板板面的焊接区铣出通槽，然后再在PCB子板的边缘或板内通槽边缘与第一焊盘相应位置处设计第二焊盘的位置；
步骤S2)在PCB子板的边缘和板内通槽边缘处利用钻孔机形成半圆柱形的凹槽，然后完成金属化，从而形成焊接通孔；
步骤S3)利用厚度为0.15mm的阶梯钢网在第一焊盘的位置印刷锡膏，经干燥后形成第一焊盘；
利用厚度为0.12mm的钢网在焊接通孔对应的第二焊盘的位置处印刷锡膏，经干燥后形成第二焊盘；
步骤S4)先将PCB母板水平放置后，再将各个PCB子板对准定位后叠放安装于PCB母板表面，然后利用回流焊对PCB母板和PCB子板进行焊接；
焊接过程中，PCB子板和PCB母板上的锡膏熔融后同时润湿第一焊盘、第二焊盘和焊接通孔，形成上下夹攻的形式，从而形成可靠焊点。
实施例3
本实施例的PCB城堡板，包括一块PCB母板和两块PCB子板，PCB母板尺寸为：板长395mm，板宽276mm，板厚：3.0mm；PCB子板尺寸为：板长145mm，板宽72mm，板厚：1.56mm，需对其进行可靠的焊接。
按本发明提供的方法，具体实施步骤为：
步骤S1)在PCB母板上设计第一焊盘位置；相应地，先在PCB子板板面的焊接区铣出通槽，然后再在PCB子板的边缘或板内通槽边缘与第一焊盘相应位置处设计第二焊盘的位置；
步骤S2)在PCB子板的边缘和板内通槽边缘处利用钻孔机形成半圆柱形的凹槽，然后完成金属化，从而形成焊接通孔；
步骤S3)利用厚度为0.12mm的阶梯钢网在第一焊盘的位置印刷锡膏，经干燥后形成第一焊盘；
利用厚度为0.12mm的钢网在焊接通孔对应的第二焊盘的位置处印刷锡膏，经干燥后形成第二焊盘；
步骤S4)先将PCB母板水平放置后，再将各个PCB子板对准定位后叠放安装于PCB母板表面，然后利用回流焊对PCB母板和PCB子板进行焊接；
焊接过程中，PCB子板和PCB母板上的锡膏熔融后同时润湿第一焊盘、第二焊盘和焊接通孔，形成上下夹攻的形式，从而形成可靠焊点。
对比例1
本对比例的PCB城堡板，包括一块PCB母板和两块PCB子板，其具体尺寸与实施例3完全相同，即PCB母板尺寸为：板长395mm，板宽276mm，板厚：3.0mm；PCB子板尺寸为：板长145mm，板宽72mm，板厚：1.56mm，需对其进行可靠的焊接。
该对比例中的城堡板的焊接方法，具体实施步骤为：
步骤S1)在PCB母板上设计第一焊盘位置，然后利用厚度为0.12mm的钢网在第一焊盘的位置印刷锡膏，经干燥后形成第一焊盘；
相应地，在PCB子板上与第一焊盘相应的位置处设置第二焊盘位置，利用厚度为0.12mm的钢网在第一焊盘的位置印刷锡膏，经干燥后形成第二焊盘；该第二焊盘的设置位置为PCB子板的背面，即PCB母板和PCB子板贴合后，与PCB母板贴林的一面；
步骤S2)先将PCB母板水平放置后，再将各个PCB子板对准定位后叠放安装于PCB母板表面，使第一焊盘和第二焊盘接触，然后利用回流焊对PCB母板和PCB子板进行焊接；
焊接过程中，PCB母板上的锡膏熔融后浸润于第一焊盘和第二焊盘之间，冷却后形成焊点。
分别利用实施例3和对比例1提供的焊接方法对相同规格的城堡板进行焊接，城堡板的各项尺寸与实施例3中的相同。各焊接1000块城堡板后，对城堡板的焊接质量进行检验，产品焊接合格率列于表1。
表1
从表1中的数据可以看出，利用本发明提供的焊接方法能够显著提高城堡板的焊接质量，减少虚焊的发生，提高产品的焊接合格率。
上述实施例将有助于理解本发明，但并不限制本发明的内容。
需要说明的是，在本文中，诸如“第一”和“第二”等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。
以上所述仅是本发明的具体实施方式，使本领域技术人员能够理解或实现本发明。对这些实施例的多种修改对本领域的技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本发明将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所发明的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。
Claims (10)
1.一种PCB板的焊接方法，其特征在于，包括以下步骤：
提供设有第一焊盘的PCB母板，其中，所述第一焊盘表面覆有焊锡；提供设有第二焊盘的PCB子板，其中，所述第二焊盘上设有焊接通孔且表面覆有焊锡，所述焊接通孔具有金属化的孔壁；
将所述PCB母板与所述PCB子板对准贴合，贴合后所述第一焊盘与所述第二焊盘上下对齐；然后加热，加热后焊锡熔化并浸润所述第一焊盘和所述焊接通孔，冷却后完成PCB板的焊接。
2.根据权利要求1所述的焊接方法，其特征在于，所述第一焊盘的制备方法包括：在所述PCB母板的焊接区涂覆焊锡膏，干燥后在所述PCB母板表面形成所述第一焊盘。
3.根据权利要求1所述的焊接方法，其特征在于，所述第二焊盘的制备方法包括：在所述PCB子板的焊接区加工焊接通孔，然后在所述焊接区涂覆焊锡膏，干燥后在所述PCB子板表面形成所述第二焊盘。
4.根据权利要求3所述的焊接方法，其特征在于，所述焊接区位于所述PCB子板的边缘时，直接在所述PCB子板的边缘处加工所述焊接通孔。
5.根据权利要求4所述的焊接方法，其特征在于，所述焊接通孔为：自所述PCB子板侧壁表面向内凹陷所形成的凹槽状的焊接通孔。
6.根据权利要求3所述的焊接方法，其特征在于，所述焊接区位于所述PCB子板的板内时，先在所述PCB子板的焊接区加工通槽，然后再在所述通槽的槽壁上加工所述焊接通孔。
7.根据权利要求6所述的焊接方法，其特征在于，所述焊接通孔为：自所述通槽的槽壁表面向内凹陷所形成的凹槽状的焊接通孔。
8.根据权利要求7所述的焊接方法，其特征在于，先利用铣刀在所述PCB子板的焊接区加工通槽，然后再利用钻孔机在所述通槽的槽壁上加工钻孔，所述钻孔的孔壁经金属化处理后得到所述焊接通孔。
9.根据权利要求1-8任一项所述的焊接方法，其特征在于，所述焊接通孔为半圆柱形的焊接通孔。
10.一种PCB城堡板，其特征在于，利用权利要求1-9任一项所述的焊接方法，将PCB母板和PCB子板焊接在一起，得到所述PCB城堡板。
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