CN112548433A - 双层pcb的焊接装置、夹具和方法及pcb与连接针的焊接夹具 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种双层PCB的焊接装置、夹具和方法及PCB与连接针的焊接夹具，双层PCB的焊接装置包括PCB与连接针的焊接夹具和双层PCB的焊接夹具，将连接针通过PCB与连接针的焊接夹具焊接固定到副板上，拨开双层PCB的焊接夹具的两滑块，再将副板放于该夹具底下一层，利用滑块的限位卡位，再将主板放入夹具上层，该夹具设有限位凸起，配合第一盖板的压合固定，再进行焊接，实现焊接出来的两板平行，以及连接针高精度焊接定位。本发明结构设计合理，使用操作简便，定位固定精度高，成本较低，实现时间较短，可应用与于同尺寸、空间，不同类型的双层PCB板的连接焊接装配工艺。

Description

双层PCB的焊接装置、夹具和方法及PCB与连接针的焊接夹具

技术领域

本发明属于光模块设计制造领域，具体涉及一种双层PCB的焊接装置、夹具和方法及PCB与连接针的焊接夹具。

背景技术

通信设备对小尺寸、高界面密度的要求越来越高，一方面要能够实现性能，一方面要能满足使用，一方面能有效满足通过测试。模块集成度越来越高，空间越来越紧凑的，在现有的结构空间限制条件下，实现高度集成，需要空间利用最大化。

在光模块领域，有协议要求限制结构尺寸，需要满足某些特定性能的模块会需要用到双层PCB(Printed Circuit Board,印刷电路板)的结构，现有的芯片，占用的PCB上空间已经接近极致，常规制作工艺是，使用软带焊接的方式，或者增加连接器，用软带连接，这都会增加占用PCB上的空间，导致PCB上摆电子元件不能摆下，一方面空间占用的问题；而不用软带连接的方式，使用市面上批量的中间是塑胶件的连接排针，因为市面上出现的连接排针尺寸较大，还是占有太多空间，难以借用。如果使用3D打印定制，一般的机台及材料打印出来时精度难以达到，使用特殊材料，价格又太高。

因为项目进行初期，后续订单量暂不明确，使用模内注塑开模的方式，即金属连接针与塑胶件固定，开模费用成本较高，且周期较长，用金属连接针连接两PCB的方式，可大大降低研发成本，节省开模时间周期，节省研发项目开发时间。

在焊接连接两层PCB操作时，会有多根连接针需要精确焊接在两PCB对应预留的孔中，需要保证孔位精准对位，又因为光模块外壳都是金属材料，如果连接针接触到光模块外壳会造成光模块短路，因此，还需要确保连接针不会接触到光模块外壳，且要保证不同位置的连接针凸出两板的尺寸是一致的，两PCB是相对平行的。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术之缺陷，提供了一种双层PCB的焊接装置、夹具和方法及PCB与连接针的焊接夹具，其可以实现高精度、空间紧凑的多个结构件相互之间的精确对位、焊接装配。

本发明的技术方案是这样实现的：本发明公开了一种双层PCB的焊接夹具，包括第一底座，所述第一底座上安装有第一副板限位结构和主板限位结构，副板定位在第一副板限位结构上，所述副板上焊接固定有连接针，主板定位在主板限位结构上，主板位于副板的上方，主板与副板平行，且主板与副板之间具有间距，副板上的连接针穿过主板上预留的连接孔。

进一步地，所述第一副板限位结构包括两个滑块，所述滑块滑动且不脱落的设置在第一底座上，且两个滑块间隔相对设置，副板夹在两个滑块之间，所述滑块与第一底座之间设有用于给滑块施加夹紧力的弹簧。

进一步地，所述滑块的下端通过螺钉固定有固定件，使滑块滑动且不脱落的设置在第一底座设有的滑轨上，所述滑块的下端设有弹簧安装块，所述第一底座设有用于与弹簧安装块配合的滑槽，所述滑块的弹簧安装块上设有弹簧安装孔，所述弹簧安装孔为盲孔，所述弹簧的一端位于滑块的弹簧安装孔内，所述弹簧的另一端伸出弹簧安装孔与第一底座的滑槽槽壁接触。

进一步地，两个滑块的相对面上分别设有垫块，所述垫块位于副板的上端面与主板的下端面之间。

进一步地，所述第一底座上设有用于支撑副板的第一支撑座。

进一步地，所述第一底座上设有用于支撑主板的第二支撑座，主板支撑在第二支撑座上；所述第一底座上铰接有第一盖板，通过第一盖板将主板压合固定在第一底座的第二支撑座上。

进一步地，所述第二支撑座上设有限位凸起分别与主板自带的通孔对应，第二支撑座上的限位凸起伸入主板自带的通孔中。

进一步地，所述第一底座上设有用于支撑光模块的光器件的第三支撑座。

本发明公开了一种PCB与连接针的焊接夹具，包括第二底座，所述第二底座上设置至少一个装夹工位，所述第二底座的每个装夹工位上支撑有至少两个上下重叠设置的副板，每个装夹工位最上层的副板为带有电子元件的副板，每个装夹工位的其余副板均为不含有电子元器件的副板，每个装夹工位的各层副板预留的连接孔相互对应，将连接针从上到下依次对应插入各层副板预留的连接孔中，所述第二底座的每个装夹工位上设有用于对各副板限位的第二副板限位结构。

进一步地，所述第二副板限位结构包括设置在第二底座上的限位槽或设置在第二底座上的限位块；所述第二底座上铰接有第二盖板，通过第二盖板将带有电子元件的副板压合固定在不含有电子元器件的副板上。

本发明公开了一种双层PCB的焊接装置，包括PCB与连接针的焊接夹具和双层PCB的焊接夹具。

本发明公开了一种焊接连接双层PCB的装配方法，包括如下步骤：

通过PCB与连接针的焊接夹具将连接针焊接固定到副板上；

将焊接有连接针的副板装夹在双层PCB的焊接夹具上，再将主板装夹在副板上方，副板上的连接针穿过主板上预留的连接孔，进行焊接操作，实现双层PCB焊接。

本发明至少具有如下有益效果：因结构空间的限制，PCB上留出可用于支撑固定的空间非常小，本发明将连接针通过一夹具焊接固定到副板上，拨开另一夹具的两滑块，再将副板放于该夹具的底下一层，利用滑块的限位卡位，再将主板放入该夹具上层，夹具设有限位凸起，配合盖板的压合固定，再进行焊接，实现焊接出来的两板平行，以及连接针高精度焊接定位。且本发明在滑块上设置垫块可以确保两层PCB的相对位置关系，保证两板的平行，满足连接针的凸出尺寸相等，能顺利放入模块外壳中装配，避免短路，能保证在批量焊接情况下的质量一致，从而确保电路板的焊接可靠性及信号的稳定性。

总之，本发明结构设计合理，使用操作简便，定位固定精度高，成本较低，实现时间较短，可应用与于同尺寸、空间，不同类型的双层PCB板的连接焊接装配工艺。

附图说明

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，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其它的附图。

图1为本发明的双层PCB的焊接夹具的盖板闭合状态(放有双层PCB及器件)的示意图；

图2为本发明的双层PCB的焊接夹具的盖板打开状态(放有双层PCB及器件)的示意图；

图3为本发明的双层PCB的焊接夹具的盖板打开状态(放有双层PCB及器件)的爆炸图；

图4为本发明的双层PCB的焊接夹具的盖板打开状态(未放双层PCB及器件)的示意图；

图5为本发明的双层PCB的焊接夹具的盖板打开状态(未放双层PCB及器件)的爆炸图；

图6为本发明的双层PCB的焊接夹具的盖板打开状态(放有副板及器件)的爆炸图；

图7为本发明的双层PCB的焊接夹具的第一副板限位结构的结构示意图；

图8为本发明的PCB与连接针的焊接夹具的盖板闭合状态的示意图；

图9为本发明的PCB与连接针的焊接夹具的盖板打开状态的示意图。

附图中，1为第一底座，1-1为滑轨，1-2为滑槽，2为第一盖板，3为副板，4为主板，5为连接针，6为滑块，6-1为垫块，6-2为弹簧安装块，6-3为限位槽，7为固定件，8为螺钉，9为弹簧，10为第一支撑座，11为第二支撑座，12为限位凸起，13为第三支撑座，14为第二底座，15为第二盖板，16为带有电子元件的副板，17为不含有电子元器件的副板，18为限位块，19为TOSA光器件，20为ROSA光器件。

具体实施方式

下面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它实施例，都属于本发明保护的范围。

实施例一

参见图1至图7，本发明实施例提供一种双层PCB的焊接夹具，包括第一底座1，所述第一底座1上安装有第一副板限位结构和主板限位结构，副板定位在第一副板限位结构上，所述副板3上焊接固定有连接针5，主板4定位在主板限位结构上，主板位于副板的上方，主板与副板平行，且主板与副板之间具有间距，副板上的连接针穿过主板上预留的连接孔。主板与副板呈水平状支撑在第一底座1上。

进一步地，所述第一副板限位结构包括两个滑块6，所述滑块6滑动且不脱落的设置在第一底座1上，且两个滑块6间隔相对设置，副板夹在两个滑块6之间，所述滑块6与第一底座1之间设有用于给滑块6施加夹紧力的弹簧9。所述第一底座1上设有用于对滑块6的行程限位的结构。

进一步地，所述滑块6的下端通过螺钉8固定有固定件7，使滑块6滑动且不脱落的设置在第一底座1设有的滑轨1-1上，所述滑块6的下端设有弹簧安装块6-2，所述第一底座1设有用于与弹簧安装块6-2配合的滑槽1-2，弹簧安装块6-2滑动配合在第一底座1的滑槽1-2中，弹簧安装块6-2的一端设有限位槽6-3，所述第一底座1的滑槽1-2一端头的槽壁上设有限位凸起12，该限位凸起12插入弹簧安装块6-2的限位槽6-3内，所述弹簧安装块6-2的另一端设有弹簧9安装孔，所述弹簧9安装孔为盲孔，所述弹簧9的一端位于滑块6的弹簧9安装孔内，所述弹簧9的另一端伸出弹簧9安装孔与第一底座1的滑槽1-2另一端头的槽壁接触。滑块6的上端设有防滑纹等用于方便操作的结构。

固定件7为L型或U型。本实施例的固定件7为L型，L型固定件7通过螺钉8固定在滑块6上，第一底座1的滑轨1-1限位在滑块6、L型固定件7与弹簧安装块6-2之间。

进一步地，两个滑块6的相对面上分别设有垫块6-1，所述垫块6-1位于副板的上端面与主板的下端面之间。底座上也设有用于对滑块6上部分限位的限位结构，用于限定两滑块6的相对面之间的距离。

进一步地，所述第一底座1上设有用于支撑副板的第一支撑座10。第一支撑座10上设有用于支撑副板的支撑面以及用于对副板限位的限位面，支撑面与限位面垂直，形成定位台阶。第一底座1上设置三处用于支撑副板的第一支撑座10。两处第一支撑座10分别位于两个滑块6的垫块6-1的下方，这两处第一支撑座10位于副板长度方向的一端，第三处的第一支撑座10位于副板的长度方向的另一端。

进一步地，所述第一底座1上设有用于支撑主板的第二支撑座11，主板支撑在第二支撑座11上；所述第一底座1上铰接有第一盖板2，通过第一盖板2将主板压合固定在第一底座1的第二支撑座11上。第二支撑座11设有用于支撑主板的支撑面。

进一步地，所述第二支撑座11上设有限位凸起12分别与主板自带的通孔对应，第二支撑座11上的限位凸起12伸入主板自带的通孔中。

进一步地，所述第一底座1上设有用于支撑光模块的光器件的第三支撑座13。本实施例的第一底座1上设有用于支撑光模块的TOSA光器件19、ROSA光器件20的第三支撑座13。第三支撑座13上设有半圆形凹槽，用于分别支撑TOSA光器件19、ROSA光器件20的塑封适配器，所述第一盖板2的下端设有半圆形凹槽，与第三支撑座13上的半圆形凹槽对应，形成圆形孔。该圆形孔为阶梯圆形孔。TOSA光器件19、ROSA光器件20的塑封适配器分别配合在第三支撑座13的半圆形凹槽与第一盖板2的半圆形凹槽构成的两个圆形孔内。

在本实施例的夹具上支撑光模块的光器件，目的是将光模块的光器件与PCB焊接，光模块的光器件与PCB焊接操作属于本领域的常规的操作，在此不再赘述。

实施例二

参见图8和图9，本实施例公开了一种PCB与连接针的焊接夹具，包括第二底座14，所述第二底座14上设置至少一个装夹工位，所述第二底座14的每个装夹工位上支撑有至少两个上下重叠设置的副板，每个装夹工位最上层的副板为带有电子元件的副板16，每个装夹工位的其余副板均为不含有电子元器件的副板17，每个装夹工位的各层副板预留的连接孔相互对应，将连接针从上到下依次对应插入各层副板预留的连接孔中，所述第二底座14的每个装夹工位上设有用于对各副板限位的第二副板限位结构。本实施例的连接针从上到下依次对应插入各层副板预留的连接孔中，连接针下端接触第二底座14的上端面。不含有电子元器件的副板17的数量根据需要可以进行调整。

本实施例的第二底座14上设置有四个装夹工位，装夹工位的数量根据实际需要设置。

进一步地，所述第二副板限位结构包括设置在第二底座14上的限位槽6-3。副板设置在第二底座14的限位槽6-3内进行限位。

或者第二副板限位结构包括设置在第二底座14上用于分别对副板的前后左右四侧进行限位的限位块18，限位块18可以围成限位槽6-3，也可以分开设置。

进一步地，所述第二底座14上铰接有第二盖板15，通过第二盖板15将带有电子元件的副板16压合固定在不含有电子元器件的副板17上。

实施例三

参见图1至图9，本发明公开了一种双层PCB的焊接装置，包括实施例二所述的PCB与连接针的焊接夹具和实施例一所述的双层PCB的焊接夹具。

实施例四

参见图1至图9，本发明公开了一种焊接连接双层PCB的装配方法，包括如下步骤：

通过实施例二所述的PCB与连接针的焊接夹具将连接针焊接固定到副板上；

将焊接有连接针的副板装夹在实施例一所述的双层PCB的焊接夹具上，再将主板装夹在副板上方，副板上的连接针穿过主板上预留的连接孔，进行焊接操作，实现双层PCB焊接。

PCB与连接针的焊接夹具的第二底座14设有第二副板限位结构，下层可放置不含有电子元器件的副板17，此方法保证孔位能对齐，底板保证平面度，利用不贴片的pcb作为限位槽6-3；保证限位槽6-3精度；作业时，将带有电子元件的副板16放在上层对应限位处，将第二盖板15压下，可利用第二盖板15重量，或者可以增加小磁铁用于吸附，限制副板的移动，再将连接针以次从副板预留孔放入，保证连接针垂直放置在固定高度，进行焊接即实现了连接针在副板上的定位。

可以按此方法制作很多类似，一次性可以批量焊接很多副板连接针；

副板与连接针焊接完成，打开第二盖板15，取出副板；

拨开双层PCB的焊接夹具上的两滑块6，滑块6通过固定件7、螺丝以及弹簧9，与第一底座1组成可回弹不脱落的结构，滑块6对应到PCB位置设有凸起即垫块6-1，凸起即垫块6-1的尺寸对应到副板的对应的邮票孔区域，不会干涉PCB的电子元件，可最大化利用副板的尺寸，将副板放于第一底座1对应限位处，松开滑块6，实现副板的限位；

第一底座1对应主板的水平方向设有两凸起限位，主板自带有两通孔，而副板上的连接针因为定位精度很高，再利用第一底座1另一边的支撑与滑块6，主板可以轻松落下，再将第一盖板2盖上，进行固定，即实现保证副板的平行状态，再进行焊接，即实现了两板稳固连接，且不会出现连接针长短不一与模块外壳接触造成短路的情况。本发明使用镀金连接针，实现双层PCB板的连接，成本低廉。

以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种双层PCB的焊接夹具，其特征在于：包括第一底座，所述第一底座上安装有第一副板限位结构和主板限位结构，副板定位在第一副板限位结构上，所述副板上焊接固定有连接针，主板定位在主板限位结构上，主板位于副板的上方，主板与副板平行，且主板与副板之间具有间距，副板上的连接针穿过主板上预留的连接孔。

2.如权利要求1所述的焊接夹具，其特征在于：所述第一副板限位结构包括两个滑块，所述滑块滑动且不脱落的设置在第一底座上，且两个滑块间隔相对设置，副板夹在两个滑块之间，所述滑块与第一底座之间设有用于给滑块施加夹紧力的弹簧；两个滑块的相对面上分别设有垫块，所述垫块位于副板的上端面与主板的下端面之间。

3.如权利要求2所述的焊接夹具，其特征在于：所述滑块的下端通过螺钉固定有固定件，使滑块滑动且不脱落的设置在第一底座设有的滑轨上，所述滑块的下端设有弹簧安装块，所述第一底座设有用于与弹簧安装块配合的滑槽，所述滑块的弹簧安装块上设有弹簧安装孔，所述弹簧安装孔为盲孔，所述弹簧的一端位于滑块的弹簧安装孔内，所述弹簧的另一端伸出弹簧安装孔与第一底座的滑槽槽壁接触。

4.如权利要求1或2所述的焊接夹具，其特征在于：所述第一底座上设有用于支撑副板的第一支撑座。

5.如权利要求1所述的焊接夹具，其特征在于：所述第一底座上设有用于支撑主板的第二支撑座，主板支撑在第二支撑座上；所述第一底座上铰接有第一盖板，通过第一盖板将主板压合固定在第一底座的第二支撑座上；所述第二支撑座上设有限位凸起分别与主板自带的通孔对应，第二支撑座上的限位凸起伸入主板自带的通孔中。

6.如权利要求1或5所述的焊接夹具，其特征在于：所述第一底座上设有用于支撑光模块的光器件的第三支撑座。

7.一种PCB与连接针的焊接夹具，其特征在于：包括第二底座，所述第二底座上设置至少一个装夹工位，所述第二底座的每个装夹工位上支撑有至少两个上下重叠设置的副板，每个装夹工位最上层的副板为带有电子元件的副板，每个装夹工位的其余副板均为不含有电子元器件的副板，每个装夹工位的各层副板预留的连接孔相互对应，将连接针从上到下依次对应插入各层副板预留的连接孔中，所述第二底座的每个装夹工位上设有用于对各副板限位的第二副板限位结构。

8.如权利要求7所述的焊接夹具，其特征在于：所述第二副板限位结构包括设置在第二底座上的限位槽或设置在第二底座上的限位块；所述第二底座上铰接有第二盖板，通过第二盖板将带有电子元件的副板压合固定在不含有电子元器件的副板上。

9.一种双层PCB的焊接装置，其特征在于：包括如权利要求7或8所述的焊接夹具和如权利要求1至6任一所述的焊接夹具。

10.一种双层PCB的焊接方法，其特征在于，包括如下步骤：

通过如权利要求7或8所述的焊接夹具将连接针焊接固定到副板上；

将焊接有连接针的副板装夹在如权利要求1至6任一所述的焊接夹具上，再将主板装夹在副板上方，副板上的连接针穿过主板上预留的连接孔，进行焊接操作，实现双层PCB焊接。

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