CN113766765A - 电路板和焊接组件 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种电路板和焊接组件，电路板用于与带有排针的元器件焊接连接，所述电路板包括基板和焊盘，所述焊盘穿设在所述基板中，且所述焊盘开设有通孔，所述通孔用于与所述排针配合，所述通孔沿所述基板的厚度方向贯穿所述焊盘，所述通孔的口径为0.5mm至0.8mm。鉴于排针与焊盘上的通孔配合，通过使得通孔的口径在0.5mm至0.8mm之间取值，如此可以合理降低通孔的口径，可以使得液态焊料聚集在通孔附近，防止液态焊料在相邻两个焊盘之间流动而形成“连锡”现象，从而避免出现焊接缺陷，提高电路板和整个焊接组件的焊接良率。也避免因消除焊接缺陷而对焊接组件进行维修，进一步提高了焊接组件的生产效率并降低其制造成本。
Description
技术领域
本发明涉及焊接技术领域，特别是涉及一种电路板和焊接组件。
背景技术
对于波峰焊工艺，通常将固态焊料熔融形成液态焊料，并将液态焊料存储在焊料槽中，借助于泵的作用，使焊料槽中液态焊料的液面形成特定形状的焊料波峰，插装了元器件的电路板置于传送链上，使得电路板经过某特定的角度以及特定的浸入深度穿过焊料波峰，从而实现元器件和电路板的焊接。波峰焊显著缩短了焊料与电路板的接触时间，提高了焊接效率；同时，大量的液态焊料处于流动状态，使得电路板能充分地与焊料接触，从而提高焊接强度。但是，对于传统元器件和电路板焊接形成的焊接组件，当采用波峰焊进行焊接时，将使得电路板相邻两个焊盘之间连接有焊料，鉴于焊料通常为锡制材料，故焊盘之间因连接有焊料而存在“连锡”缺陷，如此会影响焊接良率。
发明内容
本发明解决的一个技术问题如何提高电路板的焊接良率。
一种焊接组件，用于与带有排针的元器件焊接连接，其特征在于，所述电路板包括基板和焊盘，所述焊盘穿设在所述基板中，且所述焊盘开设有通孔，所述通孔用于与所述排针配合，所述通孔沿所述基板的厚度方向贯穿所述焊盘，所述通孔的口径为0.5mm至0.8mm。
在其中一个实施例中，所述通孔的口径为0.6mm、0.7mm或0.75mm。
在其中一个实施例中，将于所述基板上排列形成的相邻两排通孔记为第一排和第二排，所述第一排内各个所述通孔中心之间的连线记为第一直线，所述第二排内各个所述通孔中心之间的连线记为第二直线，所述第一直线和所述第二直线之间的距离为1.5mm至1.8mm。
在其中一个实施例中，所述第一排具有靠近所述第二排设置的第一边缘，所述第二排具有靠近所述第一排设置的第二边缘，所述第一边缘和所述第二边缘之间的间距为1.2mm至1.6mm。
在其中一个实施例中，所述焊盘的横截面的外轮廓包括优弧线、第一线段和第二线段，所述第一线段和所述第二线段的一端相交，所述第一线段的另一端与所述优弧线的一端连接，所述第一线段的另一端与所述优弧线的另一端连接。
在其中一个实施例中，所述外轮廓为轴对称图形，所述第一线段和所述第二线段两者的长度相等，所述第一线段和所述第二线段两者相对所述外轮廓的对称轴对称设置。
在其中一个实施例中，所述第一排中的焊盘记为第一焊盘，所述第一焊盘横截面的外轮廓的第一线段和第二线段的交点记为第一顶点，所述第一顶点相对所述第一焊盘的中心更远离所述第二排；所述第二排中的焊盘记为第二焊盘，所述第二焊盘横截面的外轮廓的第一线段和第二线段的交点记为第二顶点，所述第二顶点相对所述第二焊盘的中心更远离所述第一排。
在其中一个实施例中，所述优弧线所在圆的半径与所述通孔的半径之差为0.1mm至0.3mm。
在其中一个实施例中，还包括设置在所述基板上的阻焊层，所述阻焊层包括第一间隔条、中间间隔条和第二间隔条，所述第一间隔条的一端与所述中间间隔条连接，所述第二间隔条的一端与所述中间间隔条连接，所述第一间隔条与所述第二间隔条分居所述中间间隔条的相对两侧；所述中间间隔条位于所述第一排和所述第二排之间的间隙中，所述第一间隔条位于所述第一排中相邻两个所述焊盘的间隙中，所述第二间隔条位于所述第二排中相邻两个所述焊盘的间隙中。
一种焊接组件，包括上述电路板和元器件，所述元器件包括插置在所述焊孔中的排针，所述排针的长度为2.4mm至2.6mm，所述排针外露于所述基板的端部相对所述基板凸出0.8mm至1.2mm。
本发明的一个实施例的一个技术效果是：鉴于排针与焊盘上的通孔配合，通过使得通孔的口径在0.5mm至0.8mm之间取值，如此可以合理降低通孔的口径，可以使得液态焊料聚集在通孔附近，防止液态焊料在相邻两个焊盘之间流动而形成“连锡”现象，从而避免出现焊接缺陷，提高电路板和整个焊接组件的焊接良率。也避免因消除焊接缺陷而对焊接组件进行维修，进一步提高了焊接组件的生产效率并降低其制造成本。
附图说明
图1为一实施例提供的焊接组件的侧视结构示意图；
图2为图1所示焊接组件的平面剖视结构示意图；
图3为图1所示焊接组件中电路板的平面剖视结构示意图；
图4为图1所示焊接组件中电路板的第一示例俯视结构示意图；
图5为图1所示焊接组件中电路板的第二示例俯视结构示意图；
图6为图5所示电路板中焊盘的横截面的外轮廓示意图；
图7为图1所示焊接组件中电路板的第三示例俯视结构示意图。
具体实施方式
为了便于理解本发明，下面将参照相关附图对本发明进行更全面的描述。附图中给出了本发明的较佳实施方式。但是，本发明可以以许多不同的形式来实现，并不限于本文所描述的实施方式。相反地，提供这些实施方式的目的是使对本发明的公开内容理解的更加透彻全面。
需要说明的是，当元件被称为“固定于”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“内”、“外”、“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。
参阅图1、图2和图3，本发明一实施例提供一种焊接组件20，该焊接组件20包括电路板10和元器件30，元器件30包括多个排针31，排针31可以排列形成多排和多列的矩阵式结。电路板10和排针31通过波峰焊进行焊接，从而将整个元器件30固定在电路板10上。焊接时，第一步，将排针31插置在电路板10上，并将插置有排针31的电路板10放置在输送机构上，当输送机构将电路板10输送至第一工位时，可以向电路板10和排针31进行喷雾，使得电路板10和排针31上均匀地涂覆助焊剂。第二步，输送机构将电路板10输送至第二工位，对电路板10和排针31进行一定时间的预热，使之升高至设定温度。如此一方面可以使得助焊剂中的溶剂被挥发，减少后续焊接时产生的气体，另一方面助焊剂中松香和活性剂开始分解和活性化，可以去除电路板10和排针31上的氧化膜以及其它污染物，同时起到保护电路板10和排针31表面以防止发生高温再氧化的作用。再一方面使电路板10和元器件30充分预热，避免焊接时急剧升温产生热应力损坏电路板10和元器件30。在预热过程中，可以通过空气对流加热、红外加热器加热或热空气和辐射相结合等加热方法。第三步，输送机构将电路板10输送第三工位，第三工位的焊料槽中盛放有熔融的液态焊料，该焊料可以采用锡材料制成，通过喷嘴或泵的作用，使得液态焊料液面形成特定形状的焊料波峰，当电路板10和排针31接触焊料波峰时，该焊料波峰可以对电路板10和排针31进行加热，同时液态焊料可以扩展并填充在电路板10和排针31之间，最终实现电路板10和元器件30之间的焊接连接，使得电路板10和元器件30焊接形成焊接组件20。
参阅图1、图2和图3，在一些实施例中，电路板10包括基板100和焊盘200，焊盘200穿设在基板100中，焊盘200开设有通孔230，通孔230沿基板100的厚度方向贯穿整个焊盘200，通孔230用于与排针31配合。在电路板10和元器件30焊接之前，将排针31插置在该通孔230中，当插置有元器件30的电路板10运动至第三工位时，焊料波峰可以对电路板10和排针31进行加热，同时液态焊料可以扩展并填充在通孔230中位于电路板10和排针31之间的间隙空间内，从而将排针31焊接在焊盘200上，最终实现元器件30与电路板10的焊接连接。
参阅图2、图3和图4，在一些实施例中，焊盘200可以为圆柱形，通孔230的口径也即通孔230的直径，通孔230的口径为0.5mm至0.8mm，例如通孔230的直径可以为0.6mm、0.7mm、0.75mm或0.8mm等。焊盘200的外径和内径之差的一半可以为0.1mm至0.3mm，例如焊盘200的外径和内径之差的一半可以为0.1mm、0.2mm或0.3mm等，事实上，焊盘200的内径即通孔230的口径，通孔230的口径、内径和直径为同一个概念，焊盘200的外径和内径之差的一半即焊盘200的壁厚A。
假如使通孔230的口径相对偏大并设置为0.9mm时，当电路板10和元器件30通过波峰焊工艺进行焊接时，如此将使得相邻两个焊盘200之间存在固态的锡制焊料，可以理解为相邻两个焊盘200之间存在“连锡”现象，该“连锡”现象会导致短路，故“连锡”现象为波峰焊工艺必须避免出现的焊接缺陷。为了消除该焊接缺陷，需要手工进行维修以去除连接两个焊盘200的焊料，但是，相邻两个焊盘200之间的间距较小，故手工操作所需的避让空间较小，导致无法快速维修而影响维修效率和制造成本。同时，在维修的过程中会影响排针31与焊盘200之间的连接强度，从而产生虚焊风险。但是，对于上述实施例中的电路板10，通过使得通孔230的口径在0.5mm至0.8mm之间取值，如此可以合理降低通孔230的口径，可以使得液态焊料聚集在通孔230附近，防止液态焊料在相邻两个焊盘200之间流动而形成“连锡”现象，从而避免出现焊接缺陷，提高电路板10和整个焊接组件20的焊接良率。故无需对焊接组件20进行维修，进一步提高了焊接组件20的生产效率并降低其制造成本。
在一些实施例中，将于基板100上排列形成的相邻两排通孔230分别记为第一排210和第二排220，鉴于元器件30上排针31的排布规律，第一排210内的通孔230呈直线排列，使得一排内各个通孔230的中心之间的连线为直线，为描述方便起见，该直线记为第一直线211。第二排220内的通孔230呈直线排列，使得二排内各个通孔230的中心之间的连线为直线，为描述方便起见，该直线记为第二直线221，显然，第一直线211和第二直线221相互平行。第一直线211和第二直线221之间的距离B可以为1.5mm至1.8mm，例如第一直线211和第二直线221之间的距离B具体可以为1.5mm 1.7mm、1.78mm或1.8mm等。
第一排210具有靠近第二排220设置的第一边缘212，第二排220具有靠近第一排210设置的第二边缘222，第一边缘212和第二边缘222之间的间距C为1.2mm至1.6mm。第一边缘212和第二边缘222之间间距C的具体取值可以为1.2mm 1.3mm、1.38mm或1.6mm等。事实上，在第一直线211和第二直线221之间距离B恒定的情况下，可以适当调整焊盘200的外径和内径之差，从而调整第一边缘212和第二边缘222之间的间距C。显然，当焊盘200的外径和内径之差增大时，第一边缘212和第二边缘222之间的间距C减少，当焊盘200的外径和内径之差减小时，第一边缘212和第二边缘222之间C的间距增大。
在通孔230的口径位于0.5mm至0.8mm之内并保持恒定，且第一直线211和第二直线221之间距离B位于1.5mm至1.8mm之内并保持恒定的情况下，可以减少焊盘200的外径和内径之差，从而合理增大第一边缘212和第二边缘222之间的间距C，如此也可以使得液态焊料聚集在通孔230附近，防止液态焊料在相邻两个焊盘200之间流动而形成“连锡”现象，从而避免出现焊接缺陷，提高电路板10和整个焊接组件20的焊接良率。
参阅图5和图6，在一些实施例中，焊盘200可以看成为圆柱性和类三棱锥的组合结构，具体而言，以焊盘200的横截面的外轮廓240为参考，该外轮廓240可以为轴对称图形，外轮廓240包括第一线段241、第二线段242和优弧线243，第一线段241和第二线段242的一端相交，第一线段241的另一端与优弧线243的一端连接，第二线段242的另一端与优弧线243的另一端连接。外轮廓240的对称轴同时通过第一线段241、第二线段242的交点和优弧线243的圆心，第一线段241和第二线段242两者的长度相等，且第一线段241和第二线段242相对该对称轴对称设置。因此，第一线段241和第二线段242连接形成一个锥状结构，第一线段241和第二线段242的交点形成该锥状结构的顶点。在其它实施例中，外轮廓240可以为非轴对称图形，第一线段241和第二线段242两者的长度不相等，例如第一线段241的长度大于第二线段242的长度，或者的第二线段242的长度大于第一线段241的长度。
在一些实施例中，为描述方便起见，将第一排210中的焊盘200记为第一焊盘201，对于第一焊盘201的横截面所形成的第一外轮廓240，该第一外轮廓240的第一线段241和第二线段242的交点记为第一顶点244，沿第一排210和第二排220的间隔方向，第一顶点244到第二排220的距离大于第一焊盘201的中心到第二排220的距离，也可以理解为第一顶点244相对第一焊盘201的中心更远离第二排220，即第一焊盘201的中心相对第一顶点244更靠近第二排220，第一焊盘201的中心可以理解为优弧线243所在圆的圆心。通俗而言，第一线段241和第二线段242连接形成的锥状结构朝远离第二排220的方向凸出。将第二排220中的焊盘200记为第二焊盘202，对于第二焊盘202的横截面所形成的第二外轮廓240，该第二外轮廓240的第一线段241和第二线段242的交点记为第二顶点245，沿第一排210和第二排220的间隔方向，第二顶点245到第一排210的距离大于第二焊盘202的中心到第一排210的距离，也可以理解为第二顶点245相对第二焊盘202的中心更远离第一排210，即第二焊盘202的中心相对第二顶点245更靠近第一排210，第二焊盘202的中心可以理解为优弧线243所在圆的圆心。通俗而言，第一线段241和第二线段242连接形成的锥状结构朝远离第一排210的方向凸出。
优弧线243所在圆的半径与通孔230的半径之差为0.1mm至0.3mm。例如优弧线243所在圆的半径与通孔230的半径之差具体可以为0.1mm 0.2mm、0.25mm或0.3mm等。通孔230的直径取值依然为0.5mm至0.8mm。
鉴于焊盘200的横截面的外轮廓240具有锥状结构，该锥状结构朝远离另一排的方向凸出，在波峰焊接的过程中，对锥状结构能够对液态焊料具有很好的导向和聚焦作用，使得液态焊料尽可能对聚集在通孔230附近，防止液态焊料在相邻两个焊盘200之间流动而形成“连锡”现象，从而避免出现焊接缺陷，提高电路板10和整个焊接组件20的焊接良率，并减低焊接组件20的制造成本。
参阅图7，在一些实施例中，电路板10还包括阻焊层300，当排针31穿设在通孔230中时，基板100具有位于其厚度方向的安装面110，排针31暴露在该安装面110所处的一侧，而阻焊层300则附着在该安装面110上。阻焊层300可以通过粘接、丝印、喷涂和电镀等工艺固定在安装面110上，阻焊层300相对该安装面110可以凸出一定的高度。例如，阻焊层300包括第一间隔条310、中间间隔条330和第二间隔条320，第一间隔条310可以为直线型，第二间隔条320可以为直线型，中间间隔条330也可以为直线型。第一间隔条310的一端为固定端并与中间隔断条固定连接，第一间隔条310的另一端为自由端，第二间隔条320的一端为固定端并与中间隔断条固定连接，第二间隔条320的另一端为自由端。沿中间间隔条330的宽度方向，第一间隔条310和第二间隔条320两者分居该中间间隔条330的相对两侧。第一间隔条310可以沿中间间隔条330的长度方向均匀间隔设置，第二间隔条320同样可以沿中间间隔条330的长度方向均匀间隔设置。第一间隔条310位于第一排210中相邻两个第一焊盘201的间隙之中，第二间隔条320位于第二排220中相邻两个第二焊盘202的间隙之中，中间间隔条330位于第一排210和第二排220之间的间隙中。
因此，鉴于中间间隔条330位于第一排210和第二排220之间的间隙中，中间间隔条330可以对液态焊料在第一焊盘201和第二焊盘202之间流动，避免液态焊料在相邻两个第一焊盘201和第二焊盘202之间形成“连锡”现象。同时，第一间隔条310位于第一排210中相邻两个第一焊盘201的间隙之中，可以防止液态焊料在第一排210中相邻两个第一焊盘201之间形成“连锡”现象。并且，第二间隔条320位于第二排220中相邻两个第二焊盘202的间隙之中，可以防止液态焊料在第二排220中相邻两个第二焊盘202之间形成“连锡”现象。总之，通过设置阻焊层300，可以防止液态焊料在任意相邻两个焊盘200之间流动而形成“连锡”现象，从而避免出现焊接缺陷，提高电路板10和整个焊接组件20的焊接良率，并减低焊接组件20的制造成本。
参阅图1和图2，在一些实施例中，排针31的长度D为2.4mm至2.6mm，例如排针31的长度D可以为2.4mm、2.5mm或2.6mm等。当排针31穿设在该通孔230中时，排针31外露于基板100的端部相对基板100的凸出高度为0.8mm至1.2mm，例如该凸出高度为0.8mm、1mm或1.2mm等。
假如将排针31的长度设置为2.8mm，将导致排针31外露基板100的端部相对基板100的凸出高度较大，从而导致液态焊料在两个焊盘200之间流动而形成“连锡”现象。而对于上述实施例中的排针31，使得排针31的长度D合理降低，从而适当降低排针31外露基板100的端部相对基板100的凸出高度，确保液态焊料尽可能对聚集在通孔230附近，防止液态焊料在相邻两个焊盘200之间流动而形成“连锡”现象，从而避免出现焊接缺陷，提高电路板10和整个焊接组件20的焊接良率。
事实上，通过实验验证，例如，当通孔230的口径取0.6mm、0.7mm或0.75mm、且排针31的长度为2.5mm时，相邻两个焊盘200之间没有形成“连锡”现象。即便排针31的长度为2.8mm时，相邻两个焊盘200之间依然没有形成“连锡”现象。又如，当通孔230的口径取0.6mm、0.7mm或0.75mm，第一直线211和第二直线221之间的距离具体为1.78mm，且圆柱形的焊盘200的壁厚为0.2mm或0.25mm时，相邻两个焊盘200之间没有形成“连锡”现象。
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)
1.一种电路板，用于与带有排针的元器件焊接连接，其特征在于，所述电路板包括基板和焊盘，所述焊盘穿设在所述基板中，且所述焊盘开设有通孔，所述通孔用于与所述排针配合，所述通孔沿所述基板的厚度方向贯穿所述焊盘，所述通孔的口径为0.5mm至0.8mm。
2.根据权利要求1所述的电路板，其特征在于，所述通孔的口径为0.6mm、0.7mm或0.75mm。
3.根据权利要求1所述的电路板，其特征在于，将于所述基板上排列形成的相邻两排通孔记为第一排和第二排，所述第一排内各个所述通孔中心之间的连线记为第一直线，所述第二排内各个所述通孔中心之间的连线记为第二直线，所述第一直线和所述第二直线之间的距离为1.5mm至1.8mm。
4.根据权利要求3所述的电路板，其特征在于，所述第一排具有靠近所述第二排设置的第一边缘，所述第二排具有靠近所述第一排设置的第二边缘，所述第一边缘和所述第二边缘之间的间距为1.2mm至1.6mm。
5.根据权利要求3所述的电路板，其特征在于，所述焊盘的横截面的外轮廓包括优弧线、第一线段和第二线段，所述第一线段和所述第二线段的一端相交，所述第一线段的另一端与所述优弧线的一端连接，所述第一线段的另一端与所述优弧线的另一端连接。
6.根据权利要求5所述的电路板，其特征在于，所述外轮廓为轴对称图形，所述第一线段和所述第二线段两者的长度相等，所述第一线段和所述第二线段两者相对所述外轮廓的对称轴对称设置。
7.根据权利要求5所述的电路板，其特征在于，所述第一排中的焊盘记为第一焊盘，所述第一焊盘横截面的外轮廓的第一线段和第二线段的交点记为第一顶点，所述第一顶点相对所述第一焊盘的中心更远离所述第二排；所述第二排中的焊盘记为第二焊盘，所述第二焊盘横截面的外轮廓的第一线段和第二线段的交点记为第二顶点，所述第二顶点相对所述第二焊盘的中心更远离所述第一排。
8.根据权利要求5所述的电路板，其特征在于，所述优弧线所在圆的半径与所述通孔的半径之差为0.1mm至0.3mm。
9.根据权利要求3所述的电路板，其特征在于，还包括设置在所述基板上的阻焊层，所述阻焊层包括第一间隔条、中间间隔条和第二间隔条，所述第一间隔条的一端与所述中间间隔条连接，所述第二间隔条的一端与所述中间间隔条连接，所述第一间隔条与所述第二间隔条分居所述中间间隔条的相对两侧；所述中间间隔条位于所述第一排和所述第二排之间的间隙中，所述第一间隔条位于所述第一排中相邻两个所述焊盘的间隙中，所述第二间隔条位于所述第二排中相邻两个所述焊盘的间隙中。
10.一种焊接组件，其特征在于，包括元器件和权利要求1至9中任一项所述的电路板，所述元器件包括插置在所述焊孔中的排针，所述排针的长度为2.4mm至2.6mm，所述排针外露于所述基板的端部相对所述基板凸出0.8mm至1.2mm。
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