CN114043028B - 一种直插零件上锡优化焊接方法及系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开一种直插零件上锡优化焊接方法，包括：获取当前加工的板卡PCB上的所有安装通孔的孔径及位置信息，以及与各安装通孔对应的各直插零件的引脚直径；计算互相对应的孔径与引脚直径之间的差值，并筛选出其中差值大于预设阈值的部分对应的安装通孔的位置信息；将各直插零件分别沿正向插装到对应的各安装通孔内；根据位置信息在对应的安装通孔与直插零件的引脚之间的空隙沿反向塞入具有导电性的填塞部件；其中，填塞部件上具有若干个用于使焊料流通的孔洞；对板卡PCB进行波峰焊处理。本发明能够提高直插零件在波峰焊工艺中的上锡量，防止出现焊接不良的质量问题，避免后期人工修补工作。本发明的另一目的是提供一种直插零件上锡优化焊接系统。

Description

一种直插零件上锡优化焊接方法及系统

技术领域

本发明涉及服务器技术领域，特别涉及一种直插零件上锡优化焊接方法。本发明还涉及一种直插零件上锡优化焊接系统。

背景技术

随着个人电子消费品的种类增多、各种数据云的发展，服务器和个人电子电脑类消费品的应用范围越来越多广。其中，大型公有云业者持续布建基础设施为带动成长主力，以利居家办公或线上教学，以及在线商务等需求增加，且这些活动部分在未来将成为常态，造成服务器和个人电子消费品产品越来越多。

服务器和个人电子消费产品数量增多导致电子行业的板卡需求量越来越多，进而电子零件的应用数量越来越多，板卡上主要分为SMD零件(表面贴装零件)和DIP类零件(直插零件)两类不同生产流程的零件，其中表面贴装零件全部用自动贴片机器全自动生产，而直插零件需要人工介入生产。

目前，在服务器领域中，由于板卡PCB的结构复杂，板卡的层数较多，直插零件的数量也较多。直插零件相对SMD零件尺寸和结构复杂很多，且不标准、不规则，各个生产厂家基本只能保证功能达标，但具体尺寸无法统一。

由于直插零件的引脚粗细各不相同，且不同的生产厂家生产的板卡PCB上的安装通孔的开孔直径也各不相同，如此导致在生产过程中经常出现安装通孔的开孔直径远大于直插零件的引脚直径的问题，进而导致直插零件在进行波峰焊时，引脚离安装通孔的内壁太远，液态焊料(液态锡等)难以在两者之间爬行、填充，导致上锡量不足、焊接不良的焊接质量问题。在现有技术中，一般只能在波峰焊工艺结束的后期再对各个安装通孔进行人工修正，比如进行手动焊接、焊料补焊等，但安装通孔的数量太多，如此导致费时费力，工人的劳动负荷太大，既影响生产效率又容易导致焊接质量不合格。

因此，如何提高直插零件在波峰焊工艺中的上锡量，防止出现焊接不良的质量问题，避免后期人工修补工作，是本领域技术人员面临的技术问题。

发明内容

本发明的目的是提供一种直插零件上锡优化焊接方法，能够提高直插零件在波峰焊工艺中的上锡量，防止出现焊接不良的质量问题，避免后期人工修补工作。本发明的另一目的是提供一种直插零件上锡优化焊接系统。

为解决上述技术问题，本发明提供一种直插零件上锡优化焊接方法，包括：

获取当前加工的板卡PCB上的所有安装通孔的孔径及位置信息，以及与各所述安装通孔对应的各直插零件的引脚直径；

计算互相对应的孔径与引脚直径之间的差值，并筛选出其中差值大于预设阈值的部分对应的所述安装通孔的位置信息；

将各直插零件分别沿正向插装到对应的各安装通孔内；

根据所述位置信息在对应的所述安装通孔与所述直插零件的引脚之间的空隙沿反向塞入具有导电性的填塞部件；其中，所述填塞部件上具有若干个用于使焊料流通的孔洞；

对板卡PCB进行波峰焊处理。

优选地，获取当前加工的板卡PCB上的所有安装通孔的孔径及位置信息，具体包括：

在生产系统里调用储存有板卡PCB的加工信息的Gerber文件，并通过所述Gerber文件下载所有安装通孔的孔径及位置信息。

优选地，获取与各所述安装通孔对应的各直插零件的引脚直径，具体包括：

在料号申请系统里增加直插零件的引脚直径信息；

将更新后的板卡BOM导入至所述生产系统里，并下载各所述安装通孔对应的各直插零件的引脚直径。

优选地，筛选出其中差值大于预设阈值的部分对应的所述安装通孔的位置信息，具体包括：

筛选出差值大于0.4～0.6mm的部分并通过所述Gerber文件匹配对应的所述安装通孔的位置信息。

优选地，在将各直插零件分别沿正向插装到对应的各安装通孔内之后，以及在根据所述位置信息在对应的所述安装通孔与所述直插零件的引脚之间的空隙沿反向塞入具有导电性的填塞部件之前，还包括：

根据当前加工的板卡PCB的形状制作反向插装平板；

根据所述位置信息在所述反向插装平板上开设反向插装孔；

在各所述反向插装孔内安装对应的所述填塞部件；

将所述板卡PCB的底面正对覆盖于所述反向插装平板的表面。

优选地，根据所述位置信息在对应的所述安装通孔与所述直插零件的引脚之间的空隙沿反向塞入具有导电性的填塞部件，具体包括：

通过多个机械臂将各所述填塞部件同时从各所述反向插装孔中塞入至对应的所述安装通孔与所述直插零件的引脚之间的空隙中。

优选地，塞入具有导电性的填塞部件，具体包括：

塞入具有导电性的套筒；其中，所述套筒的内径与所述引脚的外径相当，所述套筒的外径与所述安装通孔的内径相当，且所述套筒内沿轴向和径向均开设有若干个所述孔洞。

优选地，塞入具有导电性的填塞部件，具体包括：

塞入周向上具有缺缝的弹性金属套；

周向卷缩所述弹性金属套以使其裹紧所述引脚；

沿周向向外撑开所述弹性金属套的圆周面上的各块金属翼板至与所述安装通孔的内壁抵接；其中，各块所述金属翼板上均开设有所述孔洞。

本发明还提供一种直插零件上锡优化焊接系统，包括：

信息获取模块，用于获取当前加工的板卡PCB上的所有安装通孔的孔径及位置信息，以及与各所述安装通孔对应的各直插零件的引脚直径；

差值筛选模块，用于计算互相对应的孔径与引脚直径之间的差值，并筛选出其中差值大于预设阈值的部分对应的所述安装通孔的位置信息；

零件插装机构，用于将各直插零件分别沿正向插装到对应的安装通孔内；

反向填塞机构，用于根据所述位置信息在对应的所述安装通孔与所述直插零件的引脚之间的空隙沿反向塞入具有导电性的填塞部件；其中，所述填塞部件上具有若干个用于使焊料流通的孔洞；

焊接处理机构，用于对板卡PCB进行波峰焊处理。

优选地，还包括：

填塞预装机构，用于根据当前加工的板卡PCB的形状制作反向插装平板、根据所述位置信息在所述反向插装平板上开设反向插装孔、在各所述反向插装孔内安装对应的所述填塞部件、将所述板卡PCB的底面正对覆盖于所述反向插装平板的表面。

本发明所提供的直插零件上锡优化焊接方法，主要包括五个步骤。其中，在第一步中，首先获取当前加工的板卡PCB上的所有安装通孔的孔径(内径)和位置信息，同时获取与各个安装通孔对应的各个直插零件的引脚直径信息。在第二步中，每组互相对应的安装通孔与直插零件均有唯一对应的孔径与引脚直径数据，在本步骤中，首先计算各组数据中的孔径与引脚直径之间的差值，然后再将各个差值与预设阈值进行对比，筛选出其中大于预设阈值的部分差值，并匹配到与该部分差值对应的各个安装通孔的位置信息。在第三步中，主要内容为将各个直插零件分别沿正向方向(一般为从板卡PCB的表面)插装到各板卡PCB上的对应安装通孔内。在第四步中，主要内容为根据第二步中筛选出的安装通孔的位置信息，在这部分安装通孔中的内壁与直插零件的引脚外壁之间的环形空隙中，沿反向方向(一般为从板卡PCB的底面)塞入填塞部件，以通过该填塞部件将上述环境空隙填满，且该填塞部件具有导电性，能够充分引脚与安装通孔之间的导体。同时，在填塞部件上还具有若干个孔洞，能够在进行波峰焊工艺处理时使得液态的焊料顺利流通。在第五步中，主要内容为对板卡PCB进行波峰焊处理，完成直插零件与安装通孔之间的波峰焊焊接工艺流程。如此，本发明所提供的直插零件上锡优化焊接方法，由于在进行波峰焊处理之前，率先通过填塞部件对孔径较大的部分安装通孔进行填塞处理，使得该部分安装通孔与直插零件的引脚之间的环形空隙被填充，并且填塞部件上还具有孔洞，因此，在进行波峰焊处理的过程中，液态焊料能够顺利地沿着填塞部件的各个孔洞在安装通孔与引脚之间爬行，并充满整个填塞部件的孔洞和安装通孔与引脚之间的空间，同时利用填塞部件自身的导电性作为焊料的一部分，保证安装通孔与引脚之间的稳定电性连接。相比于现有技术，本发明能够提高直插零件在波峰焊工艺中的上锡量，防止出现焊接不良的质量问题，避免后期人工修补工作。

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，还可以根据提供的附图获得其他的附图。

图1为本发明所提供的一种具体实施方式的方法流程图。

图2为本发明所提供的一种具体实施方式的系统结构图。

图3为填塞部件的一种具体结构示意图。

图4为填塞部件通过金属翼板支撑在安装通孔内的结构示意图。

图5为反向插装平板的具体结构示意图。

其中，图2—图5中：

引脚—a，安装通孔—b，信息获取模块—1，差值筛选模块—2，零件插装机构—3，反向填塞机构—4，焊接处理机构—5，填塞预装机构—6，填塞部件—7，金属翼板—8，孔洞—9，反向插装平板—10，反向插装孔—11。

具体实施方式

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他实施例，都属于本发明保护的范围。

请参考图1，图1为本发明所提供的一种具体实施方式的方法流程图。

在本发明所提供的一种具体实施方式中，直插零件上锡优化焊接方法主要包括五个步骤，分别为：

S1、获取当前加工的板卡PCB上的所有安装通孔的孔径及位置信息，以及与各安装通孔对应的各直插零件的引脚直径；

S2、计算互相对应的孔径与引脚直径之间的差值，并筛选出其中差值大于预设阈值的部分对应的安装通孔的位置信息；

S3、将各直插零件分别沿正向插装到对应的各安装通孔内；

S4、根据位置信息在对应的安装通孔与直插零件的引脚之间的空隙沿反向塞入具有导电性的填塞部件7；其中，填塞部件7上具有若干个用于使焊料流通的孔洞9；

S5、对板卡PCB进行波峰焊处理。

其中，在步骤S1中，首先获取当前加工的板卡PCB上的所有安装通孔的孔径(内径)和位置信息，同时获取与各个安装通孔对应的各个直插零件的引脚直径信息。

具体的，在本步骤中，考虑到在板卡PCB的生产系统(如ERP系统等)里一般都配置有Gerber文件，而该Gerber文件主要用于更新和储存当前板卡PCB生产工艺过程中需要使用的所有的零件信息和板卡PCB结构信息，其中的零件信息主要包括直插零件的位置、数量等信息，而板卡PCB的结构信息主要包括所有安装通孔及其余via孔的孔径、位置等信息，因此，可以通过调用Gerber文件的方式，从其中下载所有安装通孔的孔径及位置信息。

同理，考虑到直插零件在进入生产系统前，首先需要通过料号申请系统进行批量出料，因此，在本步骤中，通过料号申请系统(如PLM系统等)申请直插零件的料号时，除了直插零件的整体规格参数和整体尺寸信息之外，还可以额外增加直插零件的引脚直径的信息，从而将各个直插零件的引脚信息加入到料号申请系统内。之后在接入生产系统时，可将料号申请系统里更新后的板卡BOM(物料清单)导入到生产系统内，从而能够批量将板卡BOM内所有的直插零件的引脚直径信息导出。

在步骤S2中，每组互相对应的安装通孔与直插零件均有唯一对应的孔径与引脚直径数据，在本步骤中，首先计算各组数据中的孔径与引脚直径之间的差值，然后再将各个差值与预设阈值进行对比，筛选出其中大于预设阈值的部分差值，并匹配到与该部分差值对应的各个安装通孔的位置信息。

具体的，在本步骤中，可将Gerber文件与板卡BOM内的所有直插零件在生产系统里进行自动比对筛选，以便筛选出安装通孔的孔径大于直插零件的引脚直径0.4～0.6mm(如0.5mm)以上的直插零件，然后再根据Gerber文件定位出这部分直插零件对应的安装通孔在板卡PCB上的坐标位置。

在步骤S3中，主要内容为将各个直插零件分别沿正向方向(一般为从板卡PCB的表面)插装到各板卡PCB上的对应安装通孔内。

在步骤S4中，主要内容为根据第二步中筛选出的安装通孔的位置信息，在这部分安装通孔中的内壁与直插零件的引脚外壁之间的环形空隙中，沿反向方向(一般为从板卡PCB的底面)塞入填塞部件7，以通过该填塞部件7将上述环境空隙填满，且该填塞部件7具有导电性，能够充分引脚与安装通孔之间的导体。同时，在填塞部件7上还具有若干个孔洞9，能够在进行波峰焊工艺处理时使得液态的焊料顺利流通。

在关于步骤S4的一种可选实施例中，具体可在安装通孔中塞入具有导电性的套筒。该套筒呈环状，具有一定壁厚，且其壁厚与各个安装通孔的内径与对应的直插零件的引脚外径之间的径向距离相当，即套筒的内径与引脚的外径相同，而套筒的外径与安装通孔的内径相同，如此可使套筒恰好塞入到引脚与安装通孔之间的缝隙中。并且，该套筒内开设有多个孔洞9，并且各个孔洞9分别沿轴向和径向延伸，以便液态焊料顺着孔洞9进行流动。当然，各个孔洞9必然贯通了套筒的底端面与顶端面、圆周面。如此设置，在进行波峰焊处理时，液态焊料将顺着套筒内的各个孔洞9进行爬行流动，从而充满安装通孔与引脚之间的空隙。

如图3、图4所示，图3为填塞部件7的一种具体结构示意图，图4为填塞部件7通过金属翼板8支撑在安装通孔内的结构示意图。

在关于步骤S4的另一种可选实施例中，具体可在安装通孔中塞入在周向上留有缺缝的弹性金属套。该弹性金属套的厚度较薄，能够进行周向弹性形变，从而将其卷缩至裹紧引脚，将引脚固定。同时，在弹性金属套的圆周面上还覆盖有多层金属翼板8，各层金属翼板8能够展开至水平状态(径向)并卡死，并且各层金属翼板8的展开长度与引脚、安装通孔的内壁之间的径向距离相当，从而在各层金属翼板8展开后能够与安装通孔的内壁保持抵接。并且，在各层金属翼板8上还开设有孔洞9，以便液态焊料顺着孔洞9进行流动。如此设置，在进行波峰焊处理时，液态焊料将顺着各层金属翼板8上的孔洞9向上逐层流动爬行，从而充满安装通孔与引脚之间的空隙。

在步骤S5中，主要内容为对板卡PCB进行波峰焊处理，完成直插零件与安装通孔之间的波峰焊焊接工艺流程。

如此，本实施例所提供的直插零件上锡优化焊接方法，由于在进行波峰焊处理之前，率先通过填塞部件7对孔径较大的部分安装通孔进行填塞处理，使得该部分安装通孔与直插零件的引脚之间的环形空隙被填充，并且填塞部件7上还具有孔洞9，因此，在进行波峰焊处理的过程中，液态焊料能够顺利地沿着填塞部件7的各个孔洞9在安装通孔与引脚之间爬行，并充满整个填塞部件7的孔洞9和安装通孔与引脚之间的空间，同时利用填塞部件7自身的导电性作为焊料的一部分，保证安装通孔与引脚之间的稳定电性连接。

相比于现有技术，本实施例能够提高直插零件在波峰焊工艺中的上锡量，防止出现焊接不良的质量问题，避免后期人工修补工作。

另外，考虑到安装通孔与直插零件的数量较多，为提高填塞部件7的填塞操作效率，本实施例在步骤S3与步骤S4之间增设了步骤S3.5。

具体的，首先根据当前加工的板卡PCB的形状制作反向插装平板10。一般的，该反向插装平板10的平面形状、尺寸与板卡PCB的平面形状、尺寸保持一致，比如板卡PCB呈矩形状，则反向插装平板10也成矩形状，并且板卡PCB的长、宽尺寸与反向插装平板10的长、宽尺寸相同，而反向插装平板10的厚度可与板卡PCB不同。

如图5所示，图5为反向插装平板10的具体结构示意图。

其次，再根据步骤S2中筛选出的位置信息，在反向插装平板10的表面上的对应位置处分别开设反向插装孔11。也就是说，各个反向插装孔11在反向插装平板10上的分布情况，与各个筛选出的安装通孔在板卡PCB上的分布情况相同。

然后，在各个反向插装孔11内安装进对应的填塞部件7。一般的，各个填塞部件7可在各个反向插装孔11内进行导向滑动运动，以便能够沿着反向插装孔11的轴向进行运动。

最后，将板卡PCB的底面正对着反向插装平板10的表面，并将板卡PCB覆盖在反向插装平板10的表面上。如此设置，板卡PCB上的各个筛选出的安装通孔，即可分别与反向插装平板10上的反向插装孔11互相对齐、连通，同时使各个筛选出的安装通孔与对应的直插零件的引脚之间的间隙，分别与各个反向插装孔11内安装的填塞部件7互相对齐，以便进行后续的步骤S4。

进一步的，在步骤S4中，即可通过多个机械臂同时将各个反向插装孔11内的填塞部件7分别塞入到对应的安装通孔内，使得各个填塞部件7同时滑动进入到各个安装通孔与引脚之间的空隙中，实现对各个安装通孔的填塞操作。

如图2所示，图2为本发明所提供的一种具体实施方式的系统结构图。

本实施例还提供一种直插零件上锡优化焊接系统，主要包括信息获取模块1、差值筛选模块2、零件插装机构3、反向填塞机构4和焊接处理机构5。

其中，信息获取模块1主要用于获取当前加工的板卡PCB上的所有安装通孔的孔径及位置信息，以及与各安装通孔对应的各直插零件的引脚直径。差值筛选模块2主要用于计算互相对应的孔径与引脚直径之间的差值，并筛选出其中差值大于预设阈值的部分对应的安装通孔的位置信息。零件插装机构3主要用于将各直插零件分别沿正向插装到对应的安装通孔内。反向填塞机构4主要用于根据位置信息在对应的安装通孔与直插零件的引脚之间的空隙沿反向塞入具有导电性的填塞部件7；其中，填塞部件7上具有若干个用于使焊料流通的孔洞9。焊接处理机构5主要用于对板卡PCB进行波峰焊处理。

此外，本实施例中还增设了填塞预装机构6，主要用于根据当前加工的板卡PCB的形状制作反向插装平板10、根据位置信息在反向插装平板10上开设反向插装孔11、在各反向插装孔11内安装对应的填塞部件7、将板卡PCB的底面正对覆盖于反向插装平板10的表面。

对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本发明。对这些实施例的多种修改对本领域的专业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公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。

Claims (8)

1.一种直插零件上锡优化焊接方法，其特征在于，包括：

获取当前加工的板卡PCB上的所有安装通孔的孔径及位置信息，以及与各所述安装通孔对应的各直插零件的引脚直径；

计算互相对应的孔径与引脚直径之间的差值，并筛选出其中差值大于预设阈值的部分对应的所述安装通孔的位置信息；

将各直插零件分别沿正向插装到对应的各安装通孔内；

根据所述位置信息在对应的所述安装通孔与所述直插零件的引脚之间的空隙沿反向塞入具有导电性的填塞部件；其中，所述填塞部件上具有若干个用于使焊料流通的孔洞；

对板卡PCB进行波峰焊处理；

在将各直插零件分别沿正向插装到对应的各安装通孔内之后，以及在根据所述位置信息在对应的所述安装通孔与所述直插零件的引脚之间的空隙沿反向塞入具有导电性的填塞部件之前，还包括：

根据当前加工的板卡PCB的形状制作反向插装平板；

根据所述位置信息在所述反向插装平板上开设反向插装孔；

在各所述反向插装孔内安装对应的所述填塞部件；

将所述板卡PCB的底面正对覆盖于所述反向插装平板的表面。

2.根据权利要求1所述的直插零件上锡优化焊接方法，其特征在于，获取当前加工的板卡PCB上的所有安装通孔的孔径及位置信息，具体包括：

在生产系统里调用储存有板卡PCB的加工信息的Gerber文件，并通过所述Gerber文件下载所有安装通孔的孔径及位置信息。

3.根据权利要求2所述的直插零件上锡优化焊接方法，其特征在于，获取与各所述安装通孔对应的各直插零件的引脚直径，具体包括：

在料号申请系统里增加直插零件的引脚直径信息；

将更新后的板卡BOM导入至所述生产系统里，并下载各所述安装通孔对应的各直插零件的引脚直径。

4.根据权利要求3所述的直插零件上锡优化焊接方法，其特征在于，筛选出其中差值大于预设阈值的部分对应的所述安装通孔的位置信息，具体包括：

筛选出差值大于0.4～0.6mm的部分并通过所述Gerber文件匹配对应的所述安装通孔的位置信息。

5.根据权利要求1所述的直插零件上锡优化焊接方法，其特征在于，根据所述位置信息在对应的所述安装通孔与所述直插零件的引脚之间的空隙沿反向塞入具有导电性的填塞部件，具体包括：

通过多个机械臂将各所述填塞部件同时从各所述反向插装孔中塞入至对应的所述安装通孔与所述直插零件的引脚之间的空隙中。

6.根据权利要求1所述的直插零件上锡优化焊接方法，其特征在于，塞入具有导电性的填塞部件，具体包括：

塞入具有导电性的套筒；其中，所述套筒的内径与所述引脚的外径相当，所述套筒的外径与所述安装通孔的内径相当，且所述套筒内沿轴向和径向均开设有若干个所述孔洞。

7.根据权利要求1所述的直插零件上锡优化焊接方法，其特征在于，塞入具有导电性的填塞部件，具体包括：

塞入周向上具有缺缝的弹性金属套；

周向卷缩所述弹性金属套以使其裹紧所述引脚；

沿周向向外撑开所述弹性金属套的圆周面上的各块金属翼板至与所述安装通孔的内壁抵接；其中，各块所述金属翼板上均开设有所述孔洞。

8.一种直插零件上锡优化焊接系统，其特征在于，包括：

信息获取模块，用于获取当前加工的板卡PCB上的所有安装通孔的孔径及位置信息，以及与各所述安装通孔对应的各直插零件的引脚直径；

差值筛选模块，用于计算互相对应的孔径与引脚直径之间的差值，并筛选出其中差值大于预设阈值的部分对应的所述安装通孔的位置信息；

零件插装机构，用于将各直插零件分别沿正向插装到对应的安装通孔内；

反向填塞机构，用于根据所述位置信息在对应的所述安装通孔与所述直插零件的引脚之间的空隙沿反向塞入具有导电性的填塞部件；其中，所述填塞部件上具有若干个用于使焊料流通的孔洞；

焊接处理机构，用于对板卡PCB进行波峰焊处理；

还包括：

填塞预装机构，用于根据当前加工的板卡PCB的形状制作反向插装平板、根据所述位置信息在所述反向插装平板上开设反向插装孔、在各所述反向插装孔内安装对应的所述填塞部件、将所述板卡PCB的底面正对覆盖于所述反向插装平板的表面。

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