CN115446410A - 一种焊接方法 - Google Patents

Abstract

本发明实施例提供了一种焊接方法。其中，该方法包括：在电路板进行表面贴装工艺的回流过程中，对电路板上的焊盘进行预上锡操作，获得覆盖有锡层的焊盘；对引线框架的引脚和焊盘进行组装，使得引脚贴合在焊盘具有的锡层一侧；对焊接设备进行参数设置；将焊接设备上平行放置的两个电极下压到引脚的同一侧，按照设置参数对焊盘和引脚进行焊接。本发明可以避免电路板承受过大的电流和压力，防止电流击穿和应力过大的风险。

Description

一种焊接方法

技术领域

本发明涉及焊接技术领域，特别是涉及一种焊接方法。

背景技术

目前，金属母材之间的焊接通常需要较大的瞬时热量，焊接电流为几千到几万安培，焊接压力为几十到几百公斤。在对电路板焊盘引线框架进行焊接时，如果采用上述焊接方式，电路板会因承受过大的电流和压力，存在电流击穿和应力过大的风险。

发明内容

本发明实施例的目的在于提供一种焊接方法，适用于电路板与引线框架之间的焊接。具体技术方案如下：

本发明提供了一种焊接方法，包括：

在电路板进行表面贴装工艺的回流过程中，对所述电路板上的焊盘进行预上锡操作，获得覆盖有锡层的焊盘；

对引线框架的引脚和所述焊盘进行组装，使得所述引脚贴合在所述焊盘具有的锡层一侧；

对焊接设备进行参数设置，其中，所述焊接设备的设置参数至少包括压力参数和电流脉冲参数，所述焊接设备上安装有平行放置的两个电极；

将所述焊接设备上平行放置的两个所述电极下压到所述引脚的同一侧，按照所述设置参数对所述焊盘和所述引脚进行焊接，其中，两个所述电极和所述引脚均位于所述焊盘的同一侧，两个所述电极均平行于所述焊盘的边缘。

可选的，在对所述电路板上的焊盘进行预上锡操作时，上锡量面积为焊盘面积的80％-100％，上锡厚度为0.1mm-0.15mm。

可选的，所述对引线框架的引脚和所述焊盘进行组装，包括：

按照焊盘尺寸大于引脚尺寸四周的0.5mm，将所述引脚贴合在所述焊盘具有的锡层一侧，使得所述引脚位于所述焊盘内。

可选的，所述将所述焊接设备上平行放置的两个所述电极下压到所述引脚的同一侧，按照所述设置参数对所述焊盘和所述引脚进行焊接，包括：

将所述引脚与所对应的焊盘相对设置；

通过位于所述引脚背离所述焊盘一侧的两个电极为所述引脚施加朝向所述焊盘的压力，其中，两个电极分别为第一电极和第二电极，所述第一电极和所述第二电极位于同一侧；

向所述第一电极和所述第二电极施加电流脉冲，使得所述第一电极、所述锡层以及所述第二电极形成电流回路，所述锡层融化，所述焊盘和所述引脚通过融化的锡层固化之后连接固定。

可选的，包括如下方式至少一种：

为所述引脚施加朝向所述焊盘的压力为1kg-10kg；

为所述第一电极和所述第二电极施加的电流为500A-2000A。

可选的，包括如下方式至少一种：

在平行于所述电路板的方向上，所述电极与所述引脚的边缘沿两电极中心连线方向上的距离大于1mm；

在平行于所述电路板的方向上，所述第一电极和所述第二电极之间沿两电极中心连线方向上的距离大于1mm。

可选的，在垂直于所述电路板的方向上，所述引线框架的厚度大于1mm。

可选的，对所述焊盘和所述引脚进行焊接的焊接节拍小于5s。

可选的，包括如下方式至少一种：

在垂直于所述电路板的方向上，所述引脚位于所述焊盘内，在平行于所述电路板的方向上，所述引脚的至少两条对边与所述焊盘的边缘沿平行于焊盘中心线方向的距离为0.5mm-1mm；

在平行于所述电路板的方向上，所述焊盘与所述电路板边缘沿平行于焊盘中心线方向的距离大于3mm；

在平行于所述电路板的方向上，所述焊盘与所述电路板上的电子元件沿平行于焊盘中心线方向的距离大于5mm；

在平行于所述电路板的方向上，相邻两个所述焊盘之间沿两焊盘中心连线方向的距离大于1mm。

可选的，还包括：

在对所述焊盘和所述引脚焊接完成后，对两个所述电极采用气吹或水冷的方式冷却1-2s，抬起冷却后的两个所述电极，以便对下一个所述焊盘和对应引脚进行焊接，其中，连续焊接的数量为1-50个。

本发明实施例提供的一种焊接方法，在电路板进行表面贴装工艺的回流过程中，对电路板上的焊盘进行预上锡操作，获得覆盖有锡层的焊盘；对引线框架的引脚和焊盘进行组装，使得引脚贴合在焊盘具有的锡层一侧；对焊接设备进行参数设置；将焊接设备上平行放置的两个电极下压到引脚的同一侧，按照设置参数对焊盘和引脚进行焊接。本发明采用单边平行电阻焊工艺，将引线框架与电路板焊接，引线框架的引脚与所对应的焊盘通过锡层焊接固定，由于锡层的熔点小于焊盘及引脚的熔点，焊接温度较低，因此可以避免电路板承受过大的电流和压力，防止电流击穿和应力过大的风险。

当然，实施本发明的任一产品或方法必不一定需要同时达到以上所述的所有优点。

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他的附图。

图1为本发明实施例提供的焊点示意图；

图2为本发明实施例提供的一种焊接方法流程示意图；

图3为本发明实施例提供的另一种焊接方法流程示意图；

图4为本发明实施例提供的单边平行电阻焊原理示意图；

图5为本发明实施例提供的PCBA焊盘示意图；

图6为本发明实施例提供的一种引脚形状示意图；

图7为本发明实施例提供的另一种引脚形状示意图；

图8为本发明实施例提供的另一种引脚形状示意图；

图9为本发明实施例提供的另一种引脚形状示意图；

图10为本发明实施例提供的另一种引脚形状示意图；

图11为本发明实施例提供的电极位置示意图。

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。

在将电路板与引线框架(leadframe)进行焊接时，可以采用多种焊接方式将引线框架焊接在电路板上。如图1所示，在电路板1上提供多个焊点位置1-1、1-2、1-3和1-4，可以将引线框架的引脚放置在焊点位置处，以实现引线框架与电路板的焊接。该电路板1可以为PCBA(Printed Circuit Board Assembly，印刷电路板组件)，该PCBA为PCB(PrintedCircuit Board，印刷电路板)通过SMT(Surface Mount Technology，表面贴装技术)上件后得到的装有电子元件的印刷电路板，其中，图1中的电子元件分别用1-5、1-6和1-7表示。

现有的焊接方式，在金属母材之间的焊接通常需要较大的瞬时热量，焊接电流为几千到几万安培，焊接压力为几十到几百公斤。在对电路板焊盘引线框架进行焊接时，电路板会因承受过大的电流和压力，存在电流击穿和应力过大的风险，并且存在焊接节拍较长、焊点表面不平整的问题。

为了解决上述问题，本申请提供了一种采用单边平行电阻焊的焊接方式对引线框架与电路板进行焊接的方法，选取熔点较低的钎料以降低焊接温度，解决了焊接节拍较长、焊点表面不平整以及电路板存在承受过大电流和压力的问题。

为使本申请的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图和具体实施方式对本申请作进一步详细的说明。

本发明提供一种焊接方法，如图2所示，该焊接方法，包括：

步骤201：在电路板进行表面贴装工艺的回流过程中，对电路板上的焊盘进行预上锡操作，获得覆盖有锡层的焊盘。

可选的，在对电路板上的焊盘进行预上锡操作时，上锡量面积为焊盘面积的80％-100％，上锡厚度为0.1mm-0.15mm。

步骤202：对引线框架的引脚和焊盘进行组装，使得引脚贴合在焊盘具有的锡层一侧。

可选的，对引线框架的引脚和焊盘进行组装的方法，可以包括：按照焊盘尺寸大于引脚尺寸四周的0.5mm，将引脚贴合在焊盘具有的锡层一侧，使得引脚位于焊盘内。

步骤203：对焊接设备进行参数设置，其中，焊接设备的设置参数至少包括压力参数和电流脉冲参数，焊接设备上安装有平行放置的两个电极。

步骤204：将焊接设备上平行放置的两个电极下压到引脚的同一侧，按照设置参数对焊盘和引脚进行焊接，其中，两个电极和引脚均位于焊盘的同一侧，两个电极均平行于焊盘的边缘。

可选的，将焊接设备上平行放置的两个电极下压到引脚的同一侧，按照设置参数对焊盘和引脚进行焊接的方法，可以包括：

将引脚与所对应的焊盘相对设置；通过位于引脚背离焊盘一侧的两个电极为引脚施加朝向焊盘的压力，其中，两个电极分别为第一电极和第二电极，第一电极和第二电极位于同一侧；向第一电极和第二电极施加电流脉冲，使得第一电极、锡层以及第二电极形成电流回路，锡层融化，焊盘和引脚通过融化的锡层固化之后连接固定。其中，为引脚施加朝向焊盘的压力为1kg-10kg；为第一电极和第二电极施加的电流为500A-2000A。本发明对焊盘和引脚进行焊接的焊接节拍小于5s。

作为一可选的实施方式，本发明提供的焊接方法，如图3所示，该焊接方法，包括：

步骤301：在电路板进行表面贴装工艺的回流过程中，对电路板上的焊盘进行预上锡操作，获得覆盖有锡层的焊盘。

该步骤301与图2所示的步骤201类似，在此不再赘述。

步骤302：对引线框架的引脚和焊盘进行组装，使得引脚贴合在焊盘具有的锡层一侧。

该步骤302与图2所示的步骤202类似，在此不再赘述。

步骤303：对焊接设备进行参数设置，其中，焊接设备的设置参数至少包括压力参数和电流脉冲参数，焊接设备上安装有平行放置的两个电极。

该步骤303与图2所示的步骤203类似，在此不再赘述。

步骤304：将焊接设备上平行放置的两个电极下压到引脚的同一侧，按照设置参数对焊盘和引脚进行焊接，其中，两个电极和引脚均位于焊盘的同一侧，两个电极均平行于焊盘的边缘。

该步骤304与图2所示的步骤204类似，在此不再赘述。

步骤305：在对焊盘和引脚焊接完成后，对两个电极采用气吹或水冷的方式冷却1-2s，抬起冷却后的两个电极，以便对下一个焊盘和对应引脚进行焊接，其中，连续焊接的数量为1-50个。

作为一可选的实施方式，在对焊盘和引脚焊接完成后，还可以对两个电极进行清洁，去除电极上粘有的锡膏或助焊剂，防止引脚焊接短路，造成虚焊或炸锡等焊接不良现象。焊接头清洁频次可以根据实际焊接样件确定，通常可以焊接5-10个焊点进行一次清洁。

电阻平行焊通常是针对母材金属之间的焊接方式，焊接时需要的瞬时热量较大，焊接电流在几千到几万安培，焊接压力在几十到几百公斤，若被焊接件引线框架的厚度较大，超过1mm，将该厚度的引线框架与电路板焊接在一起，需要的瞬时电流在一万安培以上，压力在100公斤左右。而电路板对于应力和温度比较敏感，在电路板承受如此大的瞬时电流和压力，会有电流击穿和应力过大的风险。

为了避免PCBA出现电流击穿和应力过大的风险，本发明在电路板的焊盘表面引入了锡层，该锡层的熔点小于焊盘以及引线框架引脚的熔点，焊接温度较低，并且所需压力较小，对电路板的应力较小，以防止电路板电流击穿和应力过大的问题出现。本发明采用单边平行电阻焊工艺，在垂直于电路板的方向上，引线框架的厚度大于1mm。

如图4所示，本发明提供的单边平行电阻焊的原理为，两个焊接电极分别为第一电极41和第二电极42位于同一侧，两电极通入电极并施加压力，在施加不同电流脉冲个数的情况下，电流流过被焊接件的同时产生热量，将锡层43熔化，起到机械连接引线框架44和电路板45的作用。图4中实线箭头表示电流流向，虚线箭头表示热量传递方向。该焊接方式的焊接节拍小于5s，焊点外观平整，连接强度高。

可选的，本发明可以在对PCB进行SMT的回流处理过程中在焊盘表面预上锡，以使得到的电路板PCBA焊盘上具有锡层。本发明提供的焊接方法可以为将引线框架与PCBA进行焊接的方法，具体可以为将引线框架引脚通过锡层焊接在PCBA焊盘上的方法。该引线框架的尺寸可以为长度和宽度为6mm，厚度为1mm。

在进行焊接时，PCBA焊盘表面具有锡层。锡的熔点为217℃，以锡焊的方式进行引线框架与PCBA的焊接，焊接温度较低，温度一般低于380℃，并且该焊接方式的压力小，对PCBA的应力较小，焊接时间段，压合变形及应力的时间影响小。

可选的，在对PCB进行SMT的回流处理过程中在焊盘表面预上锡的方法可以包括：在对PCB板进行锡膏印刷时，将锡膏印刷在PCB板的焊盘上，得到锡膏印刷后的焊盘；在对印刷有锡膏的PCB板进行元件贴片处理后，对锡膏印刷后的焊盘进行回流处理，获得覆盖有锡层的PCBA焊盘。

如图5所示，在PCBA51上有多个焊盘52，在平行于电路板的方向上，焊盘与电路板边缘沿平行于焊盘中心线方向的距离d1和d2大于3mm，以防止焊接干涉。在平行于电路板的方向上，相邻两个焊盘之间沿两焊盘中心连线方向的距离d3大于1mm，以防止连锡。在平行于电路板的方向上，焊盘与电路板上的电子元件53沿平行于焊盘中心线方向的距离d4大于5mm，以防止焊接应力损伤。在将锡膏印刷在PCB板的焊盘上时，上锡量面积可以为焊盘面积的80％-100％，锡膏54厚度可以为0.1mm-0.15mm，以保证锡量饱满。

可选的，在垂直于电路板的方向上，引脚位于焊盘内，在平行于电路板的方向上，引脚的至少两条对边与焊盘的边缘沿平行于焊盘中心线方向的距离为0.5mm-1mm，这样可以使得焊盘上的锡层熔化后爬至引脚上，进而使焊盘和引脚通过固化后的锡层连接。如图6-图10所示，示出了引脚与焊盘的位置关系，图6-图10的各引脚均位于焊盘内。图6中的引脚61一侧与焊盘60的边缘重合，引线框架引脚的3条边与焊盘的边缘具有一定距离。图7中的引脚71两侧与焊盘70的边缘重合，引线框架引脚的2条边与焊盘的边缘具有一定距离。图8中的引脚81的4条边与焊盘80的边缘具有一定距离。图9中的引脚91中部开设有圆孔，引脚91的4条边与焊盘90的边缘具有一定距离。图10中的引脚101一侧开设有拱形孔，引脚101的4条边与焊盘100的边缘具有一定距离。可选的，引线框架引脚与焊盘组装后的偏移量小于0.5mm，引线框架的材质可以为紫铜，引线框架表面镀层可以为锡，镀层厚度可以为5um-10um。

在通过位于引脚背离焊盘一侧的焊接头为引脚施加朝向焊盘的预设压力时，如图11所示，第一电极111和第二电极112平行放置于引脚113背离焊盘114一侧，焊盘114上涂覆有锡层。可选的，该焊盘的形状可以为矩形，第一电极和第二电极的形状也可以为矩形，第一电极111和第二电极112之间沿两电极中心连线方向上的距离d5大于1mm，以防止焊接设备短路。电极与引脚的边缘沿两电极中心连线方向上的距离d6、d7大于1mm，以防止焊锡爬锡过程中粘到焊接头，可能造成下一次焊接短路现象。

可选的，在采用单边平行电阻焊工艺，将引线框架与电路板焊接时，可以采用如下方式至少一种。

方式一：为引脚施加朝向焊盘的预设压力为1kg-10kg。该预设压力远远小于焊盘无锡层时采用电阻平行焊需要的100公斤左右压力，PCBA承受的压力较小，可以防止PCBA应力过大的风险。

方式二：为第一电极和第二电极施加的电流为500A-2000A。当然，在为第一电极和第二电极施加电流脉冲时，单个脉冲时间可以为600-900ms，脉冲个数可以为5-10个。采用本发明的焊接方式所需电流小于焊盘无锡层时采用电阻平行焊需要的一万安培以上的电流，PCBA承受的电流较小，可以防止电流击穿的风险。

采用本发明提供的单边平行电阻焊接方法，可以将厚度大于1mm的引线框架与PCBA进行焊接。此外，将引线框架与电路板焊接的焊接节拍小于5s。焊接压力小，对PCBA应力较小，焊接节拍较短，焊点外观平整，锡量饱满，连接强度高，可以有效提升焊接质量和稳定性，降低焊接过程对电路板焊接结构的损伤程度。

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。还需要说明的是，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、商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、商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，并不排除在包括要素的过程、方法、商品或者设备中还存在另外的相同要素。

本说明书中的各个实施例均采用相关的方式描述，各个实施例之间相同相似的部分互相参见即可，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处。尤其，对于系统实施例而言，由于其基本相似于方法实施例，所以描述的比较简单，相关之处参见方法实施例的部分说明即可。

以上仅为本申请的实施例而已，并不用于限制本申请。对于本领域技术人员来说，本申请可以有各种更改和变化。凡在本申请的精神和原理之内所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本申请的权利要求范围之内。

Claims (10)

1.一种焊接方法，其特征在于，包括：

在电路板进行表面贴装工艺的回流过程中，对所述电路板上的焊盘进行预上锡操作，获得覆盖有锡层的焊盘；

对引线框架的引脚和所述焊盘进行组装，使得所述引脚贴合在所述焊盘具有的锡层一侧；

对焊接设备进行参数设置，其中，所述焊接设备的设置参数至少包括压力参数和电流脉冲参数，所述焊接设备上安装有平行放置的两个电极；

将所述焊接设备上平行放置的两个所述电极下压到所述引脚的同一侧，按照所述设置参数对所述焊盘和所述引脚进行焊接，其中，两个所述电极和所述引脚均位于所述焊盘的同一侧，两个所述电极均平行于所述焊盘的边缘。

2.根据权利要求1所述的焊接方法，其特征在于，在对所述电路板上的焊盘进行预上锡操作时，上锡量面积为焊盘面积的80％-100％，上锡厚度为0.1mm-0.15mm。

3.根据权利要求1所述的焊接方法，其特征在于，所述对引线框架的引脚和所述焊盘进行组装，包括：

按照焊盘尺寸大于引脚尺寸四周的0.5mm，将所述引脚贴合在所述焊盘具有的锡层一侧，使得所述引脚位于所述焊盘内。

4.根据权利要求1所述的焊接方法，其特征在于，所述将所述焊接设备上平行放置的两个所述电极下压到所述引脚的同一侧，按照所述设置参数对所述焊盘和所述引脚进行焊接，包括：

将所述引脚与所对应的焊盘相对设置；

通过位于所述引脚背离所述焊盘一侧的两个电极为所述引脚施加朝向所述焊盘的压力，其中，两个电极分别为第一电极和第二电极，所述第一电极和所述第二电极位于同一侧；

向所述第一电极和所述第二电极施加电流脉冲，使得所述第一电极、所述锡层以及所述第二电极形成电流回路，所述锡层融化，所述焊盘和所述引脚通过融化的锡层固化之后连接固定。

5.根据权利要求4所述的焊接方法，其特征在于，包括如下方式至少一种：

为所述引脚施加朝向所述焊盘的压力为1kg-10kg；

为所述第一电极和所述第二电极施加的电流为500A-2000A。

6.根据权利要求4所述的焊接方法，其特征在于，包括如下方式至少一种：

在平行于所述电路板的方向上，所述电极与所述引脚的边缘沿两电极中心连线方向上的距离大于1mm；

在平行于所述电路板的方向上，所述第一电极和所述第二电极之间沿两电极中心连线方向上的距离大于1mm。

7.根据权利要求1所述的焊接方法，其特征在于，在垂直于所述电路板的方向上，所述引线框架的厚度大于1mm。

8.根据权利要求1所述的焊接方法，其特征在于，对所述焊盘和所述引脚进行焊接的焊接节拍小于5s。

9.根据权利要求1所述的焊接方法，其特征在于，包括如下方式至少一种：

在垂直于所述电路板的方向上，所述引脚位于所述焊盘内，在平行于所述电路板的方向上，所述引脚的至少两条对边与所述焊盘的边缘沿平行于焊盘中心线方向的距离为0.5mm-1mm；

在平行于所述电路板的方向上，所述焊盘与所述电路板边缘沿平行于焊盘中心线方向的距离大于3mm；

在平行于所述电路板的方向上，所述焊盘与所述电路板上的电子元件沿平行于焊盘中心线方向的距离大于5mm；

在平行于所述电路板的方向上，相邻两个所述焊盘之间沿两焊盘中心连线方向的距离大于1mm。

10.根据权利要求1所述的焊接方法，其特征在于，还包括：

在对所述焊盘和所述引脚焊接完成后，对两个所述电极采用气吹或水冷的方式冷却1-2s，抬起冷却后的两个所述电极，以便对下一个所述焊盘和对应引脚进行焊接，其中，连续焊接的数量为1-50个。

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