CN214849126U - 一种基于波峰焊接的垂直组装pcba板和电子元器件 - Google Patents

Abstract

本实用新型实施例公开了一种基于波峰焊接的垂直组装PCBA板及电子元器件。垂直组装PCBA板包括PCBA子板和PCBA底板，PCBA子板的第一边沿两端设置有固定引脚，第一边沿的中间设置有安装板，固定引脚与安装板之间开设第一开口，安装板包括第一焊接区和第二焊接区，第一焊接区和第二焊接区的正反两面均设置有焊盘，第一焊接区和第二焊接区之间开设第二开口；PCBA底板两端设置有机械孔，PCBA底板中间设置有第一安装插口和第二安装插口，第一安装插口两侧和第二安装插口两侧均设置有焊盘，PCBA底板的焊盘为金属化半孔；固定引脚与机械孔过盈配合，并通过波峰焊接将垂直组装的PCBA子板和PCBA底板进行焊接。采用上述技术手段，能够解决传统垂直组装不支持波峰焊接的技术问题。

Description

一种基于波峰焊接的垂直组装PCBA板和电子元器件

技术领域

本实用新型实施例涉及识别技术领域，尤其涉及一种基于波峰焊接的垂直组装PCBA板和电子元器件。

背景技术

随着电子产品和PCB制造业的蓬勃发展，PCB呈现出小型化、高速化和高密度的趋势，这使得PCB设计的复杂程度大大增加。为了降低开发周期，简化工艺和提高组装密度，很多时候会采用PCBA核心板和PCBA底板分离的方式，这样可以做到核心板通用，而PCBA底板可以更换配置不同的资源。这种分离设计的核心板和PCBA底板通常采用连接器连接，平行焊接组装或垂直焊接组装来实现电气连接。

传统的垂直焊接组装方式受到PCB加工精度的影响，PCB行业的外形加工精度通常为±0.15mm，这导致产品量产过程中垂直的PCBA子板要么因为尺寸偏大无法安装在PCBA底板上，要么因为尺寸偏小安装后晃动，需要其它辅助方法实现精确定位。另一方面，垂直的PCBA子板上焊盘采用上下两层设计，上层焊盘无法实现波峰焊接，焊接效率低，不利于批量生产。

实用新型内容

本实用新型实施例提供一种基于波峰焊接的垂直组装PCBA板和电子元器件，能够解决传统垂直焊接组装方式PCBA不支持波峰焊接的技术问题，以提高焊接效率。

在第一方面，本实用新型实施例提供了一种基于波峰焊接的垂直组装PCBA板，包括：PCBA子板和PCBA底板，其中：

所述PCBA子板的第一边沿两端设置有固定引脚，所述第一边沿的中间设置有安装板，所述固定引脚与所述安装板之间开设第一开口，所述安装板包括第一焊接区和第二焊接区，所述第一焊接区和第二焊接区的正反两面均设置有焊盘，所述第一焊接区和第二焊接区之间开设第二开口；

所述PCBA底板两端设置有机械孔，所述PCBA底板中间设置有第一安装插口和第二安装插口，所述第一安装插口两侧和所述第二安装插口两侧均设置有焊盘，所述PCBA底板的焊盘为金属化半孔；

所述PCBA子板垂直安装在所述PCBA底板上，所述固定引脚与所述机械孔过盈配合，所述第一焊接区对应安装在所述第一安装插口内，所述第二焊接区对应安装在所述第二安装插口内，所述第一焊接区和所述第一安装插口对应的焊盘通过波峰焊接进行连接，所述第二焊接区和所述第二安装插口对应的焊盘通过波峰焊接进行连接。

进一步的，所述PCBA子板的焊盘间距为2.54mm。

进一步的，所述PCBA子板的焊盘为金属化孔。

进一步的，所述PCBA子板和所述PCBA底板为非对称结构。

进一步的，所述第一焊接区的焊盘数量与所述第二焊接区的焊盘数量不相同。

进一步的，所述第一安装插口和所述第二安装插口的长度不相同。

进一步的，所述第一开口的内直角区为半圆弧避空。

进一步的，所述第一安装插口靠近所述机械孔的一端的直角区为半圆弧避空，所述第二安装插口靠近所述机械孔的一端的直角区为半圆弧避空。

进一步的，所述第一开口、第二开口、第一安装插口和第二安装插口的变动量为最大公差值。

在第三方面，本实用新型实施例提供了一种电子元器件，包括如第一方面所述的垂直组装PCBA板。

本实用新型实施例在PCBA底板上开设机械孔，对应的PCBA子板下沿两侧设置有固定引脚，通过固定引脚和机械孔的过盈配合安装，提高PCBA子板的定位精度，并避免PCBA子板安装在PCBA底板上出现过松的情况，以及避免组装时PCBA子板的焊盘与PCBA底板的焊盘错位的情况。另一方面，PCBA底板焊盘为金属化半孔，在波峰焊接时，焊料能够通过金属化半孔实现PCBA底板的底部焊盘和顶部焊盘相焊接，且在金属化半孔中形成焊料填充，实现良好的焊接质量。通过波峰焊接工艺实现垂直组装PCBA板的批量焊接，提高焊接效率的同时保证焊接质量。

附图说明

图1是本实用新型实施例一提供的第一视角下的一种基于波峰焊接的垂直组装PCBA板的结构示意图；

图2是本实用新型实施例一提供的一种PCBA子板的结构示意图；

图3是本实用新型实施例一提供的一种PCBA底板的结构示意图；

图4是本实用新型实施例一提供的第二视角下的一种基于波峰焊接的垂直组装PCBA板的结构示意图；

图5是本实用新型实施例一提供的波峰焊接工艺流程示意图；

图6是本实用新型实施例一提供的另一种PCBA子板的结构示意图；

图中，10、PCBA子板；11、固定引脚；12、第一开口；13、第二焊接区；14、第一焊接区；15、第二开口；20、PCBA底板；21、机械孔；22、第一安装插口；23、第二安装插口；30、焊盘；31、金属化半孔；32金属化孔；40、半圆弧避空。

具体实施方式

为了使本实用新型的目的、技术方案和优点更加清楚，下面结合附图对本实用新型具体实施例作进一步的详细描述。可以理解的是，此处所描述的具体实施例仅仅用于解释本实用新型，而非对本实用新型的限定。另外还需要说明的是，为了便于描述，附图中仅示出了与本实用新型相关的部分而非全部内容。在更加详细地讨论示例性实施例之前应当提到的是，一些示例性实施例被描述成作为流程图描绘的处理或方法。虽然流程图将各项操作(或步骤)描述成顺序的处理，但是其中的许多操作可以被并行地、并发地或者同时实施。此外，各项操作的顺序可以被重新安排。当其操作完成时所述处理可以被终止，但是还可以具有未包括在附图中的附加步骤。所述处理可以对应于方法、函数、规程、子例程、子程序等等。

本实用新型提供的基于波峰焊接的垂直组装PCBA板和电子元器件，通过在PCBA底板上开设机械孔，对应的PCBA子板下沿两侧设置有固定引脚，通过固定引脚和机械孔的过盈配合安装，提高PCBA子板的定位精度，并避免PCBA子板安装在PCBA底板上出现过松的情况，以及避免组装时PCBA子板的焊盘与PCBA底板的焊盘错位的情况。另一方面，PCBA底板焊盘为金属化半孔，在波峰焊接时，焊料能够通过金属化半孔实现PCBA底板的底部焊盘和顶部焊盘相焊接，且在金属化半孔中形成焊料填充，实现良好的焊接质量。通过波峰焊接工艺实现垂直组装PCBA板的批量焊接，提高焊接效率的同时保证焊接质量。相对于传统的垂直焊接组装方式，其加工精度低，产品量产过程中垂直的PCBA子板要么因为尺寸偏大无法安装在PCBA底板上，要么因为尺寸偏小安装后晃动，需要其它辅助方法实现精确定位。除此之外，垂直的PCBA子板上焊盘采用上下两层设计，上层焊盘无法实现波峰焊接，焊接效率低，不利于批量生产。基于此，本实用新型实施例提供的基于波峰焊接的垂直组装PCBA板和电子元器件，解决传统垂直焊接组装方式PCBA不支持波峰焊接的技术问题，提高焊接效率。

实施例一：

图1是本实用新型实施例一提供的第一视角下的一种基于波峰焊接的垂直组装PCBA板的结构示意图。参考图1，垂直组装PCBA板包括：PCBA子板10和PCBA底板20，PCBA子板10垂直安装在PCBA底板20上。

具体的，图2是本实用新型实施例一提供的一种PCBA子板10的结构示意图。参考图2，所述PCBA子板10的第一边沿两端设置有固定引脚11，所述第一边沿的中间设置有安装板，所述固定引脚11与所述安装板之间开设第一开口12，所述安装板包括第一焊接区14和第二焊接区13，所述第一焊接区14和第二焊接区13的正反两面均设置有焊盘30，所述第一焊接区14和第二焊接区13之间开设第二开口15。图3是本实用新型实施例一提供的一种PCBA底板20的结构示意图。参考图3，所述PCBA底板20两端设置有机械孔21，所述PCBA底板20中间设置有第一安装插口22和第二安装插口23，所述第一安装插口22两侧和所述第二安装插口23两侧均设置有焊盘30，所述PCBA底板20的焊盘30为金属化半孔31。

进一步的，参考图1，PCBA子板10垂直安装在所述PCBA底板20上时，所述固定引脚11与所述机械孔21过盈配合，所述第一焊接区14对应安装在所述第一安装插口22内，所述第二焊接区13对应安装在所述第二安装插口23内，第一焊接区14的焊盘30与第一安装插口22内的焊盘30一一对应，第二焊接区13的焊盘30与第二安装插口23的焊盘30一一对应。示例性的，PCB行业的外形及开槽加工精度通常为±0.15mm，而机械孔21的加工精度可以达到±0.025-0.05mm，PCBA子板10的第一开口12和第二开口15，PCBA底板20的第一安装插口22和第二安装插口23的变动量为最大公差值，显然PCBA子板10和PCBA底板20的开槽加工精度均低于机械孔21的加工精度，因此PCBA子板10的定位精度依靠机械孔21来实现。本实施例利用PCB不同对象的加工精度不同，巧妙实现在现有的PCB加工条件下，既实现了PCBA子板10的定位精度，又避免PCBA子板10安装在PCBA底板20上出现过松的情况。确保PCBA子板10安装在PCBA底板20上的位置精度，避免组装时PCBA子板10焊盘30与PCBA底板20焊盘30错位的情况。

图4是本实用新型实施例一提供的第二视角下的一种基于波峰焊接的垂直组装PCBA板的结构示意图。参考图4，第一焊接区14的焊盘30和第一安装插口22对应的焊盘30通过波峰焊接进行连接，所述第二焊接区13的焊盘30和第二安装插口23对应的焊盘30通过波峰焊接进行连接。示例性的，图5是本实用新型实施例一提供的波峰焊接工艺流程示意图。参考图5，从PCBA底板20下方对焊接区的焊盘30和安装插口的焊盘30进行波峰焊接，PCBA底板20和PCBA子板10的连接处会依次经过宽平波和窄波峰，然后完成波峰焊接。波峰焊接时，焊料能够通过PCBA底板20的金属化半孔31将PCBA底板20的底部焊盘30和顶部焊盘30进行焊接，且在金属化半孔31中形成焊料填充，实现良好的焊接质量。具体的，波峰焊接的工艺条件如表1所示：

曲线特征	Sn-Pb Assembly	Pb-Free Assembly
			板面预热温度	80℃-110℃	80℃-110℃
板下预热温度	100℃-130℃	100℃-130℃
			板面升温速率	1～3℃/sec	1～3℃/sec
接触角度	4°-6°	4°-6°
			接触时间	2-5sec	2-5sec
传送速度	0.8-1.5m/min	0.8-1.5m/min
			峰值温度	240℃	260℃
最大板面温度	150℃	150℃

表1

进一步的，在一个实施例中，PCBA子板10的焊盘30间距为2.54mm。可理解，由于PCBA子板10的焊盘30与PCBA底板20的焊盘30一一对应，PCBA底板20的焊盘30间距也为2.54mm。示例性的，不同焊盘间距波峰焊接的实验数据如表2所示：

表2

由表2可知,经实验数据表明，PCBA子板10的焊盘30间距为2.54mm时，可以满足波峰焊接要求并保证较高的良品率。

具体的，在一个实施例中，PCBA子板10上的焊盘30分为有金属化孔32和无金属化孔两种。当需要设置较多的I/O数量时可采用无金属化孔的焊盘30，当需要高可靠性及大电流时采用有金属化孔32的焊盘30。图6是本实用新型实施例一提供的另一种PCBA子板的结构示意图。如图6所示，PCBA子板10的焊盘30为金属化孔32。

进一步的，由于PCBA子板10开设有第二开口15，为达到防呆效果，将第二开口15的中心线偏移PCBA子板10的中心线，以将PCBA子板10设计成非对称结构，在组装时，只有将第一焊接区14安装至第一安装插口22，第二焊接区13安装至第二安装插口23，才能组装，非对称结构的PCBA底板20和PCBA子板10不但能够防止PCBA子板10组装过程的安装方向错误，而且能够实现高电压或输入输出的隔离。其具体包括两种实现方式。

第一种实现方式，第一焊接区14设置的焊盘30数量与所述第二焊接区13设置的焊盘30数量不相同，参考图2，第一焊接区14一面设置四个焊盘30，而第二焊接区13一面设置五个焊盘30。相应的，参考图3，PCBA底板20需要与PCBA子板10相互配合，第一安装插口22一侧设置四个焊盘30，第二安装插口23一侧设置五个焊盘30。第二种实现方式，第一焊接区14的长度和第二焊接区13的长度不同。第一焊接区14的长度和第一安装插口22的长度是相互匹配的，第二焊接区13的长度和第二安装插口23的长度也是相互匹配的，因此第一安装插口22和第二安装插口23的长度也不同。

进一步的，PCB外形一般采用铣刀加工，其无法实现直角加工，加工后的外形会留下内弧，当对组装精度有要求时，内弧会影响组装的贴合度，为提高组装的贴合度，在PCBA子板10和PCBA底板20的开口内弧处采用避空设计以避免内弧形成。具体的，参考图2，PCBA子板10第一开口12的内直角区均为半圆弧避空40，当PCBA子板10垂直组装在PCBA底板20上时，第一开口12的内壁贴合机械孔21与第一安装插口22之间的PCBA底板20。参考图3，PCBA底板20的第一安装插口22靠近所述机械孔21的一端的直角区为半圆弧避空40，第二安装插口23靠近所述机械孔21的一端的直角区为半圆弧避空40，当PCBA子板10垂直组装在PCBA底板20上时，第一开口12的侧壁贴合第一安装插口22和第二安装插口23的靠近机械孔21的侧壁。

具体的，在一个实施例中，电子元器件包括基于波峰焊接的垂直组装PCBA板。

综上，本实用新型实施例在PCBA底板20上开设机械孔21，对应的PCBA子板10下沿两侧设置有固定引脚11，通过固定引脚11和机械孔21的过盈配合安装，提高PCBA子板10的定位精度，并避免PCBA子板10安装在PCBA底板20上出现过松的情况，以及避免组装时PCBA子板10的焊盘30与PCBA底板20的焊盘30错位的情况。另一方面，PCBA底板20焊盘30为金属化半孔31，在波峰焊接时，焊料能够通过金属化半孔31实现PCBA底板20的底部焊盘30和顶部焊盘30相焊接，且在金属化半孔31中形成焊料填充，实现良好的焊接质量。通过波峰焊接工艺实现垂直组装PCBA板的批量焊接，提高焊接效率的同时保证焊接质量。

上述仅为本实用新型的较佳实施例及所运用的技术原理。本实用新型不限于这里所述的特定实施例，对本领域技术人员来说能够进行的各种明显变化、重新调整及替代均不会脱离本实用新型的保护范围。因此，虽然通过以上实施例对本实用新型进行了较为详细的说明，但是本实用新型不仅仅限于以上实施例，在不脱离本实用新型构思的情况下，还可以包括更多其他等效实施例，而本实用新型的范围由权利要求的范围决定。

Claims (10)

1.一种基于波峰焊接的垂直组装PCBA板，其特征在于，包括：PCBA子板和PCBA底板，其中：

所述PCBA子板的第一边沿两端设置有固定引脚，所述第一边沿的中间设置有安装板，所述固定引脚与所述安装板之间开设第一开口，所述安装板包括第一焊接区和第二焊接区，所述第一焊接区和第二焊接区的正反两面均设置有焊盘，所述第一焊接区和第二焊接区之间开设第二开口；

所述PCBA底板两端设置有机械孔，所述PCBA底板中间设置有第一安装插口和第二安装插口，所述第一安装插口两侧和所述第二安装插口两侧均设置有焊盘，所述PCBA底板的焊盘为金属化半孔；

所述PCBA子板垂直安装在所述PCBA底板上，所述固定引脚与所述机械孔过盈配合，所述第一焊接区对应安装在所述第一安装插口内，所述第二焊接区对应安装在所述第二安装插口内，所述第一焊接区和所述第一安装插口对应的焊盘通过波峰焊接进行连接，所述第二焊接区和所述第二安装插口对应的焊盘通过波峰焊接进行连接。

2.根据权利要求1所述的垂直组装PCBA板，其特征在于，所述PCBA子板的焊盘间距为2.54mm。

3.根据权利要求1所述的垂直组装PCBA板，其特征在于，所述PCBA子板的焊盘为金属化孔。

4.根据权利要求1所述的垂直组装PCBA板，其特征在于，所述PCBA子板为非对称结构。

5.根据权利要求3所述的垂直组装PCBA板，其特征在于，所述第一焊接区的焊盘数量与所述第二焊接区的焊盘数量不相同。

6.根据权利要求3所述的垂直组装PCBA板，其特征在于，所述第一焊接区和所述第二焊接区的长度不相同。

7.根据权利要求1所述的垂直组装PCBA板，其特征在于，所述第一开口的内直角区为半圆弧避空。

8.根据权利要求1所述的垂直组装PCBA板，其特征在于，所述第一安装插口靠近所述机械孔的一端的直角区为半圆弧避空，所述第二安装插口靠近所述机械孔的一端的直角区为半圆弧避空。

9.根据权利要求1所述的垂直组装PCBA板，其特征在于，所述第一开口、第二开口、第一安装插口和第二安装插口的变动量为最大公差值。

10.一种电子元器件，其特征在于，包括如权利要求1-9任意一项所述的垂直组装PCBA板。

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