PCB和FPCB的焊接结构及其焊接方法
技术领域
本发明涉及表面贴装技术(SMT,Surface Mount Technology),尤其涉及一种实现PCB与FPCB之间的焊接方法和相对应的PCB和FPCB的焊接结构。
背景技术
电路板可分为PCB和FPCB两大类;当前PCB与FPCB焊接模式已有的两种类型:
类型1:PCB与FPCB通过焊锡机或热压机将两者焊接相连:
缺点:1)焊接过程中因迅速升、降温其焊料容易产生锡珠,从而导致功能性短路以及FPCB表面的保护膜容易烫伤;2)焊点一致性差,品质不稳定;3)PCB贴装元件焊接完成后再离线与FPCB焊接,需分两道工序作业,因此生产效率底,制造成本高;4)需要投资购买焊锡机或热压机设备。
类型2:在PCB焊盘上印刷锡膏,然后将FPCB贴装在锡膏上一起回流焊接:
缺点:1)贴装FPCB过程中容易破坏锡膏成型,产生锡珠,从而造成功能性短路;2)仅FPCB底部焊盘吃锡从而易形成虚焊、且单面焊接其焊点容易被剥离。
综上,现有技术方案总体出现的问题:工序较为复杂,且焊接效果不佳。
发明内容
本发明的目的在于提供一种实现PCB与FPCB之间的焊接方法和PCB和FPCB的焊接结构;解决现有技术中出现的焊接工序复杂和电路板的焊接效果不佳的问题。
为实现上述目的,一方面,本发明提供一种实现PCB与FPCB之间的焊接方法,包括如下步骤:
S1、通过电路板载具将FPCB固定贴合在PCB的表面,并使所述FPCB与所述PCB相贴合的位置上的焊盘对应重合;其中,所述FPCB上用于与所述PCB焊接的焊盘设有通孔;
S2、通过钢网将锡膏印刷在所述FPCB用于与所述PCB焊接的焊盘上面,以及所述PCB或/和FPCB的其他焊盘上面;
S3、在所述PCB或/和FPCB的其他焊盘上面的锡膏表面贴装上相应的电子元器件;
S4、将通过载具贴合在一起的所述PCB和FPCB放入回流焊设备进行加热,使所述FPCB用于与所述PCB焊接的焊盘上面的锡膏熔化并通过所述通孔渗透PCB对应的焊盘上以实现PCB与FPCB之间的焊接、以及使所述PCB或/和FPCB的其他焊盘上面的锡膏熔化以实现所述PCB或/和FPCB与相应的电子元器件的焊接。
与现有技术相比,本发明提供的一种实现PCB与FPCB之间的焊接方法,通过特殊设计的电路板载具辅助,使PCB与FPCB之间用于相互贴合的焊盘对准贴合,并通过特殊的钢网同时完成电子元器件的锡膏印刷和FPCB用于贴合PCB的焊盘的锡膏印刷,再使用通用SMT工艺的电子元器件贴装,回流焊接制程,能够同时完成PCB与FPCB之间的焊接和所有电子元器件焊接,生产效率高、品质稳定;且满足IPC-610-F电子组装三级接受标准。
进一步地,所述步骤S1包括如下步骤:
将所述PCB和所述FPCB依次叠放于所述电路板载具的基体上;其中,所述基体上设有若干容置区域,所述容置区域用于放置贴合后的所述PCB和FPCB并实现所述PCB和FPCB相贴合的位置上的焊盘对准贴合;
将所述电路板载具的压合钢片固定于所述基体上,使所述FPCB固定贴合在所述PCB的表面。
进一步地,所述压合钢片固定于所述基体上的具体方式为:通过采用内嵌有若干个高温磁铁的所述基体和采用可吸磁钢片为所述压合钢片,所述压合钢片利用磁性固定贴合在所述基体上。
进一步地,所述在容置区域实现PCB和FPCB相贴合的位置上的焊盘对准贴合具体如下:
将所述基体预置于所述底座上,从而在若干所述容置区域中形成若干对应的容置槽;其中,所述底座为一外加的辅具,所述基体上设有定位间隙,所述底座上设有与所述定位间隙一一对应的定位凸起,所述定位凸起对应穿过所述定位间隙在所述基体的表面形成若干所述容置槽。
将所述PCB和FPCB相贴合的位置放置于所述容置槽中,使所述PCB和FPCB相贴合的位置上的焊盘对准贴合。
进一步地,将所述电路板载具的压合钢片固定于所述基体上,使所述FPCB固定贴合在所述PCB的表面,具体如下:
将所述压合钢片放置于所述基体上,其中,通过设于所述底座上的定位柱依次穿过设于所述基体上的第一定位孔和设于所述压合钢片的第二定位孔,使所述压合钢片覆盖于所述FPCB用于与所述PCB相贴合的位置上;
将所述基体和所述压合钢片从所述底座中取出,利用磁性将所述压合钢片固定于所述基体,使所述FPCB固定贴合在所述PCB的表面。
与现有技术相比,本发明采用电路板载具,通过外加的用于定位的底座与基体构成容置槽,从而实现PCB与FPCB之间的用于相贴合的焊盘位对准贴合,该对准方式简单效率高;通过该电路板载具实现PCB和FPCB的贴合而构成整体进行焊接,只需借助压合钢片和基体之间的磁性吸合,该贴合方式简单易操作、环保且易于电路板的放入取出。
进一步地,所述步骤S2包括以下步骤:
将通过所述电路板载具的辅助贴合在一起的所述PCB与所述FPCB放入所述锡膏印刷机,通过所述锡膏印刷机的轨道传送到所述钢网的底部;
通过所述锡膏印刷机的光学定位将所述PCB的焊盘位置和所述FPCB的焊盘位置分别与所述钢网的开孔位置一一对应;
通过所述锡膏印刷机的刮刀将锡膏通过所述开孔位置漏印在所述PCB的焊盘位置和所述FPCB的焊盘位置。
进一步地,采用的所述钢网包括至少一个开孔单元,每一所述开孔单元与每一通过所述电路板载具贴合在一起的所述PCB和FPCB对应重合;其中,每一所述开孔单元根据所述PCB的表面叠加所述FPCB和所述压合钢片的结构设计为双面阶梯形状,所述钢网底部的对应所述压合钢片的位置做相应的避空;
每一所述开孔单元对应于所述贴合在一起的所述PCB和FPCB的焊盘位置设置开孔。
进一步地,放置在所述基体上的所述PCB、FPCB为PCB拼板、FPCB拼板,放置在所述基体上的所述PCB拼板所包含的PCB子板和FPCB拼板所包含的FPCB子板数量相等。
另一方面,本发明提供一种PCB和FPCB的焊接结构:所述PCB表面设有用于与所述FPCB连接的第一焊盘,所述FPCB表面设有与所述第一焊盘对应焊接的第二焊盘,设有所述第一焊盘的PCB表面与设有所述第二焊盘的FPCB表面同向;所述第二焊盘通过焊球与所述第一焊盘连接,所述第二焊盘设有通孔,所述焊球穿过所述通孔以连接第二焊盘与所述第一焊盘。
与现有技术相比,本发明提供的PCB和FPCB的焊接结构,在FPCB用于与PCB焊接的焊盘上设有通孔,当PCB和FPCB贴合在一起构成整体时,在该整体的焊盘上印刷锡膏,并进行相应的电子元器件贴装和回流焊工艺;印刷在设有通孔的焊盘上的锡膏在回流焊作业时通过通孔渗透到底部的PCB的焊盘上,使PCB和FPCB通过锡膏紧密地连接在一起,减少了锡珠和虚焊等不良,使PCB与FPCB焊接牢固;同时也可实现印刷在其余焊盘上的锡膏实现与贴装电子元器件的焊接,生产效率大大提升,节约了生产成本和设备投资。
进一步地,所述第一焊盘与所述第二焊盘对应焊接满足:所述第一焊盘中心与所述第二焊盘的中心重合。
附图说明
图1是本发明一种实现PCB与FPCB之间的焊接方法的优选实施例的流程图;
图2是本发明一种实现PCB与FPCB之间的焊接方法的优选实施例中所采用的电路板载具的实物图;
图3是本发明一种实现PCB与FPCB之间的焊接方法的优选实施例中采用的电路板载具外加一底座的实物图;
图4本发明一种实现PCB与FPCB之间的焊接方法的优选实施例中采用的电路板载具的基体1的实物图;
图5本发明一种实现PCB与FPCB之间的焊接方法的优选实施例中采用的底座3的实物图;
图6本发明一种实现PCB与FPCB之间的焊接方法的优选实施例中采用的电路板载具的压合钢片2的结构示意图;
图7是本发明一种实现PCB与FPCB之间的焊接方法的优选实施例中采用的钢网放置在焊锡印刷机中的实物图;
图8是本发明一种实现PCB与FPCB之间的焊接方法的优选实施例中采用的钢网的开孔单元4的结构示意图;
图9是本发明一种实现PCB与FPCB之间的焊接方法的优选实施例的PCB和FPCB之间的焊点X-RAY图;
图10是本发明一种实现PCB与FPCB之间的焊接方法的优选实施例的PCB和FPCB之间的焊点切片图;
图11(A)是本发明一种PCB与FPCB的焊接结构的优选实施例焊接前的实物图;
图11(B)是本发明一种PCB与FPCB的焊接结构的优选实施例焊接后的实物图;
图12(A)是本发明一种PCB与FPCB的焊接结构的另一优选实施例焊接前的实物图;
图12(B)是本发明一种PCB与FPCB的焊接结构的另一优选实施例焊接后的实物图;
图13是本发明一种PCB与FPCB的焊接结构的优选实施例焊接后的结构图。
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作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。
本发明优选实施例提供的一种实现PCB与FPCB之间的焊接方法,在本实施例在,所实现焊接的FPCB上用于与所述PCB焊接的焊盘设有通孔。参见图1,图1为本实施例实现PCB与FPCB之间的焊接方法的流程图,包括如下步骤:
S1、通过电路板载具将FPCB固定贴合在PCB的表面,并使FPCB与PCB相贴合的位置上的焊盘对应重合;
S2、通过钢网将锡膏印刷在FPCB用于与PCB焊接的焊盘上面,以及所述PCB或/和FPCB的其他焊盘上面;
S3、在PCB或/和FPCB的其他焊盘上面的锡膏表面贴装上相应的电子元器件;
S4、将通过载具贴合在一起的PCB和FPCB放入回流焊设备进行加热,使所述FPCB用于与PCB焊接的焊盘上面的锡膏熔化并通过所述通孔渗透PCB对应的焊盘上以实现PCB与FPCB之间的焊接、以及使PCB或/和FPCB的其他焊盘上面的锡膏熔化以实现PCB或/和FPCB与相应的电子元器件的焊接。
在本实施例中,所采用的电路板载具和钢网的结构分别如下所述:
参见图2和图3,图2为本实施例中所采用的电路板载具的实物图,图3为本实施例中采用的电路板载具外加一底座3的实物图;电路板载具包括基体1和压合钢片2;基体1和压合钢片2和底座3的具体结构如下:
基体1的具体结构:图4为基体1的实物图,基体1为片状结构,基体1的中间区域向下凹沉,形成放置所有贴合后的PCB和FPCB的容纳空间。
基体1设有若干容置区域11,容置区域11用于放置贴合后的PCB和FPCB;每一容置区域11的两边均设有定位边111和定位间隙112。
容置区域11被每两定位边111所夹的区域用于放置PCB,并通过定位边111定位PCB;容置区域11被每两定位间隙112所夹的区域用于放置PCB和FPCB相贴合处;
其中,基体1上设有定位间隙112,定位间隙112以一长一短的相间方式分布在基体1上;定位间隙112通过基体1与底座3配合使用来定位PCB和FPCB相贴合处。
基体1还设有两个槽口12,两个槽口12分别设于放置所有贴合后的PCB和FPCB的容纳空间的两对边外,槽口12的设置易于PCB在基体1上的放置和取出。。
基体1内嵌有若干个高温磁铁,基体1藉由若干个高温磁铁作为连接件实现压合钢片3在基体1上的固定贴合;相对应地,若干个高温磁铁分布在基体1用于与压合钢片2贴合的位置。
底座3的具体结构:图5为底座3的实物图。底座3的中间区域向下凹沉,形成放置基体1的容纳空间。
其中,底座3上设有与设于基体1上的定位间隙112一一对应的定位凸起113。参见图2,定位凸起113对应穿过定位间隙112后在基体1的表面形成若干个容置槽13,每一容置槽13用于放置贴合后的PCB和FPCB,容置槽13设置在容置区域11的区域内;较长的定位间隙112的长度大于固定在每一容置槽13上的PCB和FPCB相贴合的位置长度。
底座3还设有两个开口31,两个开口31分别设于放置基体1的容纳空间的两对边外。
压合钢片2的具体结构:参见图6,图6为压合钢片2的结构示意图。
为实现压合钢片2通过与基体1的高温磁铁相吸而固定贴合在基体1上,压合钢片为可吸磁钢片。
压合钢片2上设有焊接窗口21,参见图1,焊接窗口21和固定在每一容置槽13上的PCB和FPCB相贴合的位置上的焊盘一一对应。
基体1用于与压合钢片2贴合的位置覆盖固定在每一容置槽13上的PCB和FPCB相贴合的位置,该位置的设置可以将贴合后的PCB和FPCB可靠地固定在每一容置槽13上。
参见图4、图5和图6,为实现基体1、压合钢片2和底座3三者的准确放置,底座3上还设有定位柱101,基体1上设有定位孔102,压合钢片上设有定位孔103;参见图2,定位柱101依次穿过定位孔102和定位孔103;压合钢片2与基体1贴合的位置覆盖在PCB和FPCB相贴合的位置上。
此外,在实际操作中,将基体1与压合钢片2固定贴合后使贴合后的PCB和FPCB固定在每一容置槽13后的整体从底座3中分离出来,以进行PCB和FPCB之间的焊接作业。参见图7,图7是本实施例所采用的钢网放置在焊锡印刷机中的实物图;具体结构如下:
该钢网包括了若干开孔单元4、钢网本体5和钢网定位框6,开孔单元4设于本体2的中间区域上,钢网定位框6设于钢网本体5的四边钢网定位框6用于定位钢网在锡膏印刷机的位置。
参见图8,图8是每一开孔单元4的结构示意图;每一开孔单元4与每一通过电路板载具贴合在一起的PCB和FPCB对应重合;其中,每一开孔单元根据PCB的表面叠加FPCB和压合钢片的结构设计为双面阶梯形状。根据该形状,开孔单元4包括第一阶梯区41和第二阶梯区42。第二阶梯区42底部对应PCB和FPCB贴合处的位置做相应的避空。
第一阶梯区41上设有若干个开孔401;开孔401对应于PCB上用于贴装电子元器件的焊盘设置;
第二阶梯区42上设有若干个开孔402;开孔402对应于PCB和FPCB用于相互贴合的焊盘设置。
第一阶梯区41和第二阶梯区42之间的间距大于等于FPCB和压合钢片2叠加的厚度。
第一阶梯区41和第二阶梯区42的厚度一样。
下面结合具体实施时所采用的电路板载具和钢网的结构对本实施例的步骤S1和步骤S2进行详细说明:
步骤S1具体实施时包括以下步骤:
S11、将PCB和FPCB依次叠放于电路板载具的基体上对应的容置区域11中,其中,通过定位边111定位PCB的位置。并将PCB和FPCB相贴合的位置置于基体1的容置槽13中,使PCB和FPCB相贴合的位置上的焊盘对准贴合。其中,该基体1已预置于底座3上,并使定位柱101穿过定位孔102以及定位凸起113一一对应穿过定位间隙112形成若干容置槽13。
S12、将压合钢片2放置于基体1上,其中,通过定位柱101穿过设于压合钢片2的定位孔103,使压合钢片2覆盖于FPCB用于与PCB相贴合的位置上,并使压合钢片2上的焊接窗口21与FPCB用于与PCB相贴合位置上的焊盘一一对应。
S13、将基体1和压合钢片2从底座3中取出,由于磁性作用使压合钢片2固定并贴合于基体1;通过压合钢片2与基体1之间的固定贴合,使FPCB固定贴合在PCB的表面。
S14、获得通过电路板载具的辅助贴合在一起的PCB与FPCB。
步骤S2具体实施时包括以下步骤:
S21、将通过电路板载具的辅助贴合在一起的PCB与FPCB放入锡膏印刷机,通过锡膏印刷机的轨道传送到与对应贴合在一起的PCB与FPCB结构设计的钢网的底部;其中,该钢网已通过自身的钢网定位框6预先放置并定位在锡膏印刷机中;
S22、通过锡膏印刷机的光学定位将PCB的焊盘位置和FPCB的焊盘位置分别与钢网的开孔位置一一对应;具体地,FPCB用于与PCB贴合的焊盘与开孔402一一对应,PCB上的用于贴装电子元器件的焊盘与开孔401一一对应;
S23、通过锡膏印刷机的刮刀将锡膏通过开孔位置漏印在PCB的焊盘位置和FPCB的焊盘位置。
本实施例运用于实际生产中:为实现批量生产、提高生产效率,放置在所述基体1上的PCB、FPCB为PCB拼板、FPCB拼板,参见图2或图3。具体地,放置在基体1上的PCB拼板所包含的PCB子板和FPCB拼板包含的FPCB子板数量相等。
参见图9和图10,图9和图10分别为采用本实施例的PCB和FPCB之间的焊接方法实现焊接的PCB和FPCB之间的焊点X-RAY图和焊点切片图;通过本实施例所实现的焊接效果:焊锡1100通过FPCB焊盘1102上的通孔渗透到PCB焊盘1101上,使PCB与FPCB紧密的焊接相连在一起,焊接效果满足IPC-610-F电子组装三级接受标准。
通过本实施例所提供的PCB和FPCB之间的焊接方法,能够同时完成PCB与FPCB之间的焊接和所有电子元器件焊接,生产效率高、品质稳定;且满足IPC-610-F电子组装三级接受标准。
本发明提供的一种PCB与FPCB的焊接结构的优选实施例:图11(A)和图11(B)分别为本发明提供的一种PCB与FPCB的焊接结构的一优选实施例焊接前的实物图和焊接后的实物图,图13本发明提供的一种PCB与FPCB的焊接结构的一优选实施例的焊接后结构图;是参见图11(A),PCB表面设有用于与FPCB连接的焊盘1101,FPCB表面设有与焊盘1101对应焊接的焊盘1102,焊盘1102设有通孔。通孔位于焊盘1102的正中心,通孔被焊盘1102所环绕着。
设有焊盘1101的PCB表面与设有焊盘1102的FPCB表面同向。
参见图11(B),焊盘1101与焊盘1102对应焊接满足:焊盘1101中心与焊盘1102的中心重合。
焊盘1102通过焊球与焊盘1101连接,焊球穿过通孔以连接焊盘1102与焊盘1101。
焊盘1102上的通孔除了本实施例中设于位于焊盘1102的正中心的结构,参见图12(A)和图12(B)另一优选实施例所提供的PCB和FPCB焊接前的实物图和焊接后的实物图,焊盘1102上的通孔还可以设于焊盘1102的一边,通孔被焊盘1102所半围绕着;在本发明提供的一种PCB和FPCB的焊接结构的原理基础上,通孔所处于焊盘1102上的任一位置的实施例均在本发明的保护范围内。
具体实施时,将FPCB的焊盘1102对准叠放于PCB的焊盘1101上,通过电路板载具的辅助实现焊盘1101和焊盘1102的固定贴合,将该固定贴合后的焊盘结构通过锡膏印刷,可将锡膏印刷在焊盘1102上;进行回流焊时,印刷在焊盘1102锡膏通过通孔渗透到底部的焊盘1101,使焊盘1101和焊盘1102通过锡膏紧密的焊接相连在一起。
在焊盘1102上印刷锡膏的同时,还可以在PCB和/FPCB的其余焊盘印刷锡膏,并在对应焊盘上贴装相应的电子元器件,在进行回流焊时,同时实现电子元器件的焊接。
本实施例的焊接结构通过相应的焊接工艺实现的焊接效果可参见图9和图10,焊锡1100通过FPCB焊盘1101上的通孔渗透到PCB焊盘1101上,使PCB与FPCB,焊接效果满足IPC-610-F电子组装三级接受标准。
基于本实施例所提供的PCB和FPCB的焊接结构采用表面贴装技术进行焊接作业时,能够同时完成PCB与FPCB之间的焊接和所有电子元器件焊接,生产效率高;焊点能够满足IPC-610-F电子组装三级接受标准,避免虚焊和焊珠等不良,品质稳定。
以上所述是本发明的优选实施方式,应当指出,对于本技术领域的普通技术人员来说,在不脱离本发明原理的前提下,还可以做出若干改进和变形,这些改进和变形也视为本发明的保护范围。