CN112040669B - 一种壳体内pcb板smt焊接工艺 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种壳体内PCB板SMT焊接工艺。该工艺步骤为：选择壳体盖板、壳体腔体的材料，并分别对二者进行表面处理；将PCB板焊接到壳体腔体内；将无边框钢网覆盖到PCB板上并固定，无边框钢网上的开窗与PCB板上的焊盘一一对应；通过无边框钢网向PCB板上的焊盘印刷锡膏，印刷完成后将无边框钢网取出；使用自动贴片机，向PCB板上贴装表贴器件；通过回流焊接，将表贴器件焊接到PCB板的对应位置。本发明采用手动印刷和自动贴片的工艺，工艺简单，可操作性强，装配效率高，能够满足大批量、高集成基板的SMT焊接。

Description

一种壳体内PCB板SMT焊接工艺
技术领域
本发明涉及电子工业焊接技术领域，特别是一种壳体内PCB板SMT焊接工艺。
背景技术
SMT(Surface Mount Technology)也称为表面组装技术，是一种将表面组装元器件(SMD)安装到印制电路板(PCB)上的板级组装技术，是目前电子组装行业最常见的一种技术和工艺，也是现代电子组装技术的核心。
SMT焊接工艺一般有再流焊接和波峰焊接两种工艺，其中再流焊接工艺指通过熔化预先印刷在PCB焊盘上的锡膏，实现表面组装元器件焊端或引进与PCB焊盘之间机械和电气连接的一种软钎焊工艺。它包括以下步骤：(1)制作钢网，根据PCB板上的焊盘及器件尺寸制作合适厚度、开窗方式的钢网；(2)印刷锡膏，在PCB板上覆盖钢网，并使用印刷机等设备，利用刮刀将锡膏通过钢网开窗的孔漏到焊盘上；(3)器件贴装，使用贴片机等设备，将器件贴装到PCB板上对应位置，器件接触印刷的锡膏；(4)回流焊接，待器件贴装完毕后，将贴好器件的PCB板放入回流炉等焊接设备中，通过设定的焊接曲线进行加热，器件上锡膏通过升温、保温、再流焊接、冷却等四个阶段后进行熔化焊接，致器件与印制板上的焊盘进行连接。
目前，SMT工艺一般为单板进行回流焊接，然而由于微波组件中，对PCB板接地性能要求很高，需要整板大面积接地并严格限制空洞率，因此微波组件中，PCB一般装配工艺为先将PCB板焊接到壳体上，后将表贴器件焊接到PCB板上。由于PCB板已经安装到壳体内，传统的SMT工艺已不再适用，且相关设备如全自动印刷机此时已无法使用，因此一般只能通过手动焊接等方式完成。然而，对于大批量产品来说，效率十分低下，且容易出现虚焊、桥梁等缺陷，成品率不高，尤其对于装配密度较高的微波组件高频板，此问题尤为突出，还会出现接地焊盘焊锡无法润湿等不良现象。
发明内容
本发明的目的在于提供一种工艺简单、可操作性强、装配效率高的壳体内PCB板SMT焊接工艺，满足此类产品大批量、高可靠性的装配需求。
实现本发明目的的技术解决方案为：一种壳体内PCB板SMT焊接工艺，包括以下步骤：
步骤1、选择壳体盖板、壳体腔体的材料，并分别对二者进行表面处理；
步骤2、将PCB板焊接到壳体腔体内；
步骤3、将无边框钢网覆盖到PCB板上并固定，无边框钢网上的开窗与PCB板上的焊盘一一对应；
步骤4、通过无边框钢网向PCB板上的焊盘印刷锡膏，印刷完成后将无边框钢网取出；
步骤5、使用自动贴片机，向PCB板上贴装表贴器件；
步骤6、通过回流焊接，将表贴器件焊接到PCB板的对应位置。
进一步地，步骤1所述选择壳体盖板、壳体腔体的材料，并分别对二者进行表面处理，具体如下：
所述壳体盖板采用4A11铝合金，表面处理方式为本色导电氧化；
所述壳体腔体采用6061铝合金，表面处理方式为：PCB板焊接处采用镀镍打底，厚度5μm，再在其表面镀金，厚度0.5μm，其余非焊接处使用本色导电氧化；
所述壳体盖板通过激光封焊的方式焊接到壳体腔体上。
进一步地，步骤2所述PCB板为多层混压复合板，材质为FR4+CLTE-XT，总厚度为1.4mm；
PCB板的表面处理工艺为：正面镀镍钯金，厚度为3μm；背面化学沉金，厚度0.3μm。
进一步地，步骤3所述无边框钢网通过激光加工成型，钢网厚度0.06～0.13mm，开窗方式为：0603封装及以下的按照1:1开孔，并做防锡珠处理。
进一步地，步骤4所述通过无边框钢网向PCB板上的焊盘印刷锡膏，印刷完成后将无边框钢网取出，具体如下：
在无边框钢网上放置锡膏，然后使用刮刀将锡膏通过无边框钢网上的开窗印刷到PCB板的焊盘上；在操作时，一只手按压无边框钢网，一只手使用刮刀印刷锡膏，保证无边框钢网与PCB板之间无缝隙；
印刷完成后，使用镊子将无边框钢网取出，并使用超声清洗干净。
进一步地，步骤5所述使用自动贴片机，向PCB板上贴装表贴器件，具体如下：
将壳体腔体安装到托板上，使用自动贴片机进行表贴器件的贴装；
根据壳体腔体厚度对自动贴片机Z轴参数进行调整，使在自动贴片时吸嘴与壳体腔体不发生碰撞。
进一步地，步骤6所述通过回流焊接，将表贴器件焊接到PCB板的对应位置，具体如下：
根据壳体腔体的大小及结构设定回流曲线；
表贴器件贴装完成后，将壳体腔体放置于回流炉内，按照设定的回流曲线进入轨道，表贴器件上的锡膏通过升温、保温、再流焊接、冷却四个阶段进行熔化焊接，最终将表贴器件焊接到PCB板的对应位置。
本发明与现有技术相比，其显著优点为：(1)工艺简单，可操作性极强，无需使用复杂的工装、设备完成表贴器件的SMT焊接；(2)通用型强，此工艺可满足大部分类似产品的SMT焊接，并且装配效率高，可满足大批量、高集成基板的SMT焊接。
附图说明
图1为本发明壳体内PCB板SMT焊接工艺的流程图。
图2为本发明所述壳体示意图。
图3为本发明所述的PCB板示意图。
图4为本发明所述的无边框钢网示意图。
图5为实施例中采用本发明所述焊接工艺的焊接效果图。
附图标记：
1-壳体盖板，2-壳体腔体，3-PCB板，4-无边框钢网，5-表贴器件。
具体实施方式
结合图1，本发明一种壳体内PCB板SMT焊接工艺，包括以下步骤：
步骤1、选择壳体盖板1、壳体腔体2的材料，并分别对二者进行表面处理；
步骤2、将PCB板3焊接到壳体腔体2内；
步骤3、将无边框钢网4覆盖到PCB板3上并固定，无边框钢网4上的开窗与PCB板3上的焊盘一一对应；
步骤4、通过无边框钢网4向PCB板3上的焊盘印刷锡膏，印刷完成后将无边框钢网4取出；
步骤5、使用自动贴片机，向PCB板3上贴装表贴器件5；
步骤6、通过回流焊接，将表贴器件5焊接到PCB板3的对应位置。
进一步地，步骤1所述选择壳体盖板1、壳体腔体2的材料，并分别对二者进行表面处理，具体如下：
所述壳体盖板1采用4A11铝合金，表面处理方式为本色导电氧化；
所述壳体腔体2采用6061铝合金，表面处理方式为：PCB板3焊接处采用镀镍打底，厚度5μm，再在其表面镀金，厚度0.5μm，其余非焊接处使用本色导电氧化；
所述壳体盖板1通过激光封焊的方式焊接到壳体腔体2上。
进一步地，步骤2所述PCB板3为多层混压复合板，材质为FR4+CLTE-XT，总厚度为1.4mm；
PCB板3的表面处理工艺为：正面镀镍钯金，厚度为3μm；背面化学沉金，厚度0.3μm。
进一步地，步骤3所述无边框钢网4通过激光加工成型，钢网厚度0.06～0.13mm，开窗方式为：0603封装及以下的按照1:1开孔，并做防锡珠处理。
进一步地，步骤4所述通过无边框钢网4向PCB板3上的焊盘印刷锡膏，印刷完成后将无边框钢网4取出，具体如下：
在无边框钢网4上放置锡膏，然后使用刮刀将锡膏通过无边框钢网4上的开窗印刷到PCB板3的焊盘上；在操作时，一只手按压无边框钢网4，一只手使用刮刀印刷锡膏，保证无边框钢网4与PCB板3之间无缝隙；
印刷完成后，使用镊子将无边框钢网4取出，并使用超声清洗干净。
进一步地，步骤5所述使用自动贴片机，向PCB板3上贴装表贴器件5，具体如下：
将壳体腔体2安装到托板上，使用自动贴片机进行表贴器件5的贴装；
根据壳体腔体2厚度对自动贴片机Z轴参数进行调整，使在自动贴片时吸嘴与壳体腔体2不发生碰撞。
进一步地，步骤6所述通过回流焊接，将表贴器件5焊接到PCB板3的对应位置，具体如下：
根据壳体腔体2的大小及结构设定回流曲线；
表贴器件5贴装完成后，将壳体腔体2放置于回流炉内，按照设定的回流曲线进入轨道，表贴器件5上的锡膏通过升温、保温、再流焊接、冷却四个阶段进行熔化焊接，最终将表贴器件5焊接到PCB板3的对应位置。
下面结合附图及具体实施例对本发明作更进一步的说明。
实施例
如图2所示，本实施例所用的壳体，壳体盖板1材料选择4A11铝合金，表面处理方式为本色导电氧化。壳体腔体2材料为6061铝合金，壳体腔体2表面处理方式为：PCB板焊接处采用镀镍打底，厚度5μm，再在其表面镀金，厚度0.5μm，其余非焊接处使用本色导电氧化。为保证壳体密封性，壳体盖板1通过激光封焊的方式焊接到壳体腔体2上。
如图3所示，本发明所用的PCB板3，材质为FR4+CLTE-XT，总厚度为1.4mm。由于壳体需要密封，而壳体腔体2厚度太小，PCB板3无法使用螺钉紧固的方式安装到壳体腔体2内，且本发明所用的PCB板3要求很高的接地性能，因此，使用PCB板3大面积接地焊接到壳体腔体2中。PCB板3表面处理工艺为：正面镀镍钯金，厚度为3μm；背面化学沉金，厚度0.3μm。
如图4所示，本发明所用的无边框钢网4，通过激光加工成型。钢网开窗方式为：0603及以下1:1开孔，需要做防锡珠处理。0603以上封装按照通用开窗方式进行加工即可。本发明使用的无边框钢网4的厚度有较高加工要求，厚度为0.06～0.13mm，钢网厚度过大会造成焊锡量过多，从而出现表贴器件桥连短路的现象；厚度过小会造成焊锡量过少，出现虚焊、焊接端与焊盘不交叠等情况。
如图5所示，在本实施例中采用所述的焊接工艺后的焊接效果图，可以看出，使用本发明中的焊接工艺，表贴器件焊接效果良好，未出现短路、虚焊等缺陷。
本实施例壳体内PCB板SMT焊接工艺的实施步骤为：
(1)使用锡膏或焊片等材料将PCB板3焊接到壳体腔体2上，此步骤属于焊接通用工艺，焊接方式较多，如真空炉，回流炉，加热台等；
(2)将无边框钢网4覆盖到PCB板3上，此时需要注意无边框钢网4上的开窗必须与PCB板3上的焊盘一一对应，不能有任何的错位。为了保证对应位置，在壳体腔体2局部区域加工定位孔，保证PCB板3、无边框钢网4放入后无偏移；
(3)在钢网上放置部分锡膏，后使用小刮刀将锡膏印刷到PCB板3上的焊盘上，锡膏通过无边框钢网4上的开窗孔漏入到PCB板3的焊盘上。在操作时注意，一只手按压无边框钢网4，一只手使用刮刀印刷锡膏，保证无边框钢网4与PCB板3之间无明显缝隙。印刷完成后，使用镊子轻轻将无边框钢网4取下，并使用超声波清洗机将其清洗干净；
(4)将壳体腔体2安装到托板上，使用自动贴片机进行表贴器件5的贴装。需要注意的是：传统的自动贴片机工艺参数在此情况下已不再使用，必须根据壳体腔体2厚度对自动贴片机Z轴参数进行调整，本发明中，根据壳体腔体2厚度，抬高Z轴参数2～4mm，以避免在自动贴片时，吸嘴与壳体腔体2发生碰撞导致表贴器件5脱落。
(5)表贴器件5贴装完毕后，将壳体腔体2放入回流炉中，按照设定的曲线进入轨道，表贴器件5上的锡膏通过升温、保温、再流焊接、冷却等四个阶段后进行熔化焊接，最终PCB板3上的表贴器件5焊接到对应位置上。
通过以上5个步骤即可完成壳体内PCB板SMT焊接，采用手动印刷和自动贴片的创新工艺，装配效率很高，对类似产品工艺也有较大的指导作用。

Claims (1)

1.一种壳体内PCB板SMT焊接工艺，其特征在于，包括以下步骤：
步骤1、选择壳体盖板(1)、壳体腔体(2)的材料，并分别对二者进行表面处理；
步骤2、将PCB板(3)焊接到壳体腔体(2)内；
步骤3、将无边框钢网(4)覆盖到PCB板(3)上并固定，无边框钢网(4)上的开窗与PCB板(3)上的焊盘一一对应；
步骤4、通过无边框钢网(4)向PCB板(3)上的焊盘印刷锡膏，印刷完成后将无边框钢网(4)取出；
步骤5、使用自动贴片机，向PCB板(3)上贴装表贴器件(5)；
步骤6、通过回流焊接，将表贴器件(5)焊接到PCB板(3)的对应位置；
步骤1所述选择壳体盖板(1)、壳体腔体(2)的材料，并分别对二者进行表面处理，具体如下：
所述壳体盖板(1)采用4A11铝合金，表面处理方式为本色导电氧化；
所述壳体腔体(2)采用6061铝合金，表面处理方式为：PCB板(3)焊接处采用镀镍打底，厚度5μm，再在其表面镀金，厚度0.5μm，其余非焊接处使用本色导电氧化；
所述壳体盖板(1)通过激光封焊的方式焊接到壳体腔体(2)上；
步骤2所述PCB板(3)为多层混压复合板，材质为FR4+CLTE-XT，总厚度为1.4mm；
PCB板(3)的表面处理工艺为：正面镀镍钯金，厚度为3μm；背面化学沉金，厚度0.3μm；
步骤3所述无边框钢网(4)通过激光加工成型，钢网厚度0.06～0.13mm，开窗方式为：0603封装及以下的按照1:1开孔，并做防锡珠处理；
步骤4所述通过无边框钢网(4)向PCB板(3)上的焊盘印刷锡膏，印刷完成后将无边框钢网(4)取出，具体如下：
在无边框钢网(4)上放置锡膏，然后使用刮刀将锡膏通过无边框钢网(4)上的开窗印刷到PCB板(3)的焊盘上；在操作时，一只手按压无边框钢网(4)，一只手使用刮刀印刷锡膏，保证无边框钢网(4)与PCB板(3)之间无缝隙；
印刷完成后，使用镊子将无边框钢网(4)取出，并使用超声清洗干净；
步骤5所述使用自动贴片机，向PCB板(3)上贴装表贴器件(5)，具体如下：
将壳体腔体(2)安装到托板上，使用自动贴片机进行表贴器件(5)的贴装；
根据壳体腔体(2)厚度对自动贴片机Z轴参数进行调整，使在自动贴片时吸嘴与壳体腔体(2)不发生碰撞；
步骤6所述通过回流焊接，将表贴器件(5)焊接到PCB板(3)的对应位置，具体如下：
根据壳体腔体(2)的大小及结构设定回流曲线；
表贴器件(5)贴装完成后，将壳体腔体(2)放置于回流炉内，按照设定的回流曲线进入轨道，表贴器件(5)上的锡膏通过升温、保温、再流焊接、冷却四个阶段进行熔化焊接，最终将表贴器件(5)焊接到PCB板(3)的对应位置。
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