CN113068326B - 一种焊接质量处理方法及装置、电路板 - Google Patents

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Abstract

本公开是关于一种焊接质量处理方法及装置、电路板。该方法包括：在预设的焊接温度变化曲线下，获取多层电路板中每层电路板的翘曲数据；根据所述多层电路板的堆叠状态及所述翘曲数据仿真，生成所述多层电路板在堆叠状态下各区域的翘曲等级；根据所述翘曲等级处理所述多层电路板。通过该方法，可以在实际焊接之前，获得电路板在焊接过程中的翘曲等级，实现对翘曲风险的判断，能够动态地对翘曲风险进行分析，并基于该翘曲等级进行处理，保证电路板的焊接质量。

Description

一种焊接质量处理方法及装置、电路板
技术领域
本公开涉及焊接技术领域，尤其涉及一种焊接质量处理方法及装置、电路板。
背景技术
随着5G等科技的快速发展，移动终端的元器件越来越多，为在有限的空间内完成元器件堆叠，多层电路板堆叠的应用越来越普遍，以为电子设备的电池或其它功能模块提供更大的安装空间。多层电路板如三明治电路板通常由底板、转接板、顶板组成，元器件焊接在电路板上，但是由于电路板在回流焊接的过程中会发生翘曲，对翘曲的判断只能通过事后测量，而对内部的翘曲程度判断，可能需要破坏电路板结构进行测量。无法及时发现问题，影响对应批次电路板的良率。
发明内容
本公开提供一种焊接质量处理方法及装置、电路板。
根据本公开实施例的第一方面，提供一种焊接质量处理方法，包括：在预设的焊接温度变化曲线下，获取多层电路板中每层电路板的翘曲数据；
根据所述多层电路板的堆叠状态及所述翘曲数据仿真，生成所述多层电路板在堆叠状态下各区域的翘曲等级；
根据所述翘曲等级处理所述多层电路板。
在一些实施例中，所述焊接温度变化曲线包括升温阶段曲线、保温阶段曲线、焊接温度阶段曲线、降温阶段曲线之中的一种或多种；
获取所述焊接温度变化曲线的温度特征点对应的翘曲数据；
所述焊接温度阶段曲线获取的温度特征点大于所述保温阶段曲线获取的温度特征点的数量。
在一些实施例中，所述获取多层电路板中每层电路板的翘曲数据，包括：通过阴影云纹技术，获得多层电路板在光栅下的阴影云纹分布图，并根据所述阴影云纹分布图计算出所述多层电路板在焊接过程中的相对垂直位移。
在一些实施例中，对所述堆叠状态匹配的对象点的翘曲数据拟合，确定所述堆叠状态下，两两电路板层在垂直方向对应的对象点的翘曲数据；将所述翘曲数据中的相对垂直位移拟合叠加，形成拟合面。
在一些实施例中，根据所述拟合面的相对垂直位移与基准值比较，得到相对值；根据所述相对值与第一阈值区间的对应关系，生成所述多层电路板在堆叠状态下各区域的翘曲等级。
在一些实施例中，多层电路板包括底板、转接板、顶板；所述多层电路板的堆叠顺序为转接板的上表面与顶板贴合后，所述转接板的下表面与所述底板贴合。
在一些实施例中，翘曲数据通过输入焊接仿真参数映射获得，所述焊接参数包括所述每次电路板的厚度、所述多层电路板之间的间距、材质、面积、铜箔覆盖区域中的一种或多种。
在一些实施例中，获取多层电路板中每层电路板的翘曲数据，还包括：获取所述每层电路板翘曲数据大于预设第二阈值的初筛区域，对所述初筛区域进行仿真。
在一些实施例中，根据所述翘曲等级处理所述多层电路板，包括：调整多层电路板的设计参数，包括以下的一种或多种：
所述多层电路板的残铜率；
所述多层电路板的相对位置；
所述多层电路板的材质；
所述多层电路板元器件的焊接位置。
根据本公开实施例的第二方面，提供了一种焊接质量处理装置，包括：
获取模块，用于在预设的焊接温度变化曲线下，获取多层电路板中每层电路板的翘曲数据；模拟模块，用于根据所述多层电路板的堆叠状态及所述翘曲数据仿真，生成所述多层电路板在堆叠状态下各区域的翘曲等级；处理模块，用于根据所述翘曲等级处理所述多层电路板。
在一些实施例中，所述焊接温度变化曲线包括升温阶段曲线、保温阶段曲线、焊接温度阶段曲线、降温阶段曲线之中的一种或多种；所述获取模块获取所述焊接温度变化曲线的温度特征点对应的翘曲数据；所述焊接温度阶段曲线获取的温度特征点大于所述保温阶段曲线获取的温度特征点的数量。
在一些实施例中，所述获取模块还包括测量模块，所述测量模块获取多层电路板中每层电路板的翘曲数据，包括：通过阴影云纹技术，获得多层电路板在光栅下的阴影云纹分布图，并根据所述阴影云纹分布图计算出所述多层电路板在焊接过程中的相对垂直位移。
在一些实施例中，所述模拟模块对所述堆叠状态匹配的对象点的翘曲数据拟合，确定所述堆叠状态下，两两电路板层在垂直方向对应的对象点的翘曲数据；将所述翘曲数据中的相对垂直位移拟合叠加，形成拟合面。
在一些实施例中，还包括测量模块，用于通过阴影云纹技术，获得多层电路板在光栅下的阴影云纹分布图，并根据所述阴影云纹分布图计算出所述多层电路板在焊接过程中多个位置的相对垂直位移。
在一些实施例中，所述模拟模块根据所述拟合面的相对垂直位移与基准值比较，得到相对值；根据所述相对值与第一阈值区间的对应关系，生成所述多层电路板在堆叠状态下各区域的翘曲等级。
在一些实施例中，所述处理模块根据所述翘曲等级处理所述多层电路板，包括：调整多层电路板的设计参数，包括以下的一种或多种：所述多层电路板的残铜率；所述多层电路板的相对位置；所述多层电路板的材质；所述多层电路板元器件的焊接位置。
根据本公开实施例的第三方面，提供一种电路板，所述电路板由多层电路板堆叠组成，并根据上述方法处理所述电路板。
在一些实施例中，所述多层电路板中的一层或多层电路板焊接有元器件的面分别覆盖有铜箔，所述铜箔的面积和/或覆盖区域不相等。
本公开的实施例提供的技术方案可以包括以下有益效果：
在本公开的实施例中，通过对多层电路板在堆叠状态下焊接过程的仿真，获得其翘曲等级并处理，可以在实际焊接之前，获得电路板在焊接过程中的翘曲等级，实现对翘曲风险的判断，能够动态地对翘曲风险进行分析，并基于该翘曲等级进行处理，保证电路板的焊接质量。
应当理解的是，以上的一般描述和后文的细节描述仅是示例性和解释性的，并不能限制本公开。
附图说明
此处的附图被并入说明书中并构成本说明书的一部分，示出了符合本公开的实施例，并与说明书一起用于解释本公开的原理。
图1是本公开实施例示出的一种焊接质量处理方法流程图。
图2是本公开实施例示出的一种焊接的温度变化曲线。
图3是本公开实施例中的一种电路板堆叠方式。
图4是本公开实施例中的一种焊接质量处理方法软件运行图。
图5是本公开实施例中的一种焊接质量处理装置。
具体实施方式
这里将详细地对示例性实施例进行说明，其示例表示在附图中。下面的描述涉及附图时，除非另有表示，不同附图中的相同数字表示相同或相似的要素。以下示例性实施例中所描述的实施方式并不代表与本公开相一致的所有实施方式。相反，它们仅是与如所附权利要求书中所详述的、本公开的一些方面相一致的装置和方法的例子。
图1是本公开实施例示出的一种焊接质量处理方法流程图，如图1所示，包括以下步骤：
S1、在预设的焊接温度变化曲线下，获取多层电路板中每层电路板的翘曲数据。
S2、根据所述多层电路板的堆叠状态及所述翘曲数据仿真，生成所述多层电路板在堆叠状态下各区域的翘曲等级。
S3、根据所述翘曲等级处理所述多层电路板。
由于需要对多层电路板的焊接过程中的翘曲程度进行仿真，获取多层电路板中每层电路板的翘曲数据，需要先预置一定的环境条件，因此首先需要预先确定焊接过程对应的温度变化曲线，输入一定的条件信息，步骤S1，是获取焊接的温度变化曲线，以电路板的回流焊为例，如图2所示，一个完整的回流焊过程的温度变化曲线大致包括T1：预热区，即升温阶段，在此期间焊台对电路板进行加热，在这个区域﹐温度缓升以利锡膏中的部分溶剂及水气能够及时挥发﹐电子零件(特别是IC零件)缓缓升温﹐为适应后面的高温预作淮备。但PCB表面的零件大小不一﹐吸热程度也不一，为了避免零件内外或不同零件间有温度不均匀的现象，需要控制一定速度，以本实施例为例，以每秒1-3摄氏度的速度，从常温状态加热到100℃。T2：浸润区，即保温阶段，此时锡膏正处于融化前夕，焊膏中的挥发物会进一步被去除，助焊剂等活化剂开始启动，并有效的去除焊接表面的氧化物，同时保持一定时间的温度，使整个电路板达到均温状态，以本实施例为例，为保持温度在100-120℃区间并持续60-100秒。T3：回流焊区，也即焊接温度阶段，在该阶段继续升温，锡膏达到融化温度TAL(TimeAbove Liquids)，对对应元器件进行焊接，以本实施例为例，为高于151℃持续80-120秒，并短暂达到峰值温度190-200℃。T4：冷却区，即降温阶段，在此阶段产品冷却，固化焊点，将为后面PCBA装配的工序淮备。控制冷却速度也是关键的，冷却太快可能损坏装配，冷却太慢将增加TAL时间，可能造成脆弱的焊点。为进行准确的模拟仿真，需要对温度曲线进行设定。当然，可以理解的是，在设定温度曲线时应当留有温度变化的余量，例如模拟的温度曲线与预先设定的温度曲线可以波动±3℃，以对应实际生产环境中温度的偏差，使仿真效果覆盖实际生产环境的温度变化范围。
在获取焊接的温度变化曲线后，还需要获取对应于温度变化曲线的多层电路板中每层电路板的翘曲数据。即对各个电路板在焊接过程中，经历对应的温度变化时各个区域在各个时刻的翘曲数据；可以理解的是，该翘曲数据的获取可以通过非接触的测量技术，通过模拟并实体搭建一个回流焊接工艺和操作环境条件，捕捉一个完整的历史翘曲位移表现，以获得更真实的翘曲数据。也可以通过输入对应的电路板的具体参数，设定具体的环境条件，通过仿真的方式获得翘曲数据。
例如在本实施例中，可以通过阴影云纹(Shadow Moire)的技术获得多层电路板的翘曲数据。阴影云纹是基于参比光栅与其投射到样品表面的阴影之间的几何干涉判断物体表面状态的技术。光以一定的倾斜角度通过参比光栅时，光栅的阴影也一并投射在样品上。阴影会因样品表面高低不平而发生扭曲。当以不同的角度透过实际光栅来观察这个影子光栅时，影子光栅和实际光栅叠加形成可用来表征样品表面变形情况的干涉条纹。若试样是平坦的，则观察不到云纹图案。然而，当样品表面不平整时，则可以观察到一系列的明暗条纹(云纹)。本实施例中，可以事先搭设一个模拟回流焊接工艺和操作环境条件，通过对电路板进行回流焊操作，在这个过程中通过阴影云纹技术，捕捉一个完整的历史翘曲位移表现。获得每层电路板在回流焊过程中的翘曲数据。
同时，考虑到仿真数据量的规模，也可以通过选取翘曲特征点的方式减少数据量，例如将电路板的面积均分为100个正方形区域，每个正方形区域仅获取该正方形中心点的翘曲数据，以减少仿真数据量，可以理解的是，减少数据量的其他替代方式，本公开的实施例不做限定。
由于本公开实施例涉及的是多层电路板堆叠状态下的综合翘曲风险的判断，因此在步骤S2中，需要根据多层电路板的堆叠状态及翘曲数据仿真，生成多层电路板在堆叠状态下各区域的翘曲等级。对多层电路板在温度变化曲线中对应的翘曲数据根据堆叠状态进行叠加处理。在本公开的实施例中，堆叠状态包括堆叠电路板的各个过程，以三明治结构的电路板为例，如图3所示，包括顶板1、转接板2、底板3。其堆叠过程包括，对顶板1的单面进行印锡，贴附元器件，进行回流焊接；完成后与对应的转接板2进行二合一贴装，再进行回流焊接固定，使顶板1和转接板2焊接固定在一起。同时，底板3的正面和反面也可以通过贴附元器件，进行回流焊接。此时二合一的电路板便可以通过转接板2的一面与底板3进行贴合，形成三合一的电路板，在此状态下对三合一的电路板再进行一次回流焊接固定，形成最终的三合一电路板。因此，由于多层电路板的堆叠可能需要不止一次经历回流焊，因此焊接过程中的翘曲更容易影响电路板的质量。一旦某层电路板发生翘曲，其中已焊接的元器件可能因为扭曲而松脱，未焊接的元器件可能因为翘曲过大，对应的锡膏不能很好地融化在固定区域，形成虚焊或空焊。可以理解的是，本公开不限于三明治电路板的构造及焊接元器件的平面数量，也不限制三明治电路板经过回流焊的次数，双层电路板以及更多层电路板的翘曲风险均可依本公开的方法进行判断，本公开不对此进行限制。
仿真处理完数据后，可以获得多层电路板的翘曲数据叠加后的拟合数据，拟合方式可以是将选定区域的多层电路板的相对垂直位移进行叠加，获得叠加后的翘曲程度。该拟合数据反映了电路板堆叠状态在回流焊过程中的翘曲风险，根据获得的处理结果，可以与设定的标准进行对比，生成所述多层电路板在堆叠状态的翘曲等级。例如翘曲值在80μm以下，则可以判断为低风险等级，标示为低风险区域；翘曲值在80μm-120μm，则判断为中风险等级，标示位中风险区域，该等级表示虽然有一定风险，但此时仍可通过工艺手段，如夹具压合，调整铜箔覆盖区域及覆盖面积等方式进行补救，保证电路板的品质；当翘曲值大于120μm时，则判断为高风险等级，标示位高风险区域，高风险即意味着此时补救措施已无法弥补如此大的翘曲程度，或者对应的补救措施成本过高，在此状态下的回流焊，很可能由于翘曲过大产生焊点虚焊、空焊，难以保证电路板的品质。此时就需要对电路板的版型设计、材料等焊接前期步骤进行调整，在加工前的阶段对高风险等级的区域进行修改设计，以规避该区域的焊接风险。在判断完成后，生产多层电路板在堆叠状态下各区域的翘曲等级。可以理解的是，以上的判断数值仅是针对特定电路板堆叠时的标准，是本实施例所举出的一个判断范围，不同的电路板设计、不同的回流焊接环境等都会影响判断标准的设定，本公开不对此进行限制。
在获知翘曲等级后，根据该等级的划分，对电路板进行处理，例如对该区域进行提示，提示设计人员对参数进行调整；进一步的，也可以根据多层电路板的堆叠状态、或者获知的焊接仿真参数，对形成该翘曲等级的原因作分析，例如根据历史数据进行的机器学习，总结对应的可能的翘曲原因，供设计人员进行调整；进一步的，还可以自动计算出推算的设计参数，如当前区域的残铜率在5％以上，需要调整到3％以下才能符合标准。可以理解的是，设计参数还包括多层电路板的相对位置；多层电路板的材质；多层电路板元器件的焊接位置。本公开实施例对此不做限定。
同时，由于可以通过对温度曲线中的各个阶段进行仿真，获得各个温度状态焊接的翘曲状态，判断翘曲等级，因此本公开的实施例可以对整个焊接过程进行动态分析。更全面地掌握焊接过程中的风险。
通过本实施例公开的方法，可以在实际焊接之前，获得电路板在焊接过程中的翘曲等级，实现对翘曲风险的判断，能够动态地对翘曲风险进行分析，并基于该翘曲等级进行处理，保证电路板的焊接质量。
在本公开的一个实施例中，需要获取温度变化曲线中的温度特征点，并根据温度特征点对应的翘曲数据进行仿真处理。由于仿真的时间会根据数据处理量的增加而加长，并且出现风险点对应的温度往往大概率出现在一定区域，因此可以对一整条温度曲线中选取部分特征点，便足以表征整体情况。因此可以从升温阶段、保温阶段、焊接温度阶段、降温阶段的一个或多个阶段中，选取几个温度点。在一个可能的实施例中，如图2所示，T1：升温阶段，从常温状态加热到100℃，选取30℃、50℃作为特征点。T2：保温阶段，为保持温度在100-120℃区间并持续60-100秒，由于保温阶段温度变化不大且变化速度缓慢，因此仅选择100℃这一个特征点。T3：焊接温度阶段，在该阶段继续升温，为高于151℃持续80-120秒，并短暂达到峰值温度190-200℃，此阶段是焊接实际发生的阶段，锡膏处于流动状态，锡膏面积发生变化，且此时温度变化迅速，既有升温阶段也有降温阶段，因此需要选择更多特征点以反映实际焊接状态，此时可以随着时间变化选择150℃、180℃、190℃、195℃、200℃、195℃、190℃、180℃、150℃等更加密集的温度特征点。T4：降温阶段，在此阶段产品冷却，固化焊点，控制冷却速度也是关键的，冷却太快可能损坏装配，冷却太慢将增加TAL时间，可能造成脆弱的焊点，因此选择100℃、50℃、30℃，3个温度点作为特征点。同时由于变温阶段如升温阶段、焊接温度阶段、降温阶段对电路板翘曲的影响更大，焊接温度阶段曲线或者升温阶段或者降温阶段，获取的温度特征点数量大于保温阶段曲线获取的温度特征点的数量。通过对上述15个温度特征点对应的翘曲数据的采集分析，可以很好反映整条温度曲线中出现翘曲风险点的温度及翘曲程度。
可以理解的是，在实际操作中，可以仅选取上述T1-T4阶段中的一个或多个阶段中的温度特征点，例如焊接温度阶段，以实现更高效率的分析。本公开实施例不对此进行限制。
在本公开的一个实施例中，多层电路板的相对垂直位移可以通过以下步骤获得：在搭建的回流焊接工艺和操作环境条件中，利用阴影云纹技术，获得多层电路板在光栅下的阴影云纹分布图，并根据所述阴影云纹分布图计算出所述多层电路板在焊接过程中多个位置的相对垂直位移。具体已如本文前述实施例描述，本实施例不再赘述。
在本公开的一个实施例中，多个电路板的的翘曲数据包括电路板各个位置在焊接过程中的相对垂直位移，翘曲过程中，虽然也会产生横向位移，但对电路板质量影响更大的是垂直位移，因此在本实施例中，电路板的翘曲数据包括对电路板在焊接过程中的相对垂直位移，如图4所示，101和102是上下层堆叠的电路板在一个温度条件下的相对垂直位移图，可以看出，在不同的堆叠区域，101和102的起伏状态并不相同，而这样的起伏状态是影响焊接质量的重要因素，而相对垂直高度更能够反映这样的起伏状态。
在本公开的一个实施例中，如图4所示，除了仿真出各层电路板在堆叠状态匹配的对象点的相对垂直位移面101和102，还可以将101和102在各个对应点的相对垂直位移进行堆叠仿真，确定所述堆叠状态下，两两电路板层在垂直方向对应的对象点的翘曲数据，得到仿真后的拟合面103，其中，数据的堆叠处理可以为相对垂直位移的叠加，可以理解的是，当电路板层数大于两层时，可以先叠加相邻的两层翘曲数据，获得结果后，再叠加第三层翘曲数据，最终达到最终堆叠状态的翘曲数据。
在本公开的一个实施例中，如图4所示，在仿真出拟合面103时，拟合面103的各个点代表的是堆叠状态下的翘曲数据，此时可以将理想状态如各个电路板翘曲值为0，作为判断风险的基准值，当然，该基准值也可以通过人为设定或机器学习历史数据的方式，划出一个各个点的基准值不完全相同的标准，本公开不进行限制。在获得基准值和拟合面的数值后，即可以获得这两个值之间的相对值，而根据相对值，便可根据相对值的大小判断拟合面的对应点的风险，生成多层电路板在堆叠状态的翘曲等级，例如判断相对值与第一阈值区间的对应关系，例如设定第一阈值区间为80-120μm，当相对值在80μm以下，则可以判断为低风险等级，标示为低风险区域；相对值在80μm-120μm，则判断为中风险等级，标示位中风险区域；当相对值大于120μm时，则判断为高风险等级，标示位高风险区域。
在本公开的一个实施例中，如图4所示，在仿真出拟合面103时，可以生成对应的翘曲等级，并对翘曲等级进行可视化处理，如灰度、不同颜色，形成新的3D拟合面等，输出所述翘曲等级区域。如等级高的区域标注为红色，等级中等的区域标注为黄色，等级低的区域标注为绿色，进一步的，根据数据的大小不同，可以对各个颜色的深浅进行一一对应，形成直观的视图，更迅速地判断出风险区域。
在本公开的一个实施例中，如图3所示，多层电路板包括顶板1、转接板2、底板3，多层电路板的堆叠顺序为转接板2的上表面与顶板1贴合，转接板2的下表面与底板3贴合。由于在实际生产中，底板3的形状一般较大且规整，底板3和转接板2的贴合出现翘曲风险的情况较少，翘曲风险主要出现在顶板1的器件焊接、转接板2与顶板1的贴合过程中。因此本实施例限定多层电路板的堆叠贴合顺序，以更贴合实际生产情况进行仿真。可以理解的是，根据本实施例的贴合顺序，在仿真过程中，可仅选择顶板1的器件焊接、转接板2与顶板1的贴合过程进行仿真，以进一步减小仿真数据的处理量。
在本公开的一个实施例中，由于通过阴影云纹技术获得的多层电路板的翘曲数据仅是翘曲状态的表征，且受数据采集过程中的各个因素影响，还可以包括如下步骤，在仿真开始前，输入多层电路板的焊接仿真参数，来限定变量，使翘曲数据能够结合焊接参数，更好地完成焊接仿真。而焊接参数可以包括但不限于以下影响焊接效果的参数：如各层电路板的厚度、多层电路板之间的间距、材质、面积、铜箔覆盖区域中的一种或多种。同时，当焊接参数种类足够完备时，获取对应于温度变化曲线的多层电路板的翘曲数据便可以脱离实验，即无需通过模拟并实体搭建一个回流焊接工艺和操作环境条件，捕捉一个完整的历史翘曲位移表现，而可以根据设定条件进行仿真，获得多层电路板的翘曲数据，达到更高程度的仿真，也可以简化初始数据的获得，在后续修改中，可以更方便地进行设计参数的调整。
在本公开的一个实施例中，由于在获取多层电路板中各层电路板的翘曲数据时，即会产生不一样的翘曲的相对垂直位移，此时就可以对各层电路板的翘曲等级进行初步划分，获取所述每层电路板翘曲数据大于预设第二阈值的初筛区域，对所述初筛区域进行仿真。例如将预设第二阈值设定为翘曲程度为80μm，当某一层电路板的存在翘曲数据大于80μm的区域时，认定为高风险等级，可以将其筛出，获取出现高区域风险的实验条件，输入***进行仿真。即将原始数据进行初筛，在多层电路板叠加之前就筛选出需要仿真的部分，或翘曲等级高的部分，这样可以进一步降低数据处理的工作量。
可以理解的是，在超过2层的多层电路板中，由于各层的材质、大小等参数的不同，焊接过程中出现的翘曲风险也不同，因此可以仅挑选出高翘曲风险的电路板进行仿真，例如三明治电路板，在一些实施例中，顶板1和转接板2贴附产生的翘曲风险大于转接板2和底板3的风险，因此在模拟仿真过程中可以仅模拟顶板1和转接板2的翘曲过程。本公开实施例不做限制。
在本公开的一个实施例中，还公开了一种焊接质量处理装置，包括：获取模块401，用于在预设的焊接温度变化曲线下，获取多层电路板中每层电路板的翘曲数据；模拟模块403，用于根据所述多层电路板的堆叠状态及所述翘曲数据仿真，生成所述多层电路板在堆叠状态下各区域的翘曲等级；处理模块404，用于根据模拟模块403输出的翘曲等级处理所述多层电路板。
在仿真过程中，需要输入一定的条件信息，获取模块401用于在预设的焊接温度变化曲线下，获取多层电路板中每层电路板的翘曲数据，以电路板的回流焊为例，如图2所示，一个完整的回流焊过程的温度变化曲线大致包括T1：预热区，即升温阶段。T2：浸润区，即保温阶段。T3：回流焊区，也即焊接温度阶段。T4：冷却区，即降温阶段。为进行准确的模拟仿真，需要对温度曲线进行设定。当然，可以理解的是，在设定温度曲线时应当留有温度变化的余量，例如输入的模拟的温度曲线与设定的温度曲线可以波动±3℃，以保证贴合实际生产环境。
在获取焊接的温度变化曲线后，获取模块401获取对应于温度变化曲线的多个电路板的翘曲数据。即对各个电路板在焊接过程中，经历对应的温度变化时在各个时刻的翘曲数据；可以理解的是，该翘曲数据的获取可以通过非接触的测量技术，通过模拟并实体搭建一个回流焊接工艺和操作环境条件，捕捉一个完整的历史翘曲位移表现，以获得更真实的翘曲数据。也可以通过输入对应的电路板的具体参数，设定具体的环境条件，通过仿真的方式获得翘曲数据，再由获取模块401获取。
同时，考虑到仿真数据量的规模，也可以通过选取翘曲特征点的方式减少数据量，例如获取模块401可以将电路板的面积均分为100个正方形区域，每个正方形区域仅获取该正方形中心点的翘曲数据，以减少仿真数据量，可以理解的是，减少数据量的其他替代方式，本公开的实施例不做限定。
由于本公开实施例涉及的是多层电路板堆叠状态下的综合翘曲风险的判断，因此需要通过模拟模块403，需要根据多层电路板的堆叠状态及翘曲数据仿真，生成多层电路板在堆叠状态下各区域的翘曲等级。对多个电路板在温度变化曲线中对应的翘曲数据根据堆叠状态进行叠加处理。由于多层电路板的堆叠可能需要不止一次经历回流焊，因此焊接过程中的翘曲更容易影响电路板的质量。可以理解的是，本公开不限于三明治电路板的构造，双层电路板以及更多层电路板的翘曲风险均可依本公开的方法进行判断，本公开实施例不对此进行限制。
模拟模块403仿真处理完数据后，可以获得翘曲数据叠加后的拟合数据，该拟合数据反映了电路板堆叠状态在回流焊过程中的翘曲风险，根据模拟模块403的模拟结果，可以与设定的标准进行对比，生成所述多层电路板在堆叠状态的翘曲等级。例如翘曲值在80μm以下，则可以判断为低风险等级，标示为低风险区域；翘曲值在80μm-120μm，则判断为中风险等级，标示位中风险区域，该等级表示虽然有一定风险，但此时仍可通过工艺手段，如夹具压合，调整铜箔覆盖区域及覆盖面积等方式进行补救，保证电路板的品质；当翘曲值大于120μm时，则判断为高风险等级，标示位高风险区域，高风险即意味着此时补救措施已无法弥补如此大的翘曲程度，或者对应的补救措施成本过高，在此状态下的回流焊，很可能由于翘曲过大产生焊点虚焊、空焊，难以保证电路板的品质。此时就需要对电路板的版型设计、材料等焊接前期步骤进行调整，在加工前的阶段对高风险等级的区域进行修改设计，以规避该区域的焊接风险。在判断完成后，生产多层电路板在堆叠状态下各区域的翘曲等级。可以理解的是，以上的判断数值仅是针对特定电路板堆叠时的标准，是本实施例所举出的一个判断范围，不同的电路板设计、不同的回流焊接环境等都会影响判断标准的设定，本公开不对此进行限制。
在获知翘曲等级后，处理模块404可以根据该等级的划分，对电路板进行处理，例如对该区域进行提示，提示设计人员对参数进行调整；进一步的，也可以根据多层电路板的堆叠状态、或者获知的焊接仿真参数，对形成该翘曲等级的原因作分析，例如根据历史数据进行的机器学习，总结对应的可能的翘曲原因，供设计人员进行调整；进一步的，还可以自动计算出推算的设计参数，如当前区域的残铜率在5％以上，需要调整到3％以下才能符合标准。可以理解的是，设计参数还包括多层电路板的相对位置；多层电路板的材质；多层电路板元器件的焊接位置。本公开实施例对此不做限定。
同时，由于可以通过对温度曲线中的各个阶段进行仿真，获得各个温度状态焊接的翘曲状态，判断翘曲等级，因此本公开的实施例可以对整个焊接过程进行动态分析。更全面地掌握焊接过程中的风险。
通过本实施例公开的焊接质量处理装置，可以在实际焊接之前，仿真获得电路板在焊接过程中的翘曲等级，实现对翘曲风险的判断，能够动态地对翘曲风险进行分析，并基于该翘曲等级进行处理，保证电路板的焊接质量。
在本公开的一个实施例中，获取模块401获取对应于温度变化曲线的所述多层电路板的翘曲数据，包括：调用对应温度特征点的翘曲数据，所述温度特征点包含所述温度变化曲线的升温阶段、保温阶段、焊接温度阶段、降温阶段之中的一种或多种。在一个可能的实施例中，如图2所示，T1：升温阶段，从常温状态加热到100℃，选取30℃、50℃作为特征点。T2：保温阶段，为保持温度在100-120℃区间并持续60-100秒，由于保温阶段温度变化不大且变化速度缓慢，因此仅选择100℃这一个特征点。T3：焊接温度阶段，在该阶段继续升温，为高于151℃持续80-120秒，并短暂达到峰值温度190-200℃，此阶段是焊接实际发生的阶段，锡膏处于流动状态，锡膏面积发生变化，且此时温度变化迅速，既有升温阶段也有降温阶段，因此需要选择更多特征点以反映实际焊接状态，此时可以随着时间变化选择150℃、180℃、190℃、195℃、200℃、195℃、190℃、180℃、150℃等更加密集的温度特征点。T4：降温阶段，在此阶段产品冷却，固化焊点，控制冷却速度也是关键的，冷却太快可能损坏装配，冷却太慢将增加TAL时间，可能造成脆弱的焊点，因此选择100℃、50℃、30℃，3个温度点作为特征点。同时由于变温阶段如升温阶段、焊接温度阶段、降温阶段对电路板翘曲的影响更大，焊接温度阶段曲线或者升温阶段或者降温阶段，获取的温度特征点数量大于保温阶段曲线获取的温度特征点的数量。通过对上述15个温度特征点对应的翘曲数据的采集分析，可以很好反映整条温度曲线中出现翘曲风险点的温度及翘曲程度。
在本公开的一个实施例中，如图5所示，还包括测量模块4011，在搭建的回流焊接工艺和操作环境条件中，利用阴影云纹技术，获得多层电路板在光栅下的阴影云纹分布图，并根据所述阴影云纹分布图计算出所述多层电路板在焊接过程中多个位置的相对垂直位移。具体已如本文前述方法侧实施例描述，本实施例不再赘述。
在本公开的一个实施例中，模拟模块403根据多层电路板的堆叠状态处理翘曲数据，如对各层电路板的翘曲数据堆叠仿真，形成拟合面，如图4所示，除了仿真出各层电路板在堆叠状态匹配的对象点的相对垂直位移面101和102，还可以将101和102在各个对应点的相对垂直位移进行堆叠仿真，确定所述堆叠状态下，两两电路板层在垂直方向对应的对象点的翘曲数据，得到仿真后的拟合面103，其中，数据的堆叠处理可以为相对垂直位移的叠加，可以理解的是，当电路板层数大于两层时，可以先叠加相邻的两层翘曲数据，获得结果后，再叠加第三层翘曲数据，最终达到最终堆叠状态的翘曲数据。
在本公开的一个实施例中，所述模拟模块403根据所述拟合面相对于基准值的相对值，判断所述拟合面的翘曲风险；生成拟合面的翘曲等级，并对翘曲等级进行可视化处理，输出翘曲风险区域。如图4所示，在仿真出拟合面103时，可以生成对应的翘曲等级，并对翘曲等级进行可视化处理，如灰度、不同颜色，形成新的3D拟合面等，输出所述翘曲风险区域。如风险高的区域标注为红色，风险中等的区域标注为黄色，风险低的区域标注为绿色，进一步的，根据数据的大小不同，可以对各个颜色的深浅进行一一对应，形成直观的视图，更迅速地判断出风险区域。
在本公开的一个实施例中，由于通过阴影云纹技术获得的多层电路板的翘曲数据仅是翘曲状态的表征，且受数据采集过程中的各个因素影响，获取模块401还可以包括如下功能，在仿真开始前，输入多层电路板的焊接仿真参数，来限定变量，使翘曲数据能够结合焊接参数，更好地完成焊接仿真。而焊接参数可以包括但不限于以下影响焊接效果的参数：如各层电路板的厚度、多层电路板之间的间距、材质、面积、铜箔覆盖区域中的一种或多种。同时，当焊接参数种类足够完备时，获取对应于温度变化曲线的多层电路板的翘曲数据便可以脱离实验，即无需通过模拟并实体搭建一个回流焊接工艺和操作环境条件，捕捉一个完整的历史翘曲位移表现。获取模块401可以根据设定条件直接进行仿真，获得多层电路板的翘曲数据，达到更高程度的仿真，也可以简化初始数据的获得，在后续修改中，可以更方便地进行设计参数的调整。
在本公开的一个实施例中，由于在测量模块4011获取多层电路板中各层电路板的翘曲数据时，即会产生不一样的翘曲的相对垂直位移，此时获取模块401就可以对各层电路板的翘曲等级进行初步划分，获取所述每层电路板翘曲数据大于预设第二阈值的初筛区域，对所述初筛区域进行仿真。例如将预设第二阈值设定为翘曲程度为80μm，当某一层电路板的存在翘曲数据大于80μm的区域时，认定为高风险等级，可以将其筛出，获取出现高区域风险的实验条件，输入模拟模块403进行仿真。即获取模块401将原始数据进行初筛，在多层电路板叠加之前就筛选出需要仿真的部分，或翘曲等级高的部分，这样可以进一步降低数据处理的工作量。
在本公开的一个实施例中，还公开了一种电路板，该电路板通过前述实施例中的方法或装置生产而成，如图3所示，电路板由多层电路板堆叠而成，可以包括顶板1、转接板2、底板3；转接板2位于底板3和顶板1中间。在一种可能的实施例中，转接板3仅起到连接作用，而顶板1和底板3的正反面均可贴附电子元器件，使得一块电路板能分多层，集成更多元器件。
在本公开的一个实施例中，多层电路板中的一层或多层电路板焊接有元器件的面分别覆盖有铜箔，铜箔的面积和/或覆盖区域不相等。由于铜箔有良好的散热功能，因此在电路板上会进行贴附，但由于铜箔的残铜率(上表面覆铜面积和下表面覆铜面积之比)不一定为1，铜箔的散热功能及贴附时产生的应力，铜箔的面积差异，或者覆盖区域的差异，都会导致在焊接过程中放大某部分的翘曲程度，在此情况下，需要通过前述的焊接质量处理方法对电路板进行预先的风险判断，以降低电路板的涉及风险。
本领域技术人员在考虑说明书及实践这里公开的发明后，将容易想到本公开的其它实施方案。本公开旨在涵盖本公开的任何变型、用途或者适应性变化，这些变型、用途或者适应性变化遵循本公开的一般性原理并包括本公开未公开的本技术领域中的公知常识或惯用技术手段。说明书和实施例仅被视为示例性的，本公开的真正范围和精神由下面的权利要求指出。
应当理解的是，本公开并不局限于上面已经描述并在附图中示出的精确结构，并且可以在不脱离其范围进行各种修改和改变。本公开的范围仅由所附的权利要求来限制。

Claims (16)

1.一种焊接质量处理方法，其特征在于，包括：
在预设的焊接温度变化曲线下，获取多层电路板中每层电路板的翘曲数据；
根据所述多层电路板的堆叠状态及所述翘曲数据仿真，生成所述多层电路板在堆叠状态下各区域的翘曲等级；
根据所述翘曲等级处理所述多层电路板；
根据所述翘曲等级处理所述多层电路板，包括：调整多层电路板的设计参数，包括以下的一种或多种：
所述多层电路板的残铜率；
所述多层电路板的相对位置；
所述多层电路板的材质；
所述多层电路板元器件的焊接位置。
2.根据权利要求1所述的焊接质量处理方法，其特征在于，所述焊接温度变化曲线包括升温阶段曲线、保温阶段曲线、焊接温度阶段曲线、降温阶段曲线之中的一种或多种；
获取所述焊接温度变化曲线的温度特征点对应的翘曲数据；
所述焊接温度阶段曲线获取的温度特征点大于所述保温阶段曲线获取的温度特征点的数量。
3.根据权利要求1所述的焊接质量处理方法，其特征在于，获取多层电路板中每层电路板的翘曲数据，包括：通过阴影云纹技术，获得多层电路板在光栅下的阴影云纹分布图，并根据所述阴影云纹分布图计算出所述多层电路板在焊接过程中的相对垂直位移。
4.根据权利要求3所述的焊接质量处理方法，其特征在于，对所述堆叠状态匹配的对象点的翘曲数据拟合，
确定所述堆叠状态下，两两电路板层在垂直方向对应的对象点的翘曲数据；
将所述翘曲数据中的相对垂直位移拟合叠加，形成拟合面。
5.根据权利要求4所述的焊接质量处理方法，其特征在于，根据所述拟合面的相对垂直位移与基准值比较，得到相对值；
根据所述相对值与第一阈值区间的对应关系，生成所述多层电路板在堆叠状态下各区域的翘曲等级。
6.根据权利要求1所述的焊接质量处理方法，其特征在于，所述多层电路板包括底板、转接板、顶板；所述多层电路板的堆叠顺序为转接板的上表面与顶板贴合后，所述转接板的下表面与所述底板贴合。
7.根据权利要求1所述的焊接质量处理方法，其特征在于，包括：
所述翘曲数据通过输入焊接仿真参数映射获得，
焊接参数包括每次电路板的厚度、所述多层电路板之间的间距、材质、面积、铜箔覆盖区域中的一种或多种。
8.根据权利要求1所述的焊接质量处理方法，其特征在于，获取多层电路板中每层电路板的翘曲数据，还包括：
获取所述每层电路板翘曲数据大于预设第二阈值的初筛区域，对所述初筛区域进行仿真。
9.一种焊接质量处理装置，其特征在于，包括：
获取模块，用于在预设的焊接温度变化曲线下，获取多层电路板中每层电路板的翘曲数据；
模拟模块，用于根据所述多层电路板的堆叠状态及所述翘曲数据仿真，生成所述多层电路板在堆叠状态下各区域的翘曲等级；
处理模块，用于根据所述翘曲等级处理所述多层电路板；
所述处理模块根据所述翘曲等级处理所述多层电路板，包括：调整多层电路板的设计参数，包括以下的一种或多种：
所述多层电路板的残铜率；
所述多层电路板的相对位置；
所述多层电路板的材质；
所述多层电路板元器件的焊接位置。
10.根据权利要求9所述的焊接质量处理装置，其特征在于，所述焊接温度变化曲线包括升温阶段曲线、保温阶段曲线、焊接温度阶段曲线、降温阶段曲线之中的一种或多种；所述获取模块获取所述焊接温度变化曲线的温度特征点对应的翘曲数据；
所述焊接温度阶段曲线获取的温度特征点大于所述保温阶段曲线获取的温度特征点的数量。
11.根据权利要求9所述的焊接质量处理装置，其特征在于，所述获取模块还包括测量模块，所述测量模块获取多层电路板中每层电路板的翘曲数据，包括：通过阴影云纹技术，获得多层电路板在光栅下的阴影云纹分布图，并根据所述阴影云纹分布图计算出所述多层电路板在焊接过程中的相对垂直位移。
12.根据权利要求11所述的焊接质量处理装置，其特征在于，所述模拟模块对所述堆叠状态匹配的对象点的翘曲数据拟合，
确定所述堆叠状态下，两两电路板层在垂直方向对应的对象点的翘曲数据；
将所述翘曲数据中的相对垂直位移拟合叠加，形成拟合面。
13.根据权利要求12所述的焊接质量处理装置，其特征在于，还包括测量模块，用于通过阴影云纹技术，获得多层电路板在光栅下的阴影云纹分布图，并根据所述阴影云纹分布图计算出所述多层电路板在焊接过程中多个位置的相对垂直位移。
14.根据权利要求13所述的焊接质量处理装置，其特征在于，所述模拟模块根据所述拟合面的相对垂直位移与基准值比较，得到相对值；
根据所述相对值与第一阈值区间的对应关系，生成所述多层电路板在堆叠状态下各区域的翘曲等级。
15.一种电路板，其特征在于，所述电路板由多层电路板堆叠组成，并根据权利要求1-8中任一项所述焊接质量处理方法处理所述电路板。
16.根据权利要求15所述的电路板，其特征在于，所述多层电路板中的一层或多层电路板焊接有元器件的面分别覆盖有铜箔，所述铜箔的面积和/或覆盖区域不相等。
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