一種防連錫pcb板的製作方法
2023-04-28 10:40:56
專利名稱：一種防連錫pcb板的製作方法
專利說明 本實用新型涉及電子裝聯中的焊接技術，尤其涉及一種防連錫PCB板。在電子裝聯行業中廣泛使用了插針連接器，現有技術中，2.0mm間距的插針連接器在波峰焊工藝尚不成熟，其原因在於PCB板上的焊盤設計採用了業界廣泛使用的圓形焊盤設計。如
圖1所示，為現有技術中2.0mm間距插針放置在焊盤內的示意圖。在圖中，插針為0.5mm×0.5mm方針，相鄰插針的中心距離為2mm；圓形焊盤直徑為50mil；插針的幾何中心與圓形焊盤的幾何中心重合，這樣就使得相鄰焊盤間的幾何中心距離也只有2.0mm，由於焊點在最後成形時會受到焊錫潤溼力和表面張力的影響，在波峰焊生產中連錫問題很嚴重，特別是插針連接器軸向與過波峰焊方向(圖1中水平箭頭的方向)垂直時幾乎是100％連錫，嚴重影響了生產效率和焊接的可靠性，這裡插針連接器軸向是指沿插針排列的長的方向(即圖1中的豎直方向)。
另外，在細間距表面貼裝引腳焊接工藝中(如回流焊)，當PCB板表面貼焊盤設計為常規對稱形狀時，則由於相鄰焊盤距離近也同樣存在容易連錫的問題。本實用新型要解決的技術問題是提供一種防連錫PCB板，在焊接過程中降低了連錫發生的可能性，提高了生產直通率和生產效率。
本實用新型是通過下面的技術方案來實現的一種防連錫PCB板，包括至少兩個在過焊方向上排列，並嵌入在PCB板中的第一焊盤和第二焊盤，所述焊盤的幾何中心與其對應插針的幾何中心不重合。
本實用新型的進一步改進在於所述焊盤為橢圓形，所述橢圓形的短軸長度範圍為45mil---70mil，其長軸長度範圍為50mil---120mil。
本實用新型的進一步改進在於所述橢圓形焊盤的長軸所在的直線方向與過焊方向所成的角度為大於等於0度而小於90度。
本實用新型的進一步改進在於所述角度為45度。
本實用新型的進一步改進在於所述焊盤為長方形，所述長方形的短邊長度範圍為20mil---70mil，其長邊長度範圍為50mil---120mil。
本實用新型的進一步改進在於所述長方形焊盤的長邊所在的直線方向與過焊方向所成的角度為大於等於0度而小於90度。
本實用新型的進一步改進在於所述角度為45度。
本實用新型的進一步改進在於還包括至少一塊偷錫銅皮，其設置在過焊方向，距第二焊盤0.5mm---1.25mm處的PCB板上，所述偷錫銅皮的寬度為大於等於0.5mm。
本實用新型的進一步改進在於在所述焊盤間的PCB板表面塗有阻焊劑。
本實用新型的進一步改進在於所述阻焊劑為白色絲印油墨。
由於採用了以上的技術方案，焊盤的幾何中心與插針的幾何中心不重合，焊盤設計成橢圓形或者長方形，使得形成的焊點不再是常規的圓錐形，而是以橢圓形或者長方形為底面的非對稱錐體，最後使得焊點預計成形的幾何中心間距增加，降低了兩個相鄰焊點連錫可能性；本實用新型中，沿過焊方向，在PCB板上的焊盤後的合適距離處加上適當寬度的偷錫銅皮，能夠去除連錫，提高了生產直通率和生產效率。此外，這種偏心焊盤技術可衍生出一種新的要求，即在距離一定的情況下，通過設計偏心焊盤，可以縮小插針中心間距。圖1是現有技術中2.0mm間距插針放置在焊盤內的示意圖。
圖2是2.0mm間距插針放置在橢圓形焊盤內的示意圖(一)。
圖3是帶有一塊偷錫銅皮的PCB板的示意圖(一)。
圖4是帶有一塊偷錫銅皮的PCB板的示意圖(二)。
圖5是帶有兩塊偷錫銅皮的PCB板的示意圖。
圖6是2.0mm間距插針放置在本實用新型焊盤內的示意圖(二)。
圖7是2.0mm間距插針放置在本實用新型焊盤內的示意圖(三)。
以下結合附圖和實施例對本實用新型進行進一步闡述以波峰焊為例，其焊接過程為生產時將插針放入PCB板上的焊盤孔中，然後將整塊PCB板放在波峰焊設備的傳送帶上，通過傳送帶將插好元件的PCB板經過波峰爐，使PCB板底面、露出底面的元件引腳和熔融的焊錫接觸，這時熔融的焊錫就填充在引腳與PCB底面焊盤之間及填充在焊盤孔中，當傳送帶繼續移動時，這時已焊好的焊點就脫離錫爐的焊錫，經冷卻後就形成了焊點。這裡，傳送帶前進的方向即為過波峰焊方向。
為了更好地說明本實用新型的原理，在所舉實例中，過波峰焊方向為所有圖中出現的箭頭所指的方向，插針連接器的軸向為豎直方向，這兩個方向相互垂直。
如圖2所示，圖中有四個焊盤，分成兩排，為了方便描述，四個焊盤分別記為第一焊盤a、第二焊盤b、第三焊盤c和第四焊盤d，其中，這四個焊盤都為橢圓形，有四根方形插針分別插在這四個焊盤內，焊盤與插針的幾何中心都相互偏離，即不重合。圖中橢圓的短軸長50mil，長軸長70mil，其中，lmil＝0.0245mm。插針為0.5mm×0.5mm方針，相鄰插針的中心距離為2mm，考慮到焊盤有一定的寬度，第一焊盤a與第二焊盤b的最近距離取0.73mm，則第一焊盤a與第二焊盤b的幾何中心距離大約為0.73+70×0.0245＝2.445mm，相對於現有技術的2.0mm來說，增加了0.445mm，從而降低了第一焊盤a與第二焊盤b之間產生連錫的機率，同理，第三焊盤c與第四焊盤d之間產生連錫的機率也會降低。
這裡，橢圓形的短軸長度範圍可以在45mil---70mil的範圍內變化，其長軸長度也可以在50mil---120mil的範圍內變化，同樣能夠降低產生連錫的機率。
為了使得去除連錫的效果更加明顯，可以在沿過波峰焊方向，距第二焊盤b(或者第四焊盤d)0.5mm---1.25mm處的PCB板上設置有一塊偷錫銅皮(即沒有阻焊覆蓋可直接上錫的銅皮)，該偷錫銅皮的寬度為大於等於0.5mm，具體參見圖3。圖中箭頭的方向為過波峰焊方向。偷錫銅皮的作用原理是利用其焊錫潤溼性好的特點，當粘連的焊錫在與潤溼性好的偷錫銅皮接觸後，焊錫會迅速在偷錫銅皮上潤溼展開，從而使用粘連的焊錫被拉斷，這樣就避免了連錫。
同樣，在保證焊盤的幾何中心距離大於2mm的情況下，橢圓形焊盤的長軸所在的直線方向與過波峰焊方向所成的角度可以為大於0度而小於90度，也能夠實現本實用新型的目的，如圖4所示，圖中箭頭的方向為過波峰焊方向，橢圓形焊盤的長軸所在的直線方向與過波峰焊方向所成的角度為45度，在此種情況下，對減少連錫效果更明顯。相對於橢圓形焊盤的長軸所在的直線方向與過波峰焊方向所成的角度為0度來說，角度為45度的方案前一焊點的插針尖與後一焊點的幾何中心間的拖錫距離(如焊盤a中放置的插針的幾何中心與焊盤b的幾何中心的距離)增大了，這樣連錫的機率也就更小了。
同時，偷錫銅皮也可以為兩塊，即採用分段式，這樣設置有利於電氣連接上的出線。如圖5所示，圖中箭頭的方向為過波峰焊方向，PCB板上沿過波峰焊方向依次設置有第一塊偷錫銅皮、第二焊盤b、第一焊盤a；同理，PCB板上沿過波峰焊方向依次設置有第二塊偷錫銅皮、第四焊盤d、第三焊盤c。第一塊偷錫銅皮與第二焊盤b之間的距離(或者第二塊偷錫銅皮與第四焊盤d之間的距離)可以在0.5mm---1.25mm的範圍內變化，且兩塊偷錫銅皮的寬度為大於等於0.5mm。
為了增加生產的靈活性，偷錫銅皮也可以放置在靠近焊盤a的PCB板上，即PCB板上放置有兩個大塊偷錫銅皮，具體參見圖6，這樣過波峰焊的方向既可以由右到左，也可以由左到右，圖中用雙箭頭表示，假如過波峰焊方向是從左到右，則左邊的偷錫銅皮起到偷錫的作用，而右邊的偷錫銅皮不起到偷錫的作用；反之，假如過波峰焊方向是從右到左，則右邊的偷錫銅皮起到偷錫的作用，而左邊的偷錫銅皮不起到偷錫的作用。另外，關於偷錫銅皮與對應焊盤之間的距離和偷錫銅皮的寬度如前所述。
另外，將偷錫銅皮放在PCB板的過錫架上，並對應在PCB板上焊盤的後面，其作用原理與將偷錫銅皮直接置在PCB板上焊盤後面是一樣的，這種設計便於無法更改PCB板上的焊盤設計或PCB上無法設置偷錫銅皮的情況。
在本實用新型中，除了把焊盤設計成橢圓形外，也可以是其他非標準橢圓，如將一個圓切開後分別向外平移，再將邊線連起來所形成的形狀，還可以設計成長方形，只要保證焊盤的幾何中心與插針的幾何中心不重合，兩個焊盤的幾何中心間距儘可能遠離(在保證焊點強度的前提下)。如圖7所示，圖中箭頭的方向為過波峰焊方向，長方形的長邊所在的直線方向與過波峰焊方向平行，當然也可以有一定的夾角，即這兩個方向所形成的角度可以大於0度而小於90度；長方形的短邊長度範圍為20mil---70mil，其長邊長度範圍為50mil---120mil。
另外，還可以在焊盤間的PCB板表面塗有阻焊劑，如白色絲印油墨或者其他顏色的絲印油墨；或者將阻焊去除，這裡所說的阻焊劑去除，實際上就是指在PCB板製造時不在PCB表面塗覆阻焊劑，直接將PCB板的基材暴露出來，對減少錫珠殘留及防止連錫產生有一定的作用，而且也便於人工檢驗識別，也是減少連錫的一種輔助形式。
當插針連接器的軸向與過波峰焊方向同向，則無需偷錫銅皮，可達到100％防連錫；這也是偏心焊盤偷錫的效果，在這種條件下偏心焊盤除了加大了並列焊點的幾何中心距離(如焊盤a所形成焊點的幾何中心和焊盤b所形成焊點的幾何中心的距離)，同時也增大了前一焊點的插針尖與後一焊點的幾何中心間的拖錫距離(如焊盤a中放置的插針的幾何中心與焊盤c的幾何中心的距離)，因此也就降低了連錫的機率；當插針連接器的軸向與過波峰焊方向垂直，根據以上原理進行合適的焊盤和偷錫銅皮設計，以及對波峰焊工藝的適當調整(如單波峰工藝比雙波峰工藝就更能減少類似細間距插座的連錫機率)，例如是否使用單波峰或雙波峰，以及調節鏈速，波峰高度，錫爐溫度等常規波峰焊設備參數，也可以接近100％的直通率。
對於插針中心間距為不同距離的情況(大於2mm或小於2mm)，同樣可以把PCB板上的焊盤設計成偏心焊盤，以達到減少連錫機率的作用。此外，採用這種偏心焊盤技術，還可以通過設計偏心焊盤，可以縮小插針中心間距。
另外，本實用新型也可以應用在表面貼裝工藝，如回流焊中，把PCB表面貼焊盤設計為偏心狀，同樣可以減少連錫機率，增加焊點強度。
權利要求1.一種防連錫PCB板，包括至少兩個在過焊方向上排列，並嵌入在PCB板中的第一焊盤(a)和第二焊盤(b)，其特徵在於所述焊盤的幾何中心與其對應插針的幾何中心不重合。
2.根據權利要求1所述的一種防連錫PCB板，其特徵在於所述焊盤為橢圓形，所述橢圓形的短軸長度範圍為45mil---70mil，其長軸長度範圍為50mil---120mil。
3.根據權利要求2所述的一種防連錫PCB板，其特徵在於所述橢圓形焊盤的長軸所在的直線方向與過焊方向所成的角度為大於等於0度而小於90度。
4.根據權利要求3所述的一種防連錫PCB板，其特徵在於所述角度為45度。
5.根據權利要求1所述的一種防連錫PCB板，其特徵在於所述焊盤為長方形，所述長方形的短邊長度範圍為20mil---70mil，其長邊長度範圍為50mil---120mil。
6.根據權利要求5所述的一種防連錫PCB板，其特徵在於所述長方形焊盤的長邊所在的直線方向與過焊方向所成的角度為大於等於0度而小於90度。
7.根據權利要求6所述的一種防連錫PCB板，其特徵在於所述角度為45度。
8.根據權利要求1至7任一所述的一種防連錫PCB板，其特徵在於還包括至少一塊偷錫銅皮，其設置在過焊方向，距第一焊盤(a)或者第二焊盤(b)0.5mm---1.25mm處的PCB板上，所述偷錫銅皮的寬度為大於等於0.5mm。
9.根據權利要求1至7任一所述的一種防連錫PCB板，其特徵在於在所述焊盤間的PCB板表面塗有阻焊劑。
10.根據權利要求9所述的一種防連錫PCB板，其特徵在於所述阻焊劑為有顏色絲印油墨。
專利摘要本實用新型公開了一種防連錫PCB板，涉及電子裝聯中的焊接技術。該PCB板，包括至少兩個在過焊方向排列，並嵌入在PCB板中的第一焊盤(a)和第二焊盤(b)，所述焊盤的幾何中心與其對應插針的幾何中心不重合。所述焊盤為橢圓形，所述橢圓形的短軸長度範圍為45mil－70mil，其長軸長度範圍為50mil－120mil。所述橢圓形焊盤的長軸所在的直線方向與過焊方向所成的角度為大於等於0度而小於90度。本實用新型在焊接過程中降低了連錫發生的可能性，提高了生產直通率和生產效率。
文檔編號H05K1/00GK2840593SQ20052006610
公開日2006年11月22日 申請日期2005年10月18日 優先權日2005年10月18日
發明者周文飛, 周保廷 申請人:艾默生網絡能源有限公司