一种高密长针板间连接器的激光焊接工艺的制作方法 专利技术说明

机械加工,机床金属加工设备的制造及其加工,应用技术1.本发明涉及电子电气产品焊接技术领域，具体为一种高密长针板间连接器的激光焊接工艺。背景技术：2.现阶段，长针板间连接器广泛应用于电子电气产品的板间互联，是实现产品高密度集成的重要手段。通孔连接器焊接往往使用波峰焊接设备或选择性波峰焊接设备，这两种设备在进行焊接时，连接器插针会全部浸入焊锡中，但是长针型板间连接器的对插区域是不允许粘上锡的，因此长针板间连接器无法使用自动化设备进行焊接，目前只能使用传统手工焊接工艺方法进行焊接。除此之外，电子装联领域产品使用的大多数为多排高密长针连接器，连接器插针中心距为2mm左右，印制板焊盘外环间距不足1mm，且内排长针焊点被外排长针遮挡，只能使用尺寸较小的尖烙铁头进行焊接，对操作人员技能水平需求极高。目前这类高密多排长针板间连接器手工焊接过程中往往存在以下主要问题：3.(1)在pcb设计过程中，部分产品由于电气性能设计需求，往往接地点会设计较多、较大的覆铜层。对于覆铜面积大、层数多的多层印制板，焊接部位散热较快，焊接长针板间连接器的小尺寸尖烙铁头温度低，焊接时存在焊点透锡不良、透锡率不能满足标准要求的问题，影响产品质量。4.(2)为使连接器焊接透锡率达到100％的要求，烙铁头需长时间对焊点进行加热，然而当热量随插针长时间传导，会导致连接器元件面塑料本体出现熔融、变形等问题，影响产品外观，导致更换新的连接器。5.(3)由于长针板间连接器内排焊点被外排长针遮挡，内排焊点焊接完成撤出烙铁时易造成外排长针粘锡，影响产品对插后电气信号连接的可靠性。6.上述问题导致长针板间连接器的焊接只能依赖传统人工操作，焊接效率低，在焊接覆铜较多的产品时，一个成熟操作工焊接一只152芯连接器大约需要50min～1h。并且，部分焊点存在大量覆铜导致透锡率不能满足100％的要求，当焊接部位透锡不良时，会影响连接器与pcb机械连接及电气连接的可靠性，甚至导致印制电路组装件工作异常，影响产品质量、生产进度以及产品成本。近年来，该类型高密多排长针连接器的焊接一直困扰着电子装联领域的各学者，目前还未能找到合适的解决办法。技术实现要素：7.针对现有技术中存在的问题，本发明提供一种高密长针板间连接器的激光焊接工艺。8.本发明是通过以下技术方案来实现：9.一种高密长针板间连接器的激光焊接工艺，包括以下步骤：10.步骤1：焊接固定长针板间连接器于印制板上；11.步骤2：在焊盘的边沿点涂助焊膏，并进行第一次加热处理，获得初始印制板；12.步骤3：将穿套锡环套设于连接器的长针底部，获得备用印制板；13.步骤4：在第二次加热的条件下，采用多段式激光焊接方式焊接连接器的长针，获得焊接印制板；14.步骤5：冷却、冲洗焊接印制板，获得成品。15.优选的，在步骤2中，焊膏采用qw-b07-nc/alpha lr-721h2。16.优选的，在步骤2中，第一次加热时的温度为60～80℃，时间为3～10min。17.优选的，在步骤4中，第二次加热时的温度为80～140℃。18.优选的，在步骤4中，激光焊接时调整光斑的直径大于焊盘的直径1～2mm。19.优选的，多段式激光焊接方式包括第一升温阶段、保温阶段、第二升温阶段和焊接阶段。20.优选的，在步骤4中，连接器与印制板之间的焊点根据连接位置分为第一类型焊接和第二类型焊点，第一类型焊点包括连接印制板导线的焊点、与0层覆铜的印制板、1层覆铜的印制板、2层覆铜的印制板相连接的焊点，第二类型焊点包括与3层覆铜的印制板、4层覆铜的印制板、5层覆铜的印制板相连接的焊点。21.优选的，第一类型焊点的焊接过程如下：第一升温阶段中温度由170～175℃上升至210～215℃，时间为1.5s；保温阶段的温度为210～215℃，时间为1s；第二升温阶段中温度由210～215℃上升至250～255℃，时间为1s；焊接阶段的温度为250～260℃，时间为2.4s。22.优选的，第二类型焊点的焊接过程如下：第一升温阶段中温度由170～175℃上升至210～215℃，时间为1.5s；保温阶段的温度为210～215℃，时间为1s；第二升温阶段中温度由210～215℃上升至260～265℃，时间为1s；焊接阶段的温度为260～270℃，时间为4s。23.优选的，在步骤5中，冷却时采用自然冷却方式，冲洗时采用无水乙醇冲洗。24.与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：25.本发明一种高密长针板间连接器的激光焊接工艺能够保证不同覆铜层数印制板焊点透锡率满足100％的要求，并且不会损伤连接器本体、不会污染插针，能够提高产品的生产效率，降低因损坏更换连接器的经济成本，并且解决长期困扰电子装联领域的一项共性问题。最重要的是该方法开辟了长针板间连接器焊接的新工艺方法，推动电子装联工艺技术的发展。26.与传统的手工焊接工艺方法相比，在焊接覆铜层数多面积大的产品时，激光焊接长针板间连接器能够满足焊点透锡率100％的要求，提高产品质量。手工焊接易造成连接器本体熔融、焊点爬锡过高、长针粘锡等问题，需更换新的连接器，而激光焊接技术的非接触式加热能够避免因上述问题造成的连接器报废，有较好的经济效益。27.激光焊接为非接触式加热，具有良好热效应、光束均匀、激光能量持续等特点，不会因手工焊接单个焊点焊接时间长而造成印制板受热损伤。28.激光焊接工艺能够使板间连接器焊接摆脱原始的人工操作，迈向设备焊接的新时期，能够降低人工成本，大幅提高生产效率。附图说明29.图1为本发明中高密长针板间连接器的示意图；30.图2为本发明中印制板与长针板连接器的安装示意图；31.图3为本发明中专用固定工装的示意图；32.图4为本发明中印制板、长针板连接器和专用固定工装的装配图。具体实施方式33.下面结合具体的实施例对本发明做进一步的详细说明，所述是对本发明的解释而不是限定。34.本发明公开了一种高密长针板间连接器的激光焊接工艺，包括以下步骤：35.步骤1：参照图1、2，焊接固定长针板间连接器于印制板上。36.方式一：对长针板间连接器四角长针引线进行焊接固定。37.方式二：将印制板安装在专用固定工装上，专用固定工装通过定位销/定位槽将长针板间连接器固定在印制板上，避免手工固定操作。参照图3，该专用固定工装包括底板、印制板固定柱和连接器固定柱，底板的一侧开设有连接器固定槽，连接器固定柱通过连接杆设置于连接器固定槽中。参照图4，使用时，连接器的插针穿过连接器固定槽，且连接固定柱插入连接器两端的定位销的顶部开孔中。38.步骤2：在焊盘的边沿点涂助焊膏qw-b07-nc/alpha lr-721h2，并进行第一次加热处理，获得初始印制板。39.点涂焊膏的操作如下：40.方式一：使用针管在焊盘边沿点涂助焊膏qw-b07-nc/alpha lr-721h2。41.方式二：使用点胶机(982b)在焊盘边沿上点涂助焊膏qw-b07-nc/alpha lr-721h2，气压设置0.3mpa，点胶时间设置100～300ms。点胶机进行点涂助焊膏可保证单个焊盘点涂量保持一致。42.第一加热处理的操作如下：将印制件放置在红外加热台上对印制件进行加热，加热台设置板面预热目标温度在60℃～80℃范围，预热时间3min～10min，直到印制板上助焊膏熔融。43.步骤3：将穿套锡环套设于连接器的长针底部，获得备用印制板。44.锡环的制作如下：45.方式一：采用手工制作锡环，将φ0.5mm焊锡丝(sn63pb37)紧密缠绕在与长针连接器相同直径的引线上，绕制呈弹簧状，使用刀片将其切割成单独的锡环，再将锡环压平。当助焊膏融化后，使用镊子将锡环套在连接器长针底部。46.方式二：，使用自动绕套锡环装置，自动将焊锡丝φ0.5mm(sn63pb37)绕制在绕环针上，然后利用切刀切割成预设圈数的锡环，并通过气缸气压将锡环推至连接器长针底部，与印制板板面贴平，使用的焊锡丝焊料成为sn-pb共晶焊料。47.步骤4：在第二次加热的条件下，采用多段式激光焊接方式焊接连接器的长针，获得焊接印制板。其中，多段式激光焊接方式包括第一升温阶段、保温阶段、第二升温阶段和焊接阶段。连接器与印制板之间的焊点根据连接位置分为第一类型焊接和第二类型焊点，第一类型焊点包括连接印制板导线的焊点、与0层覆铜的印制板、1层覆铜的印制板、2层覆铜的印制板相连接的焊点，第二类型焊点包括与3层覆铜的印制板、4层覆铜的印制板、5层覆铜的印制板相连接的焊点。48.第二次加热的操作如下：将印制件放置在专用固定工装上，使用红外加热台对印制件进行加热，加热台设置板面预热目标温度在80℃～140℃范围，专用固定工装将连接器部位露出，对其非激光焊接区域进行遮挡。49.激光焊接的操作如下：使用激光焊接设备(lr100)，调整光斑的直径大于焊盘的直径1～2mm，移动光斑至长针焊盘位置，启动激光进行焊接。50.第一类型焊点的焊接过程如下：第一升温阶段中温度由170～175℃上升至210～215℃，时间为1.5s；保温阶段的温度为210～215℃，时间为1s；第二升温阶段中温度由210～215℃上升至250～255℃，时间为1s；焊接阶段的温度为250～260℃，时间为2.4s。51.第二类型焊点的焊接过程如下：第一升温阶段中温度由170～175℃上升至210～215℃，时间为1.5s；保温阶段的温度为210～215℃，时间为1s；第二升温阶段中温度由210～215℃上升至260～265℃，时间为1s；焊接阶段的温度为260～270℃，时间为4s。52.步骤5：待焊接印制板自然冷却后，利用无水乙醇对焊点冲洗焊点，获得成品。53.以某产品使用长针板间连接器j80c-152zk2,连接器插针直径0.76mm，焊盘中心距2mm。54.步骤1：将某产品印制板安装在专用固定工装上，使用专用固定工装将长针板间连接器固定在该印制板上。55.步骤2：使用点胶机(982b)，在焊盘边沿上点涂助焊膏qw-b07-nc，编写点胶程序，气压设置0.3mpa，点胶时间设置150ms。56.步骤3：将安装专用固定工装的印制板放置在红外加热台上对印制板进行加热，加热台设置板面加热目标温度70℃，加热时间5min。57.步骤4：使用自动绕套锡环装置，选用直径0.8mm的绕环针，焊锡丝63sn37pb(φ0.5mm)，绕制锡环圈数为2.2圈，将锡环推至连接器底部，与印制板贴平。58.步骤5：印制板加热。将安装专用固定工装印制板放置在红外加热台上对印制板进行加热，加热台设置板面加热目标温度为110℃。59.步骤6使用激光焊接系统(lr100)，设置光斑大小为3mm。第一升温阶段中温度由170℃上升至210℃，时间为1.5s；保温阶段的温度为210℃，时间为1s；第二升温阶段中温度由210℃上升至250℃，时间为1s；焊接阶段的温度为250℃，时间为2.4s。60.步骤7：待所有焊点焊接完成自然冷却后，使用装有无水乙醇的喷枪对焊点部位进行冲洗。61.对完成激光焊接的该产品进行了温度循环试验、振动试验和冲击试验，试验条件见表1所示。经过可靠性验证试验，使用40倍显微镜观察焊点外观，焊点表面无气孔、针孔、空洞或非结晶状态，具有良好的润湿，满足标准要求。62.表1试验条件表[0063][0064]以上所述的仅仅是本发明的较佳实施例，并不用以对本发明的技术方案进行任何限制，本领域技术人员应当理解的是，在不脱离本发明精神和原则的前提下，该技术方案还可以进行若干简单的修改和替换，这些修改和替换也均属于权利要求书所涵盖的保护范围之内。









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