异形多孔印制板焊接方法与流程

本发明涉及航空电子产品加工技术领域，具体涉及一种异性多孔印制板焊接方法。

背景技术：

航空电子产品的制造过程常涉及将印制板与腔体焊接的工序。原有的固定方式有螺栓固定、用锡膏将单面印制板采用回流焊固定在壳体中等，采用螺钉固定的方式对射频微波产品的接地有不利影响，且需要在印制板上增加螺钉孔，给产品布局设计带来困难；而锡膏焊接的方法仅适用于单面印制板。公开号为cn103737135b的中国发明专利公开了一种金属壳体锡焊方法，该方法包括：步骤一、固定：将印制板定位于金属壳体中，用焊锡固定；步骤二、预热：印制板与金属壳体放置于温控加热台上进行预热，预热温度在130℃至180℃，预热时间不小于3分钟；步骤三、在焊点上涂松香助焊剂；步骤四、焊接：将烙铁调至300～380℃，烙铁头紧靠金属壳体一侧，再调制450℃，待金属壳体温度升到焊料熔点，烙铁再靠近印制板；步骤五、清洗。该方法将印制板与壳体通过焊接形成无缝一体的结构，使产品拥有更好的接地性能和抗冲击性能。公开号为cn104125722a的中国发明专利公开了一种微波基板与壳体的焊接工艺，该工艺包括：在微波基板上加工一通孔；在壳体内底面加工对应通孔的柱体，柱体高度小于微波基板的高度；对通孔外壁、基板上下表面、壳体内底部、柱体外表面金属化，使微波基板与壳体外表面均形成一体化的金属化层；从上到下依次放置微波基板、焊料快以及壳体，焊料片厚度为20～30μm，对微波基板与壳体进行回流焊接，在微波基板上表面施加压力，使微波基板与壳体紧密贴合。

在mcm多芯片组件设计过程中，往往应用到低介电常数的异形多孔小面积印制板，孔是用来安装电路元件的，孔形状不规则、数量多且距离焊接点近，采用焊接方法时，极容易被焊料污染导致报废。因此，上述两项现有技术均不能实现这种小面积印制板与腔体的焊接。实际上，该类印制板多采用导电胶粘接、固化完成与腔体的互联。但是，由于胶类物质导电、导热性能较差，容易老化，因而可靠性也不理想。

技术实现要素：

本发明所解决的技术问题为，提供一种能用于异形多孔小面积印制板与腔体的焊接，防止孔堵塞，且接地性能好、连接可靠的焊接方法。

本发明通过以下技术方案得以实现。

本发明提供的异形多孔印制板焊接方法，包括如下步骤：

步骤一、驱潮预热处理，将印制板放入鼓风干燥柜，进行两级间歇加热；

步骤二、裁制焊料片，根据印制板的形状裁制焊料片，根据焊料片的单片厚度计算裁制片数，使总厚度为60～80μm；

步骤三、填充绝缘胶，在印制板上孔的位置处填满绝缘胶；

步骤四、焊件预制，在焊料片正反面涂刷助焊剂，然后将印制板与焊料片依次放入腔体内特定位置，用压固工装固定好；

步骤五、焊接，将焊件放入热风回流炉进行回流焊；

步骤六、清理，焊接完成后，用镊子清理绝缘胶，然后对焊件进行超声清洗。

所述步骤一，优选地，两级间歇加热为：先加热至48～52℃，保持0.5h以上，再加热至95～105℃，保持2h以上。

所述步骤二，优选地，焊料片的总厚度为60μm。

所述步骤三，优选地，绝缘胶为gd414绝缘胶；

填充绝缘胶时采用银针进行填充；

填充绝缘胶后，放入鼓风干燥柜烘干，烘干温度优选120℃；

所述烘干时间为30～40min，优选30分钟。

所述步骤四，助焊剂为松香助焊剂。

本发明的有益效果在于：

与现有技术相比，本发明具有以下积极效果：

(1)控制焊料片厚度，同时采用绝缘胶填充孔，防止焊接过程孔被堵塞和污染，使得印制板与腔体之间采用焊接连接，提高了接地性能、寿命和抗冲击性；

(2)进行两级间歇加热驱潮预热处理，提高了印制板的可焊性，防止了印制板出现热应力冲击，提高了焊接质量；

(3)控制焊料片厚度，在焊料片上涂刷助焊剂，对印制板进行两级间歇加热驱潮预热，使焊接孔洞率低至15％以内；

(4)填满绝缘胶后，将印制板放入鼓风干燥柜烘干，使焊接后绝缘胶易于清除。

附图说明

图1是印制板和腔体的结构示意图。

图中：1-腔体；2-印制板；3-焊接处；4-孔。

具体实施方式

下面进一步描述本发明的技术方案，但要求保护的范围并不局限于所述。

本发明提供的异形多孔印制板焊接方法，包括如下步骤：

步骤一、驱潮预热处理：将印制板2放入鼓风干燥柜，进行两级间歇加热，先加热至50℃，误差2℃，保持0.5h以上，再加热至100℃，误差5℃，保持2h以上；

在常规的手段中，对印制板2的焊接前预热处理均是一次性预热至较高的温度，保持较短的时间即可。例如一次性预热至130～180℃，保持3分钟。由于该手段所作用的印制板的可焊接范围较大，因而对焊接孔洞率、单位面积焊点强度没有特殊要求，现有技术中仅记载预热可以减小焊接应力，未记载预热对焊接孔洞率、焊点强度的影响。

在控制步骤二～步骤六的操作参数均相同的情况下，采用一次性预热与本申请步骤一的两级加热进行对比，当采用一次加热时，所测得的焊接孔洞率略大于两级加热。焊接孔洞率不仅影响焊接强度和抗冲击性能，还影响印制板2与腔体1之间的接地性能。

另外，当采用一次加热时，由于印制板2内应力冲击产生微观缺陷，经多次加热实验后，印制板2焊接点变脆，经焊接后在轻微冲击下即开裂。本发明所应用的印制板2形状复杂，尺寸微小，总体长度仅3cm左右，宽度仅2～3mm，且中间分布有安装元器件的孔4，可焊接区域狭窄，对微观缺陷、焊接孔洞率极为敏感；本发明采用两级间歇加热预热，避免了突然加热带来的应力冲击，经焊接后焊接处3能承受冲击。

另外，当第一级加热超过52℃时，对印制板边缘采用射线探伤，局部出现有难以察觉的微裂纹；当第一级加热温度低于48℃，再进行第二级加热后结果依然如此。当第一级保温时间低于0.5h、第二级保温时间低于2h时，由于印制板2内的水分、温度场未得到充分扩散，其焊接孔洞率略高于严格按步骤一执行的结果。

步骤二、裁制焊料片，根据印制板2的形状裁制焊料片，根据焊料片的单片厚度计算裁制片数，焊料片总厚度为60μm～80μm；

当焊料片总厚度小于60μm时，首先是不能保证焊接强度。其次，由于焊料表面张力的影响，焊料自然会有轻微扩散，当焊料片总厚度小于60μm时开始，会导致焊接孔洞率呈指数型升高。80μm是焊料片厚度的极限，当焊料片为80μm时，只有极小的概率会流出焊接范围，当焊料片总厚度大于80μm时，会导致一定的概率焊料流到孔4的范围内，有一定的几率污染孔4；此时如果没有步骤三绝缘胶保护，则一定会污染孔4，且造成堵塞。

步骤三、填充绝缘胶，用银针在印制板2上孔4的位置处填满gd414绝缘胶，放入鼓风干燥柜，在120℃下烘干30min；

填充绝缘胶后，当焊料有少量流到孔4的范围内时，有一定的几率可以保护孔4不受污染，同时可以有效防止焊接过程中的气体、颗粒物对孔4的污染。但绝缘胶需要预先烘干、固化，在外表面形成一层硬膜，当温度不足120℃或烘干时间不足30min时，该硬膜未完全成型，在焊接时受热风侵入会导致与印制板2硬性粘连，较难去除；当温度超过120℃或烘干时间超过30min过多时，绝缘胶彻底硬化，同样较难去除。因而，应当尽可能严格控制温度为120℃，烘干时间30min，此时绝缘胶固化后内部状如果冻，残留一定韧性，易于清理。

步骤四、焊件预制，在焊料片正反面涂刷松香助焊剂，然后将印制板2与焊料片依次放入腔体1内特定位置，用压固工装固定好；

步骤五、焊接，将焊件放入热风回流炉进行回流焊；

步骤六、清理，焊接完成后，用镊子清理绝缘胶，然后对焊件进行超声清洗。

为更清楚地说明，下面列举本申请的部分实施例：

实施例一：

本发明提供的异形多孔印制板焊接方法，包括如下步骤：

步骤一、驱潮预热处理：将印制板2放入鼓风干燥柜，进行两级间歇加热，先加热至50℃，误差2℃，保持0.5h，再加热至100℃，误差5℃，保持2h；

步骤二、裁制焊料片，根据印制板2的形状裁制焊料片，根据焊料片的单片厚度计算裁制片数，焊料片总厚度为60μm；

步骤三、填充绝缘胶，用银针在印制板2上孔4的位置处填满gd414绝缘胶，放入鼓风干燥柜，在120℃下烘干30min；

步骤四、焊件预制，在焊料片正反面涂刷松香助焊剂，然后将印制板2与焊料片依次放入腔体1内特定位置，用压固工装固定好；

步骤五、焊接，将焊件放入热风回流炉进行回流焊；

步骤六、清理，焊接完成后，用镊子清理绝缘胶，然后对焊件进行超声清洗。

实验结果：①焊接后，绝缘胶固化，表面干燥，内部残留有韧性，易于用镊子清理；②清洗后，印制板2上的孔4无堵塞、污染现象；③重复5次以上实验，在显微镜下测量焊接孔洞率，平均焊接孔洞率为10％。

实施例二：

本发明提供的异形多孔印制板焊接方法，包括如下步骤：

步骤一、驱潮预热处理：将印制板2放入鼓风干燥柜，进行两级间歇加热，先加热至50℃，误差2℃，保持0.5，再加热至100℃，误差5℃，保持2h；

步骤二、裁制焊料片，根据印制板2的形状裁制焊料片，根据焊料片的单片厚度计算裁制片数，焊料片总厚度为80μm；

步骤三、填充绝缘胶，用银针在印制板2上孔4的位置处填满gd414绝缘胶，放入鼓风干燥柜，在120℃下烘干60min；

步骤四、焊件预制，在焊料片正反面涂刷松香助焊剂，然后将印制板2与焊料片依次放入腔体1内特定位置，用压固工装固定好；

步骤五、焊接，将焊件放入热风回流炉进行回流焊；

步骤六、清理，焊接完成后，用镊子清理绝缘胶，然后对焊件进行超声清洗。

实验结果：①由于步骤三绝缘胶烘干时间过长，焊接后，绝缘胶固化，韧性较差，清理难度较大；②清洗后，印制板2上的孔4无堵塞、污染现象；③重复5次以上实验，在显微镜下测量焊接孔洞率，平均焊接孔洞率为12％。

实施例三：

本发明提供的异形多孔印制板焊接方法，包括如下步骤：

步骤一、驱潮预热处理：将印制板2放入鼓风干燥柜，进行两级间歇加热，先加热至50℃，误差2℃，保持0.5，再加热至100℃，误差5℃，保持2h；

步骤二、裁制焊料片，根据印制板2的形状裁制焊料片，根据焊料片的单片厚度计算裁制片数，焊料片总厚度为100μm；

步骤三、填充绝缘胶，用银针在印制板2上孔4的位置处填满gd414绝缘胶，放入鼓风干燥柜，在120℃下烘干60min；

步骤四、焊件预制，在焊料片正反面涂刷松香助焊剂，然后将印制板2与焊料片依次放入腔体1内特定位置，用压固工装固定好；

步骤五、焊接，将焊件放入热风回流炉进行回流焊；

步骤六、清理，焊接完成后，用镊子清理绝缘胶，然后对焊件进行超声清洗。

实验结果：①由于步骤三绝缘胶烘干时间过长，焊接后，绝缘胶固化，韧性较差，清理难度较大；②清洗后，印制板2上的孔4无堵塞现象；③重复5次以上实验，在显微镜下测量焊接孔洞率，平均焊接孔洞率为20％；另外，焊料流到孔4分布范围，抽取2件样品观察，其中一件样品焊料侵入绝缘胶，造成孔4轻微污染，另一件样品孔4未受到污染。

为便于理解，本申请提供一种印制板2与腔体1的结构示意图及其说明，如附图1所示。

图中，包括腔体1、印制板2、印制板2与腔体1的焊接处3、孔4，该形状为生产中遇到的一种，实际生产中存在多种不同的形状和大小，甚至具有折弯形的。孔4的位置用于安装电路元件，例如裸芯片，孔的形状不定，有矩形、圆形、椭圆形、星形等，当量直径一般在0.8～1mm，图1所示是实例宽度为2.8mm，与焊接处3的距离约为1mm，焊接过程中，极容易被焊料流入以致堵塞污染，当采用焊膏时，极难以控制焊料用量，本申请采用焊料片替代焊膏，使焊料用量得以有效控制。