一种激光焊接工艺的制作方法

1.本发明涉及激光焊接工艺技术领域，该激光焊接工艺可以应用在密间距长引脚板间连接器的激光焊接上。


背景技术：

2.随着板间连接器在电路设计和电子产品领域的广泛运用，对电子组件的要求在逐步提高，电子组件在逐渐向多信号、高密度及小型化发展，其中密间距长引脚的板间连接器被广泛使用，但在电子设备装联过程中对工艺和操作细节有很高的要求，在插装过程中容易导致连接器倾斜和连接器基座与印制板间距离不好控制的情况，在焊接过程中要求插装部位不可沾锡，利用传统手工焊接时存在焊接空间不足，容易导致透锡不足、桥接等缺陷，手工焊接时存在一致性差、效率低、合格率低等问题，无法满足大批量生产要求。
3.现有的焊接技术更无法满足密间距长引脚板间连接器的批产焊接需求。目前利用选择性波峰焊设备可以保证基座不受影响，但此类板间连接器引脚过长，选择性波峰焊的最大波峰高度小于引脚长度，无法对其进行选择性波峰焊接。手工焊接因引脚间距密，导致焊接操作空间不足同时长时间焊接可能导致基座软化变形，因此易出现透锡率不足、桥接及连点等缺陷，手工焊接效率一致性差、效率低，焊接质量无法保证。因此需要探究一种新的工艺方法，解决上述问题，使得此类板间连接器焊接质量高、一致性好、合格率高且效率高的焊接方式、焊接流程及参数。
4.因此，本发明提供一种可应用于密间距长引脚的板间连接器的高效焊接工艺。


技术实现要素：

5.为克服上述现有技术中的不足，本发明目的在于提供一种新的激光焊接工艺。
6.本发明技术方案包括如下步骤：
7.步骤一、板卡载具进料；
8.步骤二、载具流转至预置锡环工位，套奇数引脚或偶数引脚锡环作业；
9.步骤三、载具流转至点助焊膏工位，对奇数引脚或偶数引脚进行点助焊膏作业；
10.步骤四、进行预热；
11.步骤五、预热完成后，流转至焊接工位，进行奇数引脚或偶数引脚激光焊接；
12.步骤六、所有奇数引脚或偶数引脚焊接完成后，按照步骤二至步骤五，套剩余引脚锡环作业，对剩余引脚进行点助焊膏作业，进行剩余引脚激光焊接。
13.进一步地，交换步骤二、步骤三的执行顺序，可以先进行点助焊膏作业，后进行套锡环作业。
14.进一步地，在套奇数引脚或偶数引脚锡环作业前，还包括制备锡环的步骤。
15.进一步地，所述锡环通过锡环成形设备制备，锡环的内环半径不小于引脚半径，保证锡环能够套在引脚上。
16.进一步地，所述锡环从引脚上方垂直预置。
17.进一步地，所述点助焊膏是在预置锡环位置处对每一突出引脚的根部点助焊膏。
18.进一步地，根据锡量和焊盘尺寸调整点助焊膏的剂量。
19.进一步地，每个焊点点涂2mg的助焊膏。
20.进一步地，步骤四中所述预热为进入预热装置进行整体预热。
21.进一步地，通过调整激光焊接设备的离焦量使得光斑完全覆盖焊盘，使得熔融的锡环能够将待焊接位置均匀扩散和分布，通过调节焊接时间和焊接功率让焊料完全填满焊孔。
22.通过上述技术实施，本发明的有益效果为：
23.采用间隔套环方式，可以避免锡环搭接短路问题，即在激光焊接过程中，避免了熔融的助焊膏搭接到一起导致引脚连锡短路。此外，采用先点助焊膏后套锡环的方式，可获得无锈蚀的金属表面。本发明的激光焊接工艺对焊接引脚进行焊接，有效保证了组件焊接一致性和合格率，提高了生产效率。
附图说明
24.图1为本发明激光焊接工艺的流程示意图；
25.图2为激光焊接设备产线图；
26.图3本发明印制板组件结构示意图；
27.图4为本发明锡环结构示意图；
28.图5为锡环套至引脚根部的外观图；
29.图6为本发明点助焊膏的位置示意图。
具体实施方式
30.为了更好地了解本发明的目的、方案及功能，下面结合附图1-6，对本发明做进一步详细的描述，但是本发明可以根据权利要求限定和覆盖的多种不同方式实施。构成本发明创造的一部分的附图用来提供对本发明的进一步理解，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。
31.本发明的一种实施例为在密间距长引脚板间连接器组件与印制板的激光焊接生产。
32.图2所示为激光焊接设备产线，激光焊接设备包括预置锡环工位1、点助焊膏工位2、预热工位3、激光焊接工位4等。其中，预置锡环工位由绕环预制模块和视觉镜头组成，在此工位对锡丝进行成形后，通过视觉系统自动识别插针位置，套环装置根据识别位置自动将锡环套入插针引脚根部；点助焊膏模块是将锡膏点至锡环上；预热模块由上下两个预热台组成，通过红外加热板卡，可以有效防止j80c处板卡的覆铜区较大，导致焊接时散热快，插针焊接质量差的问题，预热模块的预热台可以将印制板组件预热到易焊温度；激光焊接模块由激光焊接头和视觉镜头组成，视觉镜头快速识别编程程序，定位针脚位置，激光焊接头发出激光对连接器针脚上的锡环进行焊接。上述工位均可根据需要进行位置调整、排列和组合。
33.本发明的主要的激光焊接工艺如图1所示，在激光焊接前，提供印制板和连接器；将连接器和印制板预组装，放入治具形成预组装结构；制备锡环；板卡载具进料，流转至预
置锡环工位，套奇数引脚锡环作业；锡环套完后载具流至点助焊膏工位进行点助焊膏作业；锡膏点完后流转至下一站进行预热；预热完成后流转至焊接工位进行奇数引脚激光焊接。
34.当所有奇数引脚焊接完成后，按照前述工序重复进行偶数引脚焊接。
35.显然，也可以先选择偶数引脚，再选择奇数引脚。进一步的，也可以通过间隔引脚进行，能够达到同样的技术效果。
36.结合图3，本发明实施例中的印制板组件由印制板和连接器构成。印制板组件包括连接器、印制板和治具，即通过治具固定印制板和连接器，通过激光焊接工艺从而实现印制板和连接器的焊接。
37.结合参考图4，锡环呈柱状，通过控制锡环圈数和直径可实现可控锡量。
38.锡环套至引脚根部的外观图如图5所示，图5(a)中，连接器相邻引脚间距2mm，相邻锡环距离较近。在焊接试验时采用逐点套环方式，相邻锡环间距过小，焊接过程中，熔融的锡膏搭接到一起导致引脚连锡短路。采用图5(b)中所示的间隔套环的方式，可避免上述情况的产生。
39.先点助焊膏再套环和先套环再点助焊膏两种点涂方式会对焊点质量产生一定的影响。
40.先点助焊膏后套锡环，锡环并未完全落到引脚根部，固状助焊膏将锡环撑起。
41.先套锡环后点助焊膏，助焊膏在锡环上方。为获得无锈蚀的金属表面，更倾向于先让助焊膏与焊盘接触，焊接时助焊膏更快速留向孔内，更有利于焊锡向孔内漫流，针对助焊膏将锡环撑起问题，在后续实验时发现，器件预热时，助焊膏在预热温度下，由膏状变成液态，并流向孔内，在液态表面张力和锡环失去支撑的情况下，锡环被拉到引脚根部，因此，不存在锡环未落到引脚根部导致焊点高度较高的焊接质量问题。
42.图6展示了其中一种点助焊膏的方式，点助焊膏的位置在锡环上方，且点助焊膏的剂量应根据锡量和焊盘尺寸进行调整。
43.在本实施例中，为了完成印制板和连接器的焊接，需要确保在焊接过程中的锡量和助焊膏量适当。锡量不能过大或过小，过大会导致爬锡高度过高，从而影响接插部位，导致焊接不合格；锡量过小会导致焊锡无法填满焊孔，不满足透锡率要求；助焊膏过大会导致爬锡高度变高，接插部位可能会沾锡，导致焊接不合格；助焊膏过小会导致无法完全去除金属焊盘和引脚氧化层，从而影响焊接质量。
44.助焊膏的量对焊点质量有很大的影响，当助焊膏量较小时，焊锡浸润较差，无法形成饱满、光亮的焊点，当助焊膏量较大时，多余的助焊膏易残留在焊点和板面，若未清洗不干净，助焊膏中的离子会吸收空气中的水蒸气，当板卡长时间处在潮湿环境中，易导致连接器阻抗变低，影响板卡功能。通过调节助焊膏吐出压力、吐出时间，分别验证1mg、2mg、4mg助焊膏对焊点质量的影响，助焊膏点涂参数如表1所示。
45.表1-助焊膏点涂参数表
46.样件吐出压力吐出时间吐出质量1号2mpa1.2s1mg2号2mpa2.4s2mg3号2mpa4.8s4mg
47.在焊接参数一致的情况下，1号件的焊点光亮度较差，2号件的焊点较为光亮饱满，
3号件焊点附近助焊膏残留过多。由此可知，每个焊点点涂2mg的助焊膏较为合适。
48.锡环通过送锡装置放到引脚根部，锡环的内径大于引脚直径小于焊盘直径，方便上料，通过调整激光焊接设备的离焦量使得光斑完全覆盖焊盘，使得熔融的锡环能够将待焊接位置均匀扩散和分布，通过调节焊接时间和焊接功率让焊料完全填满焊孔。
49.所以，本发明具有以下优点：
50.本发明创造的激光焊接工艺通过制备锡环，将锡环间隔设置，如奇数或偶数设置在印制板和连接器引脚连接处，分步对待焊接位置处的锡环进行焊接，从而完成印制板组件焊接，如此可根据连接器引脚间距从而设置合适的离焦量和激光功率，可以有效保证了密间距长引脚器件焊接质量和焊接效率。
51.上述实施例仅示例性说明本发明的原理及其功效，而非限制本发明。任何熟悉此技术的人士皆可在不违背本发明的精神及范畴下，对上述实施例进行修饰或改变。因此，举凡所述技术领域中具有通常知识者在未脱离本发明所揭示的精神和技术思想下所完成的一切等效修饰或改变，仍应由本发明的权利要求所涵盖。
52.以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

技术特征：
1.一种激光焊接工艺，其特征在于，包括如下步骤：步骤一、板卡载具进料；步骤二、载具流转至预置锡环工位，套奇数引脚或偶数引脚锡环作业；步骤三、载具流转至点助焊膏工位，对奇数引脚或偶数引脚进行点助焊膏作业；步骤四、进行预热；步骤五、预热完成后，流转至焊接工位，进行奇数引脚或偶数引脚激光焊接；步骤六、所有奇数引脚或偶数引脚焊接完成后，按照步骤二至步骤五，套剩余引脚锡环作业，对剩余引脚进行点助焊膏作业，进行剩余引脚激光焊接。2.根据权利要求1所述的一种激光焊接工艺，其特征在于：交换步骤二、步骤三的执行顺序。3.根据权利要求1或2所述的一种激光焊接工艺，其特征在于：在套奇数引脚或偶数引脚锡环作业前，还包括制备锡环的步骤。4.根据权利要求3所述的一种激光焊接工艺，其特征在于：所述锡环通过锡环成形设备制备，锡环的内环半径不小于引脚半径。5.根据权利要求1所述的一种激光焊接工艺，其特征在于：所述锡环从引脚上方垂直预置。6.根据权利要求1所述的一种激光焊接工艺，其特征在于：所述点助焊膏是在预置锡环位置处对每一突出引脚的根部点助焊膏。7.根据权利要求6所述的一种激光焊接工艺，其特征在于，根据锡量和焊盘尺寸调整点助焊膏的剂量。8.根据权利要求7所述的一种激光焊接工艺，其特征在于，每个焊点点涂2mg的助焊膏。9.根据权利要求1所述的一种激光焊接工艺，其特征在于，步骤四中所述预热为进入预热装置进行整体预热。10.根据权利要求1所述的一种激光焊接工艺，其特征在于，通过调整激光焊接设备的离焦量使得光斑完全覆盖焊盘，使得熔融的锡环能够将待焊接位置均匀扩散和分布，通过调节焊接时间和焊接功率让焊料完全填满焊孔。

技术总结
本发明是一种激光焊接工艺，包括以下步骤，板卡载具进料；载具流转至预置锡环工位，套奇数引脚或偶数引脚锡环作业；载具流转至点助焊膏工位，对奇数引脚或偶数引脚进行点助焊膏作业；进行预热；预热完成后，流转至焊接工位，进行奇数引脚或偶数引脚激光焊接；所有奇数引脚或偶数引脚焊接完成后，重复上述步骤，套剩余引脚锡环作业，对剩余引脚进行点助焊膏作业，进行剩余引脚激光焊接。本发明能够大大提高激光焊接的质量，保证了激光焊接的一致性，而且进一步提高了生产效率，降低了人工成本。降低了人工成本。降低了人工成本。


技术研发人员：杨小健 崔启明 李进保 周柘宁 白翌帆 付则洋 赵莹 张一凡 杨庆庆
受保护的技术使用者：北京计算机技术及应用研究所
技术研发日：2023.06.07
技术公布日：2023/9/6