将电子部件焊接到电路板的方法和设备技术

本发明专利技术涉及一种用于将具有插入到通孔(3)中的引脚(4)的电子部件(1)焊接到具有该通孔(3)的电路板(2)的方法。该方法的特征在于，液化焊球(5)被施加，特别是被喷射到该电路板(2)上，使得该液化焊球(5)的一部分流入并填充该引脚(4)和该通孔(3)之间的环形间隙。引脚(4)和该通孔(3)之间的环形间隙。引脚(4)和该通孔(3)之间的环形间隙。

【技术实现步骤摘要】
将电子部件焊接到电路板的方法和设备


[0001]本公开涉及一种用于将具有插入到通孔中的引脚的电子部件焊接到具有通孔的电路板的方法和设备。本公开还涉及一种计算机程序产品和一种计算机可读介质。

技术介绍

[0002]表面安装技术(SMT)能够将电子部件直接安装到电路板(諸如印刷电路板(PCB))的表面上。以这种方式安装的电子部件被称为表面安装装置(SMD)。SMT已经在很大程度上取代了通孔技术(THT)，在通孔技术中，通孔装置(THD)的引脚插入到电路板的通孔中，因为SMT允许增加制造自动化，这降低了成本并提高了焊接质量。
[0003]然而，对于不适合SMT的电子部件，仍然需要THT。这是当需要高机械强度或散热器时的情况。示例性电子部件是大型变压器、包括散热器的功率半导体(例如功率晶体管、激光器和发光二极管(LED))或连接器。为了保证THD和电路板之间足够强的连接，在通孔和插入通孔的引脚之间形成的环形间隙需要用焊料填充至少70％。在下文中，环形间隙体积的70％以上的填充度也被称为高填充度。
[0004]因此，电路板通常使用SMT和THT进行封装。在下文中，这种类型的电路板被称为混合封装电路板。
[0005]为了产生混合封装电路板，WO 03/079 743 A2教导使用所谓的背侧回流方法来将具有热临界外壳的THD焊接到电路板。在该方法中，混合封装电路板特别地通过将电路板的第一侧与SMD和THD预组装、通过转动电路板使得电路板的第一侧在电路板的第二侧之下以及通过仅将电路板的第二侧与SMD预组装而产生。通过将SMD的触点放置在电路板上布置有焊膏的相应位置上，将SMD预组装在电路板上。SMD可通过粘合剂固定在电路板上。通过将THD的引脚插入到第一侧上的通孔中来预组装THD，使得引脚在布置有焊膏的接触区域中从第二侧突出。为了避免THD在电路板翻转时脱落，THD可通过粘合剂或软锁技术固定到电路板，其中通孔包括轴环部分，以便保持THD的引脚。然后，将电路板插入回流炉中并加热，使得其上安装有THD的电路板的第一侧至少部分地屏蔽影响焊接的热或能量。
[0006]在DE 10 2008 035 405 A1中公开了上述方法的进一步发展。在该方法中，电路板在两个侧面上预组装有SMD，并且还在第一侧上预组装有至少一个THD。代替粘合剂或软锁固定装置，在电路板被翻转以便用SMD封装第二侧之前，通过选择性地将THD的至少一个引脚焊接到电路板，将至少一个THD固定到电路板的第一侧。然后，将电路板插入回流炉中，以便将SMD和THD焊接到电路板。
[0007]在DE 10 2005 043 279 A1中公开了另一种用于制造混合封装电路板的方法。在该方法中，电路板仅封装有SMD，并放置在回流炉中，以便将SMD焊接到电路板。然后，选择性地将至少一个THD焊接到电路板。
[0008]为了选择性地将THD的引脚焊接到电路板，在三个正交方向上，即在笛卡尔坐标系中的X、Y和Z方向上驱动焊料罐，以接触从通孔突出的相应引脚。此外，为了避免氧化并实现适当的焊接，需要将焊剂施加到引脚上。然而，与使用回流炉的焊接方法相比，由于在Z方向
上的移动，为了使焊料罐分别前进到引脚或从引脚离开，需要更长的时间来将THD焊接到电路板。因此，EP 3 153 270 A1提出使用至少两个焊料罐，该至少两个焊料罐分别在三个正交方向上被单独驱动，以提高焊接速度。然而，仍然存在这样的缺点，即当通过使用焊料罐将THD的引脚选择性地焊接到电路板上时，施加到引脚上的焊料量不能被精确地控制。

技术实现思路

[0009]因此，本公开的目的是克服现有技术的缺点，并提供一种先进的方法和设备，用于将具有插入通孔的引脚的电子部件焊接到具有通孔的电路板。此外，根据本公开的方法和设备还可用于混合封装电路板的制造。
[0010]该目的通过根据本专利技术的方法和设备来解决。该目的还通过根据本专利技术的计算机程序产品和计算机可读介质来解决。
[0011]根据本公开的方法通过将液化焊球施加特别是通过喷射到电路板上，来实现该目的，该电路板包括电子部件的引脚插入其中的通孔，使得液化焊球的一部分流入并填充引脚和通孔之间的环形间隙。因此，该方法可用于热临界电子部件。此外，不再需要焊料罐必须前进到引脚或从引脚离开，从而可减少将具有插入到通孔中的引脚的电子部件焊接到具有通孔的电路板所需的持续时间。此外，通过施加液化焊球，可适当地控制施加到通孔的焊料的量。需要注意的是，液化焊球的部分填充了环形间隙体积的至少70％，以保证引脚与通孔的适当接合。还需要提及的是，焊球的体积优选地大于环形间隙的体积，并且在液化焊料流入环形间隙之后，在通孔外部也存在焊料。在液化焊料填充环形间隙之后，该液化焊料固化并在引脚和通孔之间形成永久的导电接头。如上所述，液化焊球特别地被喷射到电路板上。在WO 02/28 588 A1中公开了一种用于施加、特别是喷射液化焊球的方法和装置。其内容在此引入作为参考。
[0012]根据本公开的一个方面，通孔的直径与通孔的深度的比率可在0.5至3的范围内。优选地，该比率可以是1。此外，通孔的直径可以是引脚直径的1.5倍至3倍。优选地，通孔的直径可以是引脚直径的2倍。此外，引脚在电路板表面上方的高度可以是0或等于或小于通孔直径的0.5倍。此外，通孔外部的焊料的基座的直径可以是通孔直径的1.5倍至2倍。最优选地，焊接后通孔的填充度可等于或大于在引脚和通孔之间形成的环形间隙的体积的0.7倍。利用上述参数，引脚和通孔之间的焊接头使得引脚和通孔的接触区域之间具有适当的机械强度和良好的电连接，这又可连接到电路板上的引线。
[0013]根据本公开的一个方面，在液化焊球的部分已经填充环形间隙之后并且在焊料凝固之后，可基于施加之前的液化焊球的预定总体积，通过测量通孔外部的凝固焊料的体积来确定环形间隙的填充度。优选地，通过使用三维图像处理来测量通孔外部的凝固焊料的体积。作为示例，可使用3D扫描仪、白光干涉仪或光场照相机来检测通孔外部的焊料的体积。通过从施加之前已知的焊球体积中减去测得的通孔外部的凝固焊料体积，可确定流入环形间隙的焊料体积。需要注意的是，需要从通过使用三维图像处理确定的体积中减去电路板上方的引脚的体积，以确定通孔外部的焊料的体积。此外，引脚和通孔的体积和尺寸是预先已知的，使得环形间隙的体积也可通过从通孔的体积中减去通孔内的引脚的体积来确定。因此，可通过将流入环形间隙的焊料的体积除以环形间隙的体积来确定环形间隙的填充度。因此，该方法能够现场检查焊接头的质量。因此，可减少引脚和通孔之间的导电接头
的质量检查的持续时间。相反，填充度通常通过使用X射线或横截面检查来确定。当使用回流焊接或波峰焊接时，诸如焊料罐，X射线和横截面检查是确定环形间隙填充度的唯一方法。因此，根据本公开的方法提供了节省时间和成本效率较低的质量检查，这使得能够检查更多的封装电路板，从而可提高整体生产质量。
[0014]根据本公开的一个方面，液化焊球可从与电路板的布置有电子部件的一侧相对的一侧施本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种用于将具有引脚(4)的电子部件(1)焊接到具有通孔(3)的电路板(2)的方法，其中所述引脚(4)插入到所述通孔(3)中，其特征在于液化焊球(5)被施加，特别是被喷射到所述电路板(2)上，使得所述液化焊球(5)的一部分流入并填充所述引脚(4)和所述通孔(3)之间的环形间隙。2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，在所述液化焊球(5)的所述部分已经填充所述环形间隙之后，基于施加之前的所述液化焊球(5)的预定总体积，通过测量所述通孔(3)外部的凝固焊料(8a)的体积来确定所述环形间隙的填充度。3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述液化焊球(5)从与所述电路板(2)的布置有所述电子部件(1)的一侧相对的一侧施加到所述电路板(2)上。4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，所述液化焊球(5)向下施加到所述电路板(2)上。5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，所述液化焊球(5)以倾斜角度(α)施加到所述电路板(2)上，其中所述倾斜角度(α)相对于所述电路板(2)优选地在30
°
至60
°
的范围内，并且更优选地为45
°
。6.根据前述权利要求3至5中任一项所述的方法，其特征在于，所述液化焊球(5)的施加方向指向所述通孔(3)，优选地指向所述引脚(4)离开所述通孔(3)的点。7.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，在施加所述液化焊球(5)之前，向固体焊球供应能量以产生所述液化焊球(5)。8.根据权利要求7所述的方法，其特征在于，所述能量是激光束(7)，优选地在200W至400W NIR的范围内，并且优选地供应20至4000ms范围内的时间。9.根据权利要求8所述的方法，其特征在于，在将所述液化焊球施加到所述电路板(2)上期间，特别是在所述喷射期间，所...

【专利技术属性】
技术研发人员：马蒂亚斯，
申请(专利权)人：派克泰克封装技术有限公司，
类型：发明
国别省市：