一种防连锡pcb板的制作方法

专利名称：一种防连锡pcb板的制作方法
专利说明 本实用新型涉及电子装联中的焊接技术，尤其涉及一种防连锡PCB板。在电子装联行业中广泛使用了插针连接器，现有技术中，2.0mm间距的插针连接器在波峰焊工艺尚不成熟，其原因在于PCB板上的焊盘设计采用了业界广泛使用的圆形焊盘设计。如

图1所示，为现有技术中2.0mm间距插针放置在焊盘内的示意图。在图中，插针为0.5mm×0.5mm方针，相邻插针的中心距离为2mm；圆形焊盘直径为50mil；插针的几何中心与圆形焊盘的几何中心重合，这样就使得相邻焊盘间的几何中心距离也只有2.0mm，由于焊点在最后成形时会受到焊锡润湿力和表面张力的影响，在波峰焊生产中连锡问题很严重，特别是插针连接器轴向与过波峰焊方向(图1中水平箭头的方向)垂直时几乎是100％连锡，严重影响了生产效率和焊接的可靠性，这里插针连接器轴向是指沿插针排列的长的方向(即图1中的竖直方向)。
另外，在细间距表面贴装引脚焊接工艺中(如回流焊)，当PCB板表面贴焊盘设计为常规对称形状时，则由于相邻焊盘距离近也同样存在容易连锡的问题。本实用新型要解决的技术问题是提供一种防连锡PCB板，在焊接过程中降低了连锡发生的可能性，提高了生产直通率和生产效率。
本实用新型是通过下面的技术方案来实现的一种防连锡PCB板，包括至少两个在过焊方向上排列，并嵌入在PCB板中的第一焊盘和第二焊盘，所述焊盘的几何中心与其对应插针的几何中心不重合。
本实用新型的进一步改进在于所述焊盘为椭圆形，所述椭圆形的短轴长度范围为45mil---70mil，其长轴长度范围为50mil---120mil。
本实用新型的进一步改进在于所述椭圆形焊盘的长轴所在的直线方向与过焊方向所成的角度为大于等于0度而小于90度。
本实用新型的进一步改进在于所述角度为45度。
本实用新型的进一步改进在于所述焊盘为长方形，所述长方形的短边长度范围为20mil---70mil，其长边长度范围为50mil---120mil。
本实用新型的进一步改进在于所述长方形焊盘的长边所在的直线方向与过焊方向所成的角度为大于等于0度而小于90度。
本实用新型的进一步改进在于所述角度为45度。
本实用新型的进一步改进在于还包括至少一块偷锡铜皮，其设置在过焊方向，距第二焊盘0.5mm---1.25mm处的PCB板上，所述偷锡铜皮的宽度为大于等于0.5mm。
本实用新型的进一步改进在于在所述焊盘间的PCB板表面涂有阻焊剂。
本实用新型的进一步改进在于所述阻焊剂为白色丝印油墨。
由于采用了以上的技术方案，焊盘的几何中心与插针的几何中心不重合，焊盘设计成椭圆形或者长方形，使得形成的焊点不再是常规的圆锥形，而是以椭圆形或者长方形为底面的非对称锥体，最后使得焊点预计成形的几何中心间距增加，降低了两个相邻焊点连锡可能性；本实用新型中，沿过焊方向，在PCB板上的焊盘后的合适距离处加上适当宽度的偷锡铜皮，能够去除连锡，提高了生产直通率和生产效率。此外，这种偏心焊盘技术可衍生出一种新的要求，即在距离一定的情况下，通过设计偏心焊盘，可以缩小插针中心间距。图1是现有技术中2.0mm间距插针放置在焊盘内的示意图。
图2是2.0mm间距插针放置在椭圆形焊盘内的示意图(一)。
图3是带有一块偷锡铜皮的PCB板的示意图(一)。
图4是带有一块偷锡铜皮的PCB板的示意图(二)。
图5是带有两块偷锡铜皮的PCB板的示意图。
图6是2.0mm间距插针放置在本实用新型焊盘内的示意图(二)。
图7是2.0mm间距插针放置在本实用新型焊盘内的示意图(三)。
以下结合附图和实施例对本实用新型进行进一步阐述以波峰焊为例，其焊接过程为生产时将插针放入PCB板上的焊盘孔中，然后将整块PCB板放在波峰焊设备的传送带上，通过传送带将插好元件的PCB板经过波峰炉，使PCB板底面、露出底面的元件引脚和熔融的焊锡接触，这时熔融的焊锡就填充在引脚与PCB底面焊盘之间及填充在焊盘孔中，当传送带继续移动时，这时已焊好的焊点就脱离锡炉的焊锡，经冷却后就形成了焊点。这里，传送带前进的方向即为过波峰焊方向。
为了更好地说明本实用新型的原理，在所举实例中，过波峰焊方向为所有图中出现的箭头所指的方向，插针连接器的轴向为竖直方向，这两个方向相互垂直。
如图2所示，图中有四个焊盘，分成两排，为了方便描述，四个焊盘分别记为第一焊盘a、第二焊盘b、第三焊盘c和第四焊盘d，其中，这四个焊盘都为椭圆形，有四根方形插针分别插在这四个焊盘内，焊盘与插针的几何中心都相互偏离，即不重合。图中椭圆的短轴长50mil，长轴长70mil，其中，lmil＝0.0245mm。插针为0.5mm×0.5mm方针，相邻插针的中心距离为2mm，考虑到焊盘有一定的宽度，第一焊盘a与第二焊盘b的最近距离取0.73mm，则第一焊盘a与第二焊盘b的几何中心距离大约为0.73+70×0.0245＝2.445mm，相对于现有技术的2.0mm来说，增加了0.445mm，从而降低了第一焊盘a与第二焊盘b之间产生连锡的几率，同理，第三焊盘c与第四焊盘d之间产生连锡的几率也会降低。
这里，椭圆形的短轴长度范围可以在45mil---70mil的范围内变化，其长轴长度也可以在50mil---120mil的范围内变化，同样能够降低产生连锡的几率。
为了使得去除连锡的效果更加明显，可以在沿过波峰焊方向，距第二焊盘b(或者第四焊盘d)0.5mm---1.25mm处的PCB板上设置有一块偷锡铜皮(即没有阻焊覆盖可直接上锡的铜皮)，该偷锡铜皮的宽度为大于等于0.5mm，具体参见图3。图中箭头的方向为过波峰焊方向。偷锡铜皮的作用原理是利用其焊锡润湿性好的特点，当粘连的焊锡在与润湿性好的偷锡铜皮接触后，焊锡会迅速在偷锡铜皮上润湿展开，从而使用粘连的焊锡被拉断，这样就避免了连锡。
同样，在保证焊盘的几何中心距离大于2mm的情况下，椭圆形焊盘的长轴所在的直线方向与过波峰焊方向所成的角度可以为大于0度而小于90度，也能够实现本实用新型的目的，如图4所示，图中箭头的方向为过波峰焊方向，椭圆形焊盘的长轴所在的直线方向与过波峰焊方向所成的角度为45度，在此种情况下，对减少连锡效果更明显。相对于椭圆形焊盘的长轴所在的直线方向与过波峰焊方向所成的角度为0度来说，角度为45度的方案前一焊点的插针尖与后一焊点的几何中心间的拖锡距离(如焊盘a中放置的插针的几何中心与焊盘b的几何中心的距离)增大了，这样连锡的几率也就更小了。
同时，偷锡铜皮也可以为两块，即采用分段式，这样设置有利于电气连接上的出线。如图5所示，图中箭头的方向为过波峰焊方向，PCB板上沿过波峰焊方向依次设置有第一块偷锡铜皮、第二焊盘b、第一焊盘a；同理，PCB板上沿过波峰焊方向依次设置有第二块偷锡铜皮、第四焊盘d、第三焊盘c。第一块偷锡铜皮与第二焊盘b之间的距离(或者第二块偷锡铜皮与第四焊盘d之间的距离)可以在0.5mm---1.25mm的范围内变化，且两块偷锡铜皮的宽度为大于等于0.5mm。
为了增加生产的灵活性，偷锡铜皮也可以放置在靠近焊盘a的PCB板上，即PCB板上放置有两个大块偷锡铜皮，具体参见图6，这样过波峰焊的方向既可以由右到左，也可以由左到右，图中用双箭头表示，假如过波峰焊方向是从左到右，则左边的偷锡铜皮起到偷锡的作用，而右边的偷锡铜皮不起到偷锡的作用；反之，假如过波峰焊方向是从右到左，则右边的偷锡铜皮起到偷锡的作用，而左边的偷锡铜皮不起到偷锡的作用。另外，关于偷锡铜皮与对应焊盘之间的距离和偷锡铜皮的宽度如前所述。
另外，将偷锡铜皮放在PCB板的过锡架上，并对应在PCB板上焊盘的后面，其作用原理与将偷锡铜皮直接置在PCB板上焊盘后面是一样的，这种设计便于无法更改PCB板上的焊盘设计或PCB上无法设置偷锡铜皮的情况。
在本实用新型中，除了把焊盘设计成椭圆形外，也可以是其他非标准椭圆，如将一个圆切开后分别向外平移，再将边线连起来所形成的形状，还可以设计成长方形，只要保证焊盘的几何中心与插针的几何中心不重合，两个焊盘的几何中心间距尽可能远离(在保证焊点强度的前提下)。如图7所示，图中箭头的方向为过波峰焊方向，长方形的长边所在的直线方向与过波峰焊方向平行，当然也可以有一定的夹角，即这两个方向所形成的角度可以大于0度而小于90度；长方形的短边长度范围为20mil---70mil，其长边长度范围为50mil---120mil。
另外，还可以在焊盘间的PCB板表面涂有阻焊剂，如白色丝印油墨或者其他颜色的丝印油墨；或者将阻焊去除，这里所说的阻焊剂去除，实际上就是指在PCB板制造时不在PCB表面涂覆阻焊剂，直接将PCB板的基材暴露出来，对减少锡珠残留及防止连锡产生有一定的作用，而且也便于人工检验识别，也是减少连锡的一种辅助形式。
当插针连接器的轴向与过波峰焊方向同向，则无需偷锡铜皮，可达到100％防连锡；这也是偏心焊盘偷锡的效果，在这种条件下偏心焊盘除了加大了并列焊点的几何中心距离(如焊盘a所形成焊点的几何中心和焊盘b所形成焊点的几何中心的距离)，同时也增大了前一焊点的插针尖与后一焊点的几何中心间的拖锡距离(如焊盘a中放置的插针的几何中心与焊盘c的几何中心的距离)，因此也就降低了连锡的几率；当插针连接器的轴向与过波峰焊方向垂直，根据以上原理进行合适的焊盘和偷锡铜皮设计，以及对波峰焊工艺的适当调整(如单波峰工艺比双波峰工艺就更能减少类似细间距插座的连锡几率)，例如是否使用单波峰或双波峰，以及调节链速，波峰高度，锡炉温度等常规波峰焊设备参数，也可以接近100％的直通率。
对于插针中心间距为不同距离的情况(大于2mm或小于2mm)，同样可以把PCB板上的焊盘设计成偏心焊盘，以达到减少连锡几率的作用。此外，采用这种偏心焊盘技术，还可以通过设计偏心焊盘，可以缩小插针中心间距。
另外，本实用新型也可以应用在表面贴装工艺，如回流焊中，把PCB表面贴焊盘设计为偏心状，同样可以减少连锡几率，增加焊点强度。
权利要求1.一种防连锡PCB板，包括至少两个在过焊方向上排列，并嵌入在PCB板中的第一焊盘(a)和第二焊盘(b)，其特征在于所述焊盘的几何中心与其对应插针的几何中心不重合。
2.根据权利要求1所述的一种防连锡PCB板，其特征在于所述焊盘为椭圆形，所述椭圆形的短轴长度范围为45mil---70mil，其长轴长度范围为50mil---120mil。
3.根据权利要求2所述的一种防连锡PCB板，其特征在于所述椭圆形焊盘的长轴所在的直线方向与过焊方向所成的角度为大于等于0度而小于90度。
4.根据权利要求3所述的一种防连锡PCB板，其特征在于所述角度为45度。
5.根据权利要求1所述的一种防连锡PCB板，其特征在于所述焊盘为长方形，所述长方形的短边长度范围为20mil---70mil，其长边长度范围为50mil---120mil。
6.根据权利要求5所述的一种防连锡PCB板，其特征在于所述长方形焊盘的长边所在的直线方向与过焊方向所成的角度为大于等于0度而小于90度。
7.根据权利要求6所述的一种防连锡PCB板，其特征在于所述角度为45度。
8.根据权利要求1至7任一所述的一种防连锡PCB板，其特征在于还包括至少一块偷锡铜皮，其设置在过焊方向，距第一焊盘(a)或者第二焊盘(b)0.5mm---1.25mm处的PCB板上，所述偷锡铜皮的宽度为大于等于0.5mm。
9.根据权利要求1至7任一所述的一种防连锡PCB板，其特征在于在所述焊盘间的PCB板表面涂有阻焊剂。
10.根据权利要求9所述的一种防连锡PCB板，其特征在于所述阻焊剂为有颜色丝印油墨。
专利摘要本实用新型公开了一种防连锡PCB板，涉及电子装联中的焊接技术。该PCB板，包括至少两个在过焊方向排列，并嵌入在PCB板中的第一焊盘(a)和第二焊盘(b)，所述焊盘的几何中心与其对应插针的几何中心不重合。所述焊盘为椭圆形，所述椭圆形的短轴长度范围为45mil－70mil，其长轴长度范围为50mil－120mil。所述椭圆形焊盘的长轴所在的直线方向与过焊方向所成的角度为大于等于0度而小于90度。本实用新型在焊接过程中降低了连锡发生的可能性，提高了生产直通率和生产效率。
文档编号H05K1/00GK2840593SQ20052006610
公开日2006年11月22日 申请日期2005年10月18日 优先权日2005年10月18日
发明者周文飞, 周保廷 申请人:艾默生网络能源有限公司