一种金属基板电路板焊接工装及其使用方法与流程

本发明属于电路板制造技术领域，尤其涉及一种金属基板电路板焊接工装及其使用方法。

背景技术：

在现有技术焊接工艺中，金属基板与印制板焊接，尤其是对于热容量大的金属基板焊接，一般采用预热台焊接效率低，质量难以控制。若采用回流焊接，能大大提高生产效率，提高焊接的可靠性，但在焊接我公司生产的一种电路板产品的过程中，存在以下几方面问题：

1.金属基板与印制板热膨胀系数不同，焊后印制板会出现翘曲现像。

2.与金属基板焊接的印制电路板：印制电路板由三块不同形状规格、不同厚度的印制板（2块25mil厚、1块10mil）组成，且在印制板两边只分布有13个安装用通孔，印制板中间部位无通孔，加上印制板自身有一定的翘曲度，通过焊接将金属基板与印制板结合为一个整体，如何保证三块印制板面能够在同一水平面上，焊后印制板整体与金属基板贴紧。

3.在金属基板与印制板焊接过程中助焊剂若挥发不完全，易产生气泡，使空洞几率提高，难以达到产品电气性能指标。此产品设计的可调元器件少，完全依靠pcb板上微带线的形状变化来保证电路的参数与性能，焊接时如产生空洞将会影响微带参数，频率越高影响越大。

4.由于焊锡片受热融化变薄，使得印制板与金属基板贴合不紧，造成焊接的可靠性差。

技术实现要素：

为解决上述问题本发明提供了一种金属基板电路板焊接工装。

本发明是通过如下技术方案实现的：

一种金属基板电路板焊接工装，包括垫板，垫板的大小与金属基板一致，垫板上还设与金属基板上的螺纹孔相对应的固定孔，每个固定孔上均设有弹簧螺钉；所述金属基板电路板焊接工装还包括有压板，压板底部固定有弹簧；所述垫板中间位置设有镂空部，金属基板上位于镂空部内的位置设有固定螺孔，压板通过螺钉固定在固定螺孔上，所述压板和金属基板之间设有中空的立柱，螺钉从立柱内穿过；立柱将压板支起一定高度，弹簧在压板压力的作用下，对垫板中部施加向下的弹力。

进一步的改进，所述垫板为合成石材料制成。

进一步的改进，所述垫板分为左垫板和右垫板两部分，右垫板的左侧有一缺口，缺口和左垫板配合形成镂空部。

进一步的改进，所述垫板上均匀分布有通气孔。

进一步的改进，所述压板上设有弹簧固定孔，所述弹簧固定孔上设有定位槽；压板上还通过螺钉固定有挡板，挡板上设有弹簧限位槽，定位槽和弹簧限位槽配合将弹簧固定在弹簧固定孔内；所述压板通过螺钉固定立柱。

进一步的改进，所述垫板上与压板底部的弹簧对应的位置设有弹簧限位孔。

进一步的改进，所述弹簧为4个，位于压板边缘位置；所述立柱为两个，固定于压板底部中间位置。

该种金属基板电路板焊接工装的使用方法，包括如下步骤：

步骤一）在金属基板上放置焊锡片，再将电路板放置在指定的焊接位置，使金属基板上的螺纹孔和电路板上的螺丝孔一一对齐；

步骤二）用校准后的力矩螺丝刀将垫板上的弹簧螺钉均匀紧固在金属基板上对应的螺纹孔内，使金属基板、焊锡片、电路板和垫板固定在一起；

步骤三）将立柱置于镂空部内，使用螺钉将压板与金属基板固定在一起，弹簧在压板压力的作用下，对垫板中部施加向下的弹力；

步骤四）将固定好的工装放入回流焊机内，焊锡片受热融化变薄，弹簧和弹簧螺钉自动调节紧固压力，将电路板与金属基板紧密结合，完成焊接。

进一步的改进，所述焊锡片的大小比电路板四周小1.5mm,厚度为0.5mm。

与现有技术相比，本发明具有以下优点：

弹簧螺钉可以通过自动调节压力达到印制板与基板紧密结合，在垫板中间部位上设计镂空槽，利用压板底部的弹簧向电路板中部施加向下的压力，以约束印制板形变。在工装垫板上配打多个通气孔，有利于助焊剂的挥发，达到减少焊接空洞气泡与提高了焊接质量的目的。焊接过程中焊锡片受热融化变薄，弹簧长度伸长自动加大紧固压力，将印制板与基板紧密结合，约束印制板形变，排出板间气泡，完成焊接作业，减少了气泡，提高了焊接质量，保证了印制板表面的平整度，达到设计要求的电气性能指标。

附图说明

图1为本发明的要加工的金属基板电路板示意图；

图2为左垫板示意图；

图3为右垫板示意图；

图4为弹簧螺钉图；

图5为压板示意图；

图6为挡板示意图；

图7为弹簧示意图；

图8为压板组装整件示意图；

图9为立柱示意图；

图10为本发明工装的使用示意图。

具体实施方式

实施例1

如图10所示的一种金属基板电路板焊接工装，此种工装要加工的金属基板电路板如图1所示，此种电路板产品要在金属基板8上焊接3块印刷电路板71、72和73，金属基板8四周设有用于固定电路板的螺纹孔。电路板71和72之间要安装场效应管，金属基板上在该处设有固定螺孔，用于固定场效应管。金属基板8起双重作用，既是产品材料用于与电路板7焊接一体的基板，又做为工装底板，用于垫板、压板组装整件的固定安装。

焊接工装包括垫板，垫板上均匀分布有通气孔。如图2、3所示，垫板分为左垫板1和右垫板2两部分，右垫板2的左侧有一缺口，缺口和左垫板1配合形成镂空部。垫板上设有与金属基板8上的螺纹孔相对应的固定孔，每个固定孔上均设有弹簧螺钉。如图4所示，弹簧螺钉为内六角螺钉，用0.3n.m力矩紧固螺钉，保证印制板整体受力均匀，设计弹簧能起到焊锡片受热融化变薄，自制弹簧螺钉的弹簧伸长，自动加压，使印制电路板与金属基板紧密结合。弹簧螺钉帽底部有卧槽，用于定位弹簧，防止弹簧顶端由于压力而变形。

由于对印制板与金属基板焊接的整个过程中，在封闭回流炉内焊接要经过十几分钟，最高温度要达到250℃左右，用金属材料做垫板，其热容量相对较大，致使炉温更加难以达到焊接温度；合成石具有高温不变形、隔热的特点，因此，选用合成石材料作为垫板的主材。

所述金属基板电路板焊接工装还包括有压板3，压板组装整件结构如图5-8所示，压板3的四周四个小孔用于安装2个挡板5，中心竖轴两孔用于将压板组装整件安装在金属基板8上。设计四个带有定位槽、底面有卧孔的通孔，用于定位弹簧4，防止弹簧4顶端由于压力而变形。挡板5结构如图3所示，两侧腰形长孔是固定挡板孔，中间两孔用于弹簧4定位后。定位槽和挡板上的长孔配合，卡住弹簧顶部的凸起部，防止弹簧4脱落。整个压板组件用螺钉安装完成后如图8所示。

压板3通过螺钉固定在金属基板8的固定螺孔上，所述压板和金属基板之间设有中空的立柱6（图9所示），螺钉从立柱6内穿过；立柱6将压板3支起一定高度，弹簧4在压板3压力的作用下，对垫板中部施加向下的弹力。

如图10所示，该金属基板电路板焊接工装的使用方法为：

步骤一）在金属基板8上放置焊锡片9，再将电路板71、72、73放置在指定的焊接位置，使金属基板上的螺纹孔和电路板上的螺丝孔一一对齐；

步骤二），放好两块垫板，用校准后的力矩螺丝刀将垫板上的弹簧螺钉均匀紧固在金属基板8上对应的螺纹孔内，使金属基板8、焊锡片9、电路板71、72、73和垫板1、2固定在一起；

步骤三）将立柱6置于镂空部内，对准固定螺孔；使用螺钉将压板3与金属基板8固定在一起，弹簧4在压板3压力的作用下，对垫板中部施加向下的弹力；

步骤四）将固定好的工装放入回流焊机内，焊锡片9受热融化变薄，弹簧4和弹簧螺钉自动调节紧固压力，将印制板71、72、73与金属基板8紧密结合，完成焊接。

本次设计的这种工装，在焊接印制板与金属基板过程中，可自动调节紧固压力保证焊接质量，达到产品电气性能指标的工装。在使用中自制弹簧螺钉可以通过弹簧伸缩力自动调节压力达到印制板与基板紧密结合，弹簧螺钉帽设计成内六角，可用校准后的力矩螺丝刀均匀紧固每个螺钉，使安装螺钉受力大小一致，整个印制板面受力均匀，印制板焊后能达到平整的目的。在垫板中间部位设计了安装弹簧孔，将压板组装整件，用2个柱支撑，利用安装场效应管的固定螺孔安装压板。通过压板组装整件压紧弹簧，使印制板1、2俩对接边中间部位受力压紧，约束印制板形变，保证了焊后印制板中间部位贴紧，组装的压板组装整件能减少每次组装的工时，提高生产效率；在工装垫板上配打蜂窝状小孔，有利于助焊剂的挥发，达到减少焊接空洞气泡与提高产品电气性能的目的；选用“焊锡片”代替“焊锡膏”，由于锡膏中助焊剂体积占50%，锡量越多，助焊剂量相应也越多，产生的空洞的几率就越大，因此采用锡膏焊接难以满足设计要求，使用焊锡片，能减少锡膏中助焊剂的比例，从而有效减少产品在焊接中因助焊剂挥发产生气泡造成空洞的几率，焊锡片设计大小比印制板四周小1.5mm,厚度0.5mm，既能保证焊接所用锡量，又能防止锡量过多流到金属基板四壁。

以上实施例仅用于说明本发明，但不用来限制本发明的范围，凡是依据本发明的技术实质对以下实例所作的任何简单修改、等同变化与修饰，均仍属于本发明技术方案的范围内。