本发明涉及一种通孔回流焊接方法，特别是一种通孔器件的焊料补偿式回流焊接方法。
背景技术：
随着电子产品向小型化、多功能和高性能方向的发展，印刷电路板组装形式发展为以表面贴装(smt)为主的装配方式。但是，由于产品固有强度、可靠性和适用性等因素的制约，产品中仍然会使用一定数量的通孔类插装器件，目前其采用的组装工艺方法通常是手工焊接或波峰焊接。
采用手工焊接，即将通孔器件插装在印刷电路板的孔内，翻转电路板，用电烙铁将其引脚焊接在电路板上，存在生产环节多、生产周期长和焊接质量不稳定等问题。
采用波峰焊接，一般要设计专用的波峰焊工装，将印刷电路板固定在该工装上，然后将通孔类器件插装在电路板孔内后，用工装固定通孔类器件和电路板，将装好的电路板随工装送入波峰焊炉内进行焊接，该焊接方法焊接效率低，焊接工装成本高，容易出现桥连等缺陷。
解决以上工艺难点的措施是采用通孔回流焊接技术：在进行通孔类器件的焊接时，预先将焊料丝印在通孔焊盘上，然后将通孔类器件插装后通过回流焊炉，熔化的焊料在表面张力的作用下流向浸润性良好的焊盘和通孔类器件的引线、电路板金属化通孔，并形成和手工焊接、波峰焊接相似的焊点，完成电连接点的互联。但是，通孔类器件的焊盘，除了有电路板上、下焊盘外，还有印制板厚度方向的通孔需要填满焊料，而且在元件引脚与印制板两面焊盘的交接处还要形成半月形的焊点，因此需要的焊料量约比表贴器件的焊料量多3～4倍，仅靠传统的模板窗口漏印的焊料量无法形成通孔类器件的理想焊点。
技术实现要素：
本发明的目的在于提供一种通孔类器件的焊料补偿式回流焊接方法，旨在解决上述现有技术中，通孔类器件手工焊接质量差、效率低的问题，并进一步发明通孔类器件回流焊接焊料补偿方式，解决通孔类器件回流焊接焊料不足的问题。
本发明一种通孔类器件的焊料补偿式回流焊接方法，其中，包括：
步骤一：根据印刷电路板插孔尺寸和通孔类器件插脚尺寸计算焊接焊点所需焊料量；
步骤二：根据通孔类器件插脚尺寸设计模板开口尺寸，对应通孔器件插孔区域的窗口厚度与其他区域的厚度一样，计算模板印刷焊料量；
步骤三：根据模板印刷焊料量与焊点所需焊料量计算所需补偿焊料量，设计焊片尺寸，焊片为环状，设有通孔；
步骤四：将印刷电路板基板用于插装通孔器件的表面朝上放置，将开设有窗口的模板放置在所述印刷电路板基板用于插装通孔器件的表面上，且所述窗口对齐并连通所述印刷电路板基板中用于插装通孔器件的插孔。
步骤五：利用印刷设备在所述模板上印刷焊料，焊料通过所述窗口进入所述印刷电路板基板中的插孔；
步骤六：将所述模板从所述印刷电路板基板上卸下，且将带有焊料的印刷电路板基板送入贴片设备，在所述窗口对应的焊料上贴装设有通孔的焊片，且所述通孔对齐所述印刷电路板基板中用于插装通孔器件的插孔；
步骤七：利用插装设备将通孔类器件的插脚插装于所述印刷电路板基板的插孔内，且通孔器件的插脚穿过所述焊片的通孔；
步骤八：将插装有通孔器件的印刷电路板基板送入回流焊设备中，对通孔器件的插脚处进行回流焊接。
根据本发明的一种通孔类器件的焊料补偿式回流焊接方法实施例，其中，所述通孔类器件回流焊接所需焊料量由以下公式计算而得：
vsp＝vtht+2×v1-v2
其中：vsp＝每个引脚所需焊料量；
vtht＝通孔内填充焊料量；
v1＝器件面焊角焊料量和底面焊角焊料量；
v2＝引脚体积。
根据本发明通孔类器件的焊料补偿式回流焊接方法的一实施例，其中，步骤一模板的窗口尺寸受所述通孔类器件插脚间距限制，模板印刷焊料量由以下公式计算而得：
vtp＝κ(v3+v4)
其中：vtp＝焊盘孔总漏印的焊料量；
v3＝焊盘表面漏印焊料量；
v4＝焊盘孔内漏印焊料量；
κ＝焊料中金属颗粒的体积分数。
根据本发明的一种通孔类器件的焊料补偿式回流焊接方法实施例，其中，步骤三所述通孔类器件回流焊接所需焊料量大于所述模板漏印的焊料量，需补偿的焊料量由以下公式计算而得：
vlp＝vsp-vtp
其中：vlp-＝需补偿的焊料量；
vsp＝每个引脚所需焊料量；
vtp＝焊盘孔总漏印的焊料量。
根据本发明的一种通孔类器件的焊料补偿式回流焊接方法实施例，其中，步骤2和步骤3，利用印刷设备在所述模板上印刷焊料；利用贴片设备在所述窗口对应的焊料上贴装设有通孔的焊片。
根据本发明的一种通孔类器件的焊料补偿式回流焊接方法实施例，其中，步骤4利用插装设备将通孔类器件的插脚插装于所述印刷电路板基板的插孔内，且通孔器件的插脚穿过所述焊片的通孔。
根据本发明的一种通孔类器件的焊料补偿式回流焊接方法实施例，其中，步骤5利用回流焊设备对通孔器件的插脚处进行回流焊接。
本发明还提供一种焊片，其放置在印刷电路板印刷的焊料表面上，所述印刷电路板基板中设有插装通孔器件的插孔，所述焊片中设有通孔，所述通孔对齐且连通所述插孔，
进一步地，所述焊片为环状，设有通孔；
进一步地，所述焊片能够灵活补偿所述通孔类器件回流焊接时的焊料量不足，焊片的尺寸由以下公式计算而得：
其中：h＝焊片的厚度；
vlp＝需补偿的焊料量；
d＝焊片的外径；
d＝焊片的内径。
本发明的通孔类器件的焊料补偿式回流焊接方法，利用焊片进行焊料补偿，解决了仅靠传统模板窗口漏印情况下通孔类器件回流焊接焊锡量不足的问题，并采用全自动的设备，完成通孔类器件的回流焊接，代替了手工焊接，操作简单，效率高，适合大批量产品生产，并保证了焊接质量。
附图说明
图1为本发明实施例提供的印刷电路板基板和模板配合的剖切示意图；
图2为本发明实施例提供的印刷上焊料后的印刷电路板基板的剖切示意图；
图3为本发明实施例提供的焊片贴装后的印刷电路板基板的剖切示意图；
图4为本发明实施例提供的插装有通孔元器件的印刷电路板基板的剖切示意图；
图5为本发明实施例提供的焊料补偿焊片的剖切示意图。
具体实施方式
为使本发明的目的、内容、和优点更加清楚，下面结合附图和实施例，对本发明的具体实施方式作进一步详细描述。
图1为本发明实施例提供的印刷电路板基板和模板配合的剖切示意图；图2为本发明实施例提供的印刷上焊料后的印刷电路板基板的剖切示意图；图3为本发明实施例提供的焊片贴装后的印刷电路板基板的剖切示意图；图4为本发明实施例提供的插装有通孔元器件的印刷电路板基板的剖切示意图；图5为本发明实施例提供的焊料补偿焊片的剖切示意图，如图1-5所示，本发明通孔器件的焊料补偿式回流焊接方法的一个实施例，用于军品行业的印刷电路板基板1上都具有用于陶瓷基通孔元器件的插孔2，为了便于在该类印刷电路板基板1上插装陶瓷基通孔元器件，从而实现将陶瓷基通孔元器件焊接在印刷电路板基板1上，本实施例中采用焊料补偿式通孔回流焊接，其具体的操作步骤如下：
步骤一：将印刷电路板基板1用于插装通孔元器件的表面正面朝上放置，将开设有窗口4的模板3放置在印刷电路板对应用于插装通孔元器件的表面上，且该窗口4对齐且连通印刷电路板基板1上的插孔2，保持窗口4与插孔2的对齐和连通，印刷电路板基板1上有多少个需要插装通孔元器件的插孔2，模板3上就相对应开设多少个相对应的窗口4。
步骤二：利用印刷设备在模板3上印刷焊料5，焊料5将会通过窗口4流入插孔2中，使得插孔2中和上表面填充有焊料5。
步骤三：将印刷电路板基板1上的模板3卸下，将带有焊料5的印刷电路板基板1送入贴片设备，利用贴片设备在印刷电路板基板1上的焊料5的表面贴装开设有通孔7的焊片6，且该通孔7对齐印刷电路板基板1上的插孔2，印刷电路板基板1上有多少个需要插装通孔元器件的插孔2，就相对应贴装多少个开设有通孔7的焊片6。
步骤四：将印刷电路板基板1用于插装通孔元器件的表面正面朝上放置，利用插装设备将通孔元器件8的插脚9插装到印刷电路板基板1的插孔2中，该插脚9依次穿过焊片6的通孔7和印刷电路板基板1的插孔2，并被焊料5所包裹。
步骤五：将已经插装好通孔元器件8的印刷电路板基板1送入回流焊设备中，对通孔元器件8的插脚9处进行回流焊接。
上述的通孔回流焊接方法借助设有通孔7的焊片6，轻松解决了仅靠传统模板窗口漏印情况下通孔类器件回流焊接焊锡量不足的问题，并且焊片6能够使用贴片设备自动化贴装，操作简单，效率高，适合大批量产品生产。
如图1至图5所示，对于一实施例，上述各部件以及各部件之间的关系限定如下：
通孔元器件8的插脚9直径a；
焊片6的外径d，焊片6内径d；
印刷电路板基板1上的孔盘外径为d1；
印刷电路板基板1上的插孔外径为d2；
印刷电路板基板1的厚度为h；
模板3的厚度为n；模板3上窗口4的长度l；模板3上窗口4的宽度l；
焊接后，插孔2内的焊料5提重100％，且孔盘焊接呈良好润湿状态，焊料5的爬升梯度近似呈45°。
焊料5从熔化到结晶形成固体，其体积变化近似80％。
本实施例中，将上述的已知条件整合，可以得到计算通孔元器件8的插脚9回流焊接所需焊料量的公式，具体如下：
vsp＝vtht+2×v1-v2
其中：vsp＝每个引脚所需焊料量；
vtht＝通孔内填充焊料量；
v1＝器件面焊角焊料量和底面焊角焊料量；
v2＝引脚体积；
可以得到模板3上窗口4印刷焊料量的公式，具体如下：
vtp＝κ(v3+v4)
其中：vtp＝焊盘孔总漏印的焊料量；
v3＝焊盘表面漏印焊料量；
v4＝焊盘孔内漏印焊料量；
κ＝焊料中金属颗粒的体积分数。
综上公式，可以得到环状补偿焊片6的厚度公式，具体如下：
其中：h为焊片的厚度；
vlp为需补偿的焊料量；
d为焊片的外径；
d为焊片的内径；
该焊片6的尺寸根据与之相关的多项数据计算得出，其使得通孔元器件8的插脚9焊点的形态精确控制，焊接的质量好。
如图1至图5所示，对于一实施例，
某一印刷电路板基板上要求焊接插脚间距2.54mm的通孔元器件，为了兼容其他表贴元器件，采用模板厚度1.5mm，采用焊料补偿式通孔回流焊接方法。具体实施过程是：
通孔器件插脚间距2.54mm，插脚直径0.4mm；印刷电路板基板上孔盘外径1.6mm，插孔外径0.9mm；为了防止模板印刷焊料桥连，模板窗口最大设计尺寸长2.3mm，宽1.9mm；环状焊片外径最大2.2mm，内径0.6mm。
计算通孔元器件每个插脚焊点所需焊锡体积vsp：
vsp＝vtht+2×v1-v2
vsp＝2.5277mm3
计算利用模板窗口印刷的焊料量vtp：
vtp＝κ(v3+v4)
v3＝2.3×1.9×0.15＝0.6555mm3
vtp＝0.8×(0.6555+1.2717)＝1.54176mm3
计算环状焊片厚度h：
计算得焊片厚度0.28mm，并将焊片编带包装，满足贴片设备贴装要求。
开始自动化焊接，先将印刷电路板基板用于插装通孔元器件的表面正面朝上放置，将开设有窗口的模板放置在印刷电路板对应用于插装通孔元器件的表面上，且该窗口对齐且连通印刷电路板基板上的插孔，保持窗口与插孔的对齐和连通。
利用印刷设备在模板上印刷焊料，焊料将会通过窗口流入插孔中，使得插孔中和上表面填充有焊料。
将印刷电路板基板上的模板卸下，将带有焊料的印刷电路板基板送入贴片设备，利用贴片设备在印刷电路板基板上的焊料的表面贴装开设有通孔的焊片，且该通孔对齐印刷电路板基板上的插孔，为了保证焊片的贴装精度，选择精确度0.05mm的贴片设备。
将印刷电路板基板用于插装通孔元器件的表面正面朝上放置，利用插装设备将通孔元器件的插脚插装到印刷电路板基板的插孔中，该插脚依次穿过焊片的通孔和印刷电路板基板的插孔，伸出所述印刷电路板基板的插孔1.0-1.5mm，并被焊料所包裹。
将已经插装好通孔元器件的印刷电路板基板送入回流焊设备中，对通孔元器件的插脚处进行回流焊接。
本发明的通孔类器件的焊料补偿式回流焊接方法，利用焊片进行焊料补偿，解决了仅靠现有的模板窗口漏印情况下通孔类器件回流焊接焊锡量不足的问题，并采用全自动的设备，完成通孔类器件的回流焊接，代替了手工焊接，操作简单，效率高，适合大批量产品生产，并保证了焊接质量。
以上所述是结合优选的实施例对本发明进行的详细描述，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修正等，它们都落入本发明的权利要求的保护范围之中。