一种插件方法
【专利摘要】为克服现有PCBA组装技术中机械化自动插装元器件时因震动造成的PCBA可靠性缺陷以及易造成元器件脱落问题；或因弯脚而造成的空洞、虚焊等问题，本发明提供了一种PCB板或PCBA插件方法，包括采用插件机在PCB板或PCBA上插装元器件，其特征在于，所述PCB板或PCBA设置于弹性体上；所述弹性体的邵氏硬度为10?50，拉伸强度为5?40kg/cm2，断裂伸长率为300?700％，撕裂强度为5?30kg/cm。采用本发明提供的方法插装元器件时，可使元器件在不弯曲的状态下有效的定位于PCB板或PCBA上的通孔内，减少因元器件脚弯曲而造成的空焊、半焊等焊接品质问题。同时，上述弹性体可有效的吸收插件机碰撞PCB板或PCBA而产生的振动，避免因震动造成的PCBA可靠性缺陷以及元器件脱落。
【专利说明】一种插件方法
[0001]本申请以2015年I月19日提交的申请号为CN201510024606.3，名称为“一种插件方法”以及2015年2月10日提交的申请号为CN201510070500.7，名称为“一种插件方法”的中国发明专利申请为基础，并要求其优先权。
技术领域
[0002]本发明涉及一种插件方法。
【背景技术】
[0003]在电子制造业界，通孔焊接工艺历史悠久，其高强度的焊接可靠性是其他焊接工艺无法比拟与超越的，在电子产品制造工程中发挥着重要作用，是电子制造工艺中不可或缺的工艺之一。而将元器件插装到PCB(Printed Circuit Board，印制电路板)板是通孔焊接工艺中的一个关键步骤之一。
[0004]在整个的PCBA(Printed Circuit Board Assembly)装配过程中，通常都是在做完SMT(表面贴装技术，Surface Mount Technology)工艺后再做通孔焊接工艺。
[0005]以往的元器件插装都是通过人工来实现的，随着自动化程度的提高，采用机械化自动插装元器件逐步得到普及，同时大大提高了效率。
[0006]但是，在通孔焊接工艺的机械化自动插装元器件时产生的震动对SMT贴装好的元器件及PCB内部的精密线路造成严重的安全隐患，严重影响PCBA的可靠性，甚至使贴装好的元器件脱落。
[0007]为将元器件固定，常规的方法是将元器件脚顺着PCBA的焊接面进行弯曲，然而该方法极易对元器件孔壁的金属化层造成破坏，同时还易造成空洞、虚焊等一系列焊接品质问题。
【发明内容】
[0008]本发明所要解决的技术问题是针对现有技术中机械化自动插装元器件时易造成元器件脱落或空洞、虚焊的问题，提供一种插件方法。
[0009]本发明解决上述技术问题所采用的技术方案如下:
[0010]提供一种插件方法，包括采用插件机在PCB板或PCBA上插装元器件，所述PCB板或PCBA设置于弹性体上；所述弹性体的邵氏硬度为10-50，拉伸强度为5-40kg/cm2，断裂伸长率为300-700%，撕裂强度为5-30kg/cm。
[0011 ] 采用本发明提供的插件方法进行插件时，先将上述弹性体置于PCB板或PCBA的底部，然后采用插件机在PCB板或PCBA上进行自动插装元器件。此时，元器件针脚穿过PCB上的通孔插入PCB板或PCBA下方的弹性体上。
[0012]由于所述弹性体的邵氏硬度为10-50，拉伸强度为5-40kg/cm2，断裂伸长率为300-700%,撕裂强度为5-30kg/cm。此时，该弹性体可有效缓冲和吸收插件机所带来的的冲击力和震动，避免PCB板或PCBA出现明显震动，从而防止已插装好的元器件发生脱落。同时，由于该弹性体具有合适的力学性能，可使元器件的针脚稳定的插入弹性体内部，使元器件稳定的固定于弹性体上。此时，无需弯折元器件的针脚，可有效的避免在后续焊接过程中出现空洞、虚焊等问题。
[0013]在整个PCB的插件工序完成后，将PCB板或PCBA与弹性体分离，即可将元器件从弹性体内取出，同时元器件仍位于PCB板或PCBA的通孔内。最后可直接进入焊接工艺阶段。
【具体实施方式】
[0014]为了使本发明所解决的技术问题、技术方案及有益效果更加清楚明白，以下结合实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
[0015]本发明提供的插件方法包括采用插件机在PCB板或PCBA上插装元器件，所述PCB板或PCBA设置于弹性体上；所述弹性体的邵氏硬度为10-50，拉伸强度为5-40kg/cm2，断裂伸长率为300-700%，撕裂强度为5-30kg/cm。
[0016]本发明中，在PCB板或PCBA上插装元器件时所采用的插件机可以为本领域所常用的各种插件机，本发明中对插件机的具体种类和结构没有特殊限制，例如，插件机可采用如中国专利CN203206665U中所公开的插件机，也可采用中国专利CN104010449A所公开的插件机。
[0017]通常，插件机上具有用于放置PCB板或PCBA的平台。使用时，PCB板或PCBA放置于该平台上，插件机夹持元器件插入PCB板或PCBA上相应的通孔内。
[0018]根据本发明，先将弹性体设置于上述用于放置PCB板或PCBA的平台上，然后将PCB板或PCBA放置于该弹性体上即可。
[0019]本发明中，上述弹性体用于吸收插件机插件时带来的冲击和振动，避免已插装好的元器件脱落。同时，该弹性体供元器件的针脚插入，并可固定元器件，进一步避免元器件的脱落。
[0020]然而，如本领域技术人员所公知的，元器件插装与PCB板或PCBA的通孔内，在后续焊接过程中，元器件的针脚焊接固定于PCB板或PCBA上并与PCB板或PCBA上的相应线路导通。而元器件的针脚由特定材料制成，易弯折。若弹性体的力学性能不合适，不仅无法有效固定元器件，反而易使元器件针脚发生弯折而带来隐患。
[0021]为实现上述目的，
【申请人】通过大量实验研究元器件针脚力学性能后，根据元器件针脚力学性能特点，针对性的进行了大量实验发现，当弹性体的邵氏硬度为10-50，拉伸强度为5-40kg/cm2，断裂伸长率为300-700 %，撕裂强度为5-30kg/cm时，弹性体一方面可有效的起到缓冲和减震作用，另一方面可有效的固定元器件，避免针脚发生弯折。同时，具有上述力学性能的弹性体可反复多次使用，使用寿命长。
[0022]
【申请人】在实验中发现，若弹性体硬度过高，极易导致元器件无法有效插入弹性体或导致元器件针脚发生弯折。若弹性体硬度过低，将导致无法有效的固定元器件，元器件仍易脱落。
[0023]同时，若弹性体拉伸强度和撕裂强度过高，不利于元器件的插入及固定，反之，若弹性体的拉伸强度和撕裂强度过低，元器件在插入过程中易戳破弹性体，使元器件无法有效固定。
[0024]另外，若弹性体断裂伸长率过高，其缓冲和减震效果较差，同时不利于元器件的插入，反之，若弹性体断裂伸长率过低，其缓冲和减震效果同样较差。
[0025]本发明中，优选情况下，所述弹性体的针入度为3-8mm，更优选为所述弹性体的针入度为4-6mm。此时，弹性体可更有效的将元器件固定，并且具有较高的使用寿命。上述针入度可通过现有技术中常规方法测试得到，例如可通过GB/T 4509-2010规定的测试方法和相关标准进行测试。
[0026]根据本发明，为实现更好的缓冲、减震效果，且更利于对元器件的固定，优选情况下，所述弹性体的邵氏硬度为20-40，拉伸强度为10-30kg/cm2，断裂伸长率为400-600%，撕裂强度为10-20kg/cm。
[0027]本发明中，上述邵氏硬度、拉伸强度、断裂伸长率和撕裂强度均通过本领域常用的方法和标准测试得到，例如，按照ASTM D2240的标准测试邵氏硬度(单位为Aore A)，按照ASTM D412的标准测试邵氏硬度(单位为kg/cm2)，按照ASTM D412的标准测试邵氏硬度(单位为％ )，按照ASTM D624的标准测试邵氏硬度(单位为kg/cm)。
[0028]同时，由于在PCB板或PCBA上插装元器件时，元器件和PCB板或PCBA均为电器元件。为避免插装过程中产生的静电等因素对元器件产生负面作用甚至损伤，优选情况下，所述弹性体的电阻率为16-1O9 Ω.Mo
[0029]本发明中，上述弹性体的材质可采用现有技术中常规的各种，只需其力学性能满足前述条件即可，例如SEBS、SBS、EBS、尼龙、TPE、TPR、TPU、硅胶中的一种或多种。
[0030]如本领域技术人员所知晓的，同一种材质的弹性体，通过调整原料组成及成型工艺可对其力学性能产生不同影响，本领域技术人员可通过对原料组成及成型工艺的调整使弹性体的力学性能落入上述范围内即可。例如，可采用SEBS (氢化苯乙烯-丁二烯-苯乙烯嵌段共聚物)为原料。制备时，可先将原料在50°C的热风式料斗内干燥2-4h。然后进行注射成型，具体注射成型工艺条件可以为:进料端温度150-160°C，中段温度170-180°C，前段温度180-200°C，喷嘴温度180-200°C，模具温度30-40°C。注射成型时，注射压力根据不同的模具结构及产品形状尺寸而有所不同，一般而言，能使物料刚好平滑的填满模腔的压力即已足够。根据产品不同的尺寸和表面积，注射压力可调校在30-60bar。
[0031]根据本发明，对于上述弹性体的厚度没有特殊限制，在保证实现上述目的的前提下，较薄的厚度利于减小原料的消耗，从而降低成本。具体的，所述弹性体的厚度优选为1-6mmο
[0032]根据本发明，进一步的，为更好的将弹性体连同PCB板或PCBA固定于插件机的平台上，避免在插装元器件时，弹性体带动PCB板或PCBA在插件机的平台产生水平位移而影响插件操作。优选情况下，弹性体的下表面(与平台接触的表面)为光滑面，其具有非常低的表面粗糙度，利于弹性体在平台上的固定。同时，在插件操作完成后，为利于PCB板或PCBA与弹性体分离，优选情况下，弹性体的上表面(与PCB板或PCBA接触的表面)为毛面，具有相对较高的表面粗糙度。即，所述弹性体的上表面粗糙度大于下表面粗糙度。
[0033]通过上述方法完成插装元器件操作后，将PCB板或PCBA与弹性体分离即可。后续可按常规操作对PCB板或PCBA和插装于PCB板或PCBA上的元器件进行焊接即可。
[0034]以下通过实施例对本发明进行进一步的说明。
[0035]实施例1
[0036]本实施例用于说明本发明公开的插件方法。
[0037]采用SEBS弹性体，其邵氏硬度为10，拉伸强度为5kg/cm2，断裂伸长率为300 %，撕裂强度为5kg/cm，电阻率为16 Ω.M，针入度为4.2_。弹性体厚度为2_。
[0038]将上述弹性体置于插件机用于放置PCB板的平台上，然后将PCB板置于该弹性体上，并定位。启动插件机进行自动插件操作。
[0039]插件完成后，将弹性体与PCB板分离，观察元器件插装准确，元器件无脱落，元器件针脚无弯折。
[0040]实施例2
[0041]本实施例用于说明本发明公开的插件方法。
[0042]采用尼龙弹性体，其邵氏硬度为50，拉伸强度为40kg/cm2，断裂伸长率为700 %，撕裂强度为30kg/cm，电阻率为19 Ω.M，针入度为4.8_。弹性体厚度为4_。
[0043]将上述弹性体置于插件机用于放置PCB板的平台上，然后将PCB板置于该弹性体上，并定位。启动插件机进行自动插件操作。
[0044]插件完成后，将弹性体与PCB板分离，观察元器件插装准确，元器件无脱落，元器件针脚无弯折。
[0045]实施例3
[0046]本实施例用于说明本发明公开的插件方法。
[0047]采用SEBS弹性体，其邵氏硬度为20，拉伸强度为15kg/cm2，断裂伸长率为400%，撕裂强度为lOkg/cm，电阻率为18 Ω.M，针入度为4.5_。弹性体厚度为5_。
[0048]将上述弹性体置于插件机用于放置PCB板的平台上，然后将PCB板置于该弹性体上，并定位。启动插件机进行自动插件操作。
[0049]插件完成后，将弹性体与PCB板分离，观察元器件插装准确，元器件无脱落，元器件针脚无弯折。
[0050]实施例4
[0051]本实施例用于说明本发明公开的插件方法。
[0052]采用SEBS弹性体，其邵氏硬度为40，拉伸强度为30kg/cm2，断裂伸长率为600%，撕裂强度为20kg/cm，电阻率为17 Ω.M，针入度为4.2_。弹性体厚度为6_。
[0053]将上述弹性体置于插件机用于放置PCB板的平台上，然后将PCB板置于该弹性体上，并定位。启动插件机进行自动插件操作。
[0054]插件完成后，将弹性体与PCB板分离，观察元器件插装准确，元器件无脱落，元器件针脚无弯折。
[0055]对比例I
[0056]本对比例用于对比说明本发明公开的插件方法。
[0057]采用SEBS弹性体，其邵氏硬度为80，拉伸强度为5kg/cm2，断裂伸长率为300%，撕裂强度为5kg/cm，电阻率为16 Ω.Mo弹性体厚度为2_。
[0058]将上述弹性体置于插件机用于放置PCB板的平台上，然后将PCB板置于该弹性体上，并定位。启动插件机进行自动插件操作。
[0059]插件完成后，将弹性体与PCB板分离，观察元器件插装准确，元器件部分脱落，元器件针脚大量弯折。弹性体表面完好。
[0060] 对比例2
[0061 ] 本对比例用于对比说明本发明公开的插件方法。
[0062]采用SEBS弹性体，其邵氏硬度为2，拉伸强度为5kg/cm2，断裂伸长率为300%，撕裂强度为5kg/cm，电阻率为16 Ω.Mo弹性体厚度为2_。
[0063]将上述弹性体置于插件机用于放置PCB板的平台上，然后将PCB板置于该弹性体上，并定位。启动插件机进行自动插件操作。
[0064]插件完成后，将弹性体与PCB板分离，观察元器件插装准确，元器件部分脱落，元器件针脚无弯折。弹性体表面完好。
[0065]对比例3
[0066]本对比例用于对比说明本发明公开的插件方法。
[0067]采用SEBS弹性体，其邵氏硬度为10，拉伸强度为5kg/cm2，断裂伸长率为1000%，撕裂强度为5kg/cm，电阻率为16 Ω.Mo弹性体厚度为2_。
[0068]将上述弹性体置于插件机用于放置PCB板的平台上，然后将PCB板置于该弹性体上，并定位。启动插件机进行自动插件操作。
[0069]插件完成后，将弹性体与PCB板分离，观察元器件插装准确，元器件部分脱落，元器件针脚无弯折。弹性体表面完好。
[0070]对比例4
[0071 ] 本对比例用于对比说明本发明公开的插件方法。
[0072]采用SEBS弹性体，其邵氏硬度为10，拉伸强度为5kg/cm2，断裂伸长率为100 %，撕裂强度为5kg/cm，电阻率为16 Ω.Mo弹性体厚度为2_。
[0073]将上述弹性体置于插件机用于放置PCB板的平台上，然后将PCB板置于该弹性体上，并定位。启动插件机进行自动插件操作。
[0074]插件完成后，将弹性体与PCB板分离，观察元器件插装准确，元器件部分脱落，元器件针脚无弯折。弹性体表面完好。
[0075]对比例5
[0076]本对比例用于对比说明本发明公开的插件方法。
[0077]采用SEBS弹性体，其邵氏硬度为10，拉伸强度为60kg/cm2，断裂伸长率为300%，撕裂强度为50kg/cm，电阻率为16 Ω.Mo弹性体厚度为2mm。
[0078]将上述弹性体置于插件机用于放置PCB板的平台上，然后将PCB板置于该弹性体上，并定位。启动插件机进行自动插件操作。
[0079]插件完成后，将弹性体与PCB板分离，观察元器件插装准确，元器件部分脱落，元器件针脚部分弯折。弹性体表面完好。
[0080]对比例6
[0081 ] 本对比例用于对比说明本发明公开的插件方法。
[0082]采用SEBS弹性体，其邵氏硬度为10，拉伸强度为lkg/cm2，断裂伸长率为300%，撕裂强度为lkg/cm，电阻率为16 Ω.Mo弹性体厚度为2mm。
[0083]将上述弹性体置于插件机用于放置PCB板的平台上，然后将PCB板置于该弹性体上，并定位。启动插件机进行自动插件操作。
[0084]插件完成后，将弹性体与PCB板分离，观察元器件插装准确，元器件无脱落，元器件针脚无弯折。弹性体表面出现大量元器件针脚穿刺后产生的破损。
[0085]对比上述实施例和对比例可知，不同材质的弹性体，只需其力学性能满足本发明的要求，均可达到本发明的目的和效果。而若弹性体硬度过高，极易导致元器件无法有效插入弹性体或导致元器件针脚发生弯折。若弹性体硬度过低，将导致无法有效的固定元器件，元器件仍易脱落。
[0086]同时，若弹性体拉伸强度和撕裂强度过高，不利于元器件的插入及固定，反之，若弹性体的拉伸强度和撕裂强度过低，元器件在插入过程中易戳破弹性体，使元器件无法有效固定。
[0087]另外，若弹性体断裂伸长率过高，其缓冲和减震效果较差，同时不利于元器件的插入，反之，若弹性体断裂伸长率过低，其缓冲和减震效果同样较差。
[0088]以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，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改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
【主权项】
1.一种插件方法，包括采用插件机在PCB板或PCBA上插装元器件，其特征在于，所述PCB板或PCBA设置于弹性体上； 所述弹性体的邵氏硬度为10-50，拉伸强度为5-40kg/cm2，断裂伸长率为300-700 %，撕裂强度为5-30kg/cm。2.根据权利要求1所述的插件方法，其特征在于，所述弹性体的电阻率为106-1O9Ω.m03.根据权利要求1所述的插件方法，其特征在于，所述弹性体的针入度为3-8mm。4.根据权利要求1所述的插件方法，其特征在于，所述弹性体的上表面粗糙度大于下表面粗糙度。5.根据权利要求1所述的插件方法，其特征在于，所述弹性体的厚度为l_6mm。6.根据权利要求1-5中任意一项所述的插件方法，其特征在于，所述弹性体的邵氏硬度为20-40，拉伸强度为10-30kg/cm2，断裂伸长率为400-600%，撕裂强度为10_20kg/cm。7.根据权利要求6所述的插件方法，其特征在于，所述弹性体的电阻率为107-1O8Ω.Mo8.根据权利要求6所述的插件方法，其特征在于，所述弹性体的针入度为4-6mm。9.根据权利要求1_5、7、8中任意一项所述的插件方法，其特征在于，所述弹性体选自SEBS、SBS、EBS、尼龙、TPE、TPR、TPU、硅胶中的一种或多种。
【文档编号】H05K3/30GK106034384SQ201510109537
【公开日】2016年10月19日
【申请日】2015年3月13日
【发明人】严永农
【申请人】深圳市堃琦鑫华股份有限公司