賈成芬，申 勤

四川大學(xué)錦江學(xué)院機(jī)械工程學(xué)院，四川眉山 620860

隨著電子工業(yè)的飛速發(fā)展，高集成度、高裝配密度和多層化越來越要求印制板的變形量越小越好，但印制板波峰焊后會(huì)出現(xiàn)不同程度的曲翹變形，印制板曲翹變形會(huì)引起焊點(diǎn)、元器件引線受力，嚴(yán)重的可能造成元器件殼體開裂、印制板插頭接觸不良、印制線斷裂等缺陷，給產(chǎn)品帶來嚴(yán)重的安全因隱患，圖1為印制板變形導(dǎo)致的元件殼體開裂。雖然從工藝角度可以采取一些措施來避免印制板變形，例如：印制板裸板預(yù)烘除潮、波峰焊前預(yù)熱、設(shè)置合理的波峰焊溫度等，這些工藝方法從一定程度上避免了印制板波峰焊后變形，但對(duì)于那些面積大、厚度薄、元器件分布不均勻的印制板，這些工藝方法就又顯得無能為力了。

0 引言

目前行業(yè)中采取的有效控制印制板波峰焊變形的方法主要有合成石托板法、焊接后工裝板熱矯正法和工裝夾具夾持法。托板法具有低熱傳導(dǎo)性、不易沾錫、可進(jìn)行精密加工等優(yōu)點(diǎn)，但同時(shí)又具有通用性差、生產(chǎn)周期長、成本高的缺點(diǎn)；熱矯正法是在焊接后使用校正模具對(duì)曲翹變形印制板進(jìn)行高溫矯正 ，此方法具有降低產(chǎn)品可靠性的致命弱點(diǎn)。而工裝夾具夾持法則具有成本低廉、使用方便、防變形效果好的特點(diǎn)。

1 工裝夾具的設(shè)計(jì)與生產(chǎn)

1.1 設(shè)計(jì)思路與指標(biāo)

全套印制板波峰焊防變形工裝包括：兩端夾持工裝、兩側(cè)夾持工裝、T型槽工裝和過橋工裝，工裝結(jié)構(gòu)示意圖見表1。

兩端夾持工裝及兩側(cè)夾持工裝的開槽深度為3mm～5mm（根據(jù)印制板工藝邊寬度微調(diào)），開槽厚度比印制板厚度厚0.2mm～0.5mm，兩端夾持工裝長度比印制板寬度稍短、兩側(cè)夾持工裝長度比印制板長度稍短，以留出兩側(cè)夾持工裝及T型槽工裝（兩端夾持工裝）的夾持范圍。同樣，T型槽工裝內(nèi)側(cè)開槽深度為3mm～5mm，厚度比印制板厚度厚0.2mm～0.5mm，T型槽開槽深度及寬度以能順暢放入M3方形頭螺釘為宜，T型槽工裝長度比印制板長度稍短。而過橋工裝的長度應(yīng)根據(jù)印制板寬度及T型槽工裝中間槽的開口位置具體確定，高度則應(yīng)比印制板元件面裝焊最高高度高20mm左右，中間部分還可銑出合適長度、寬度為5.5mm左右的矩形條，以便加裝螺釘加固過橋工裝，起到更好的防止印制板波峰焊變形的作用。另外，兩端工裝應(yīng)高于印制板焊接面不超過1mm，以避免焊點(diǎn)的“陰影效應(yīng)” ；同時(shí)兩側(cè)夾持工裝與波峰焊鏈條接觸部分應(yīng)銑掉1mm，以便印制板被很好的固定。

表1

1.2 夾具的材料及加工方法

在夾具的生產(chǎn)材料上，經(jīng)過反復(fù)比較鈦合金、鋁合金、不銹鋼等金屬材料的優(yōu)缺點(diǎn)，最終選用了質(zhì)量輕、不沾錫、成本低的鈦合金（2A12 T48）。

至于夾具的加工，最終我們采用了加工后變形小、加工成本相對(duì)較低的線切割法進(jìn)行加工。

1.3 工裝使用方法

在實(shí)際印制板波峰焊前，對(duì)于變形量較小的印制板采用兩端夾持工裝進(jìn)行夾持，既可以防止印制板變形，也能起到擋錫作用；變形量大的印制板采用兩端及兩側(cè)夾持工裝進(jìn)行夾持；而對(duì)于變形量大且中部有安裝孔的印制板則還要采用兩側(cè)T型槽工裝和過橋工裝，使用時(shí)將過橋工裝的兩端面固定到兩側(cè)T型槽工裝的T型槽上，同時(shí)利用過橋中部的矩形條，用螺釘將過橋與印制板中部的安裝孔進(jìn)行連接，從而起到加固過橋的作用。

另外，當(dāng)印制板波峰焊接完成后從波峰焊鏈條上取下后，要放置在平整的工作臺(tái)上，待印制板自然冷卻后再取下防變形工裝。

1.4 使用效果

為了驗(yàn)證工裝夾具的防變形效果，我們選取了3塊以往波峰焊變形較為嚴(yán)重的雙面印制板（變形量在2.0%～2.3%）利用全套的夾持工裝夾持后按圖1所示工藝流程進(jìn)行了波峰焊。

圖1

波峰焊后焊點(diǎn)質(zhì)量合格，印制板目測(cè)平整，基本無曲翹變形，用塞規(guī)測(cè)得的印制板對(duì)角線方向的變形量分別為0.20%、0.27%和0.32%，變形量明顯比沒有使用夾持工裝夾持小很多

另外，為驗(yàn)證采用工裝夾具夾持法波峰焊后印制板的可靠性與穩(wěn)定性，我們對(duì)產(chǎn)品進(jìn)行了溫循試驗(yàn)和振動(dòng)試驗(yàn)。表2為試驗(yàn)板檢驗(yàn)結(jié)果。

表2

焊接質(zhì)量 目測(cè)為主，對(duì)有疑問的焊點(diǎn)、印制線采用三維視頻顯示儀光學(xué)放大50倍以上微觀檢查。焊點(diǎn)質(zhì)量良好，與試驗(yàn)前狀態(tài)無區(qū)別。印制線情況 無斷裂、起翹現(xiàn)象，狀態(tài)良好。元器件情況 狀態(tài)良好，無異常。曲翹變形量按GB/T4677-2002“印制板測(cè)試方法”對(duì)試驗(yàn)板用塞規(guī)測(cè)量變形量。變形量分別為0.20%、0.27%和0.32%，與試驗(yàn)前狀態(tài)一致。

檢驗(yàn)結(jié)果證明：試驗(yàn)板經(jīng)過溫循、振動(dòng)試驗(yàn)后，焊接質(zhì)量、印制線情況、元器件情況及曲翹變形量試驗(yàn)前狀態(tài)一致，無異常。

2 結(jié)論

由此可見，使用夾持工裝夾持印制板進(jìn)行波峰焊，能夠有效避免印制板的變形，同時(shí)工裝夾具的制造成本也較為低廉，且使用起來也較為方便，可以說工裝夾具夾持印制板進(jìn)行波峰焊是一種經(jīng)濟(jì)有效的防止印制板波峰焊變形的方法。

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