步:设计准备与数据分析这是治具的“蓝图规划”阶段,至关重要。
获取设计文件:从客户或研发部门获取的PCB设计文件,包括Gerber文件、PCB位号图、CAD结构图和拼板图。
DFM(可制造性分析):
识别需要焊接的插件元件和需要保护的敏感区域(如底部的贴片元件、金手指、测试点)。
预判焊接难点,例如高大元件(如变压器、电解电容)可能引起的“阴影效应”,并在设计时提前规划解决方案。
第二步:CAD设计这是治具的“灵魂设计”阶段,通常在专业软件(如AutoCAD、SolidWorks)中完成。
建立治具框架:根据PCB尺寸和波峰焊设备的轨道要求,设计治具的外形和支撑结构。
设计定位系统:
定位孔与定位销:利用PCB上的工艺定位孔,在治具上设计安装定位销的孔。通常采用“一圆一方”的菱形销或不同直径的销子,实现防呆(防错)功能。
精度要求:定位销与PCB孔的配合间隙需严格控制在0.05mm ~ 0.1mm以内,确保PCB位置无误。
设计开窗与遮蔽:
开窗:在需要焊接的插件元件焊盘处进行开窗。窗口大小通常比焊盘单边大0.5mm ~ 1.0mm,以确保焊盘充分暴露于锡波。
遮蔽:将所有需要保护的贴片元件、金手指等区域,用治具材料完全覆盖,防止锡水流入。
设计压紧系统:
设计压条、压块或弹簧压片等机构,将PCB牢固地压在治具上,防止其在锡波冲击下浮起或移位。压点必须避开元件本体。
焊接工艺优化设计:
导流槽/导流孔:在高大元件的进锡方向,设计导流结构,引导锡波流动,消除阴影效应,防止虚焊、漏焊。
排气孔:在元件引脚密集区域设计小孔,帮助助焊剂和空气排出,减少锡珠和气孔的产生。
第三步:CAM编程与CNC加工这是将“数字模型”转化为“物理实体”的精密制造阶段。
CAM编程:将设计好的CAD文件(如DXF/DWG)导入CAM软件,生成CNC机床能识别的加工程序(G代码),设定刀具路径、转速、进给率等参数。
CNC数控加工:
将选定的合成石板材固定到CNC加工中心上。
机床根据程序,自动进行精密铣削、钻孔、切割,一次性完成治具的外形、开窗、槽位等所有特征的加工。
这是保证治具高精度的核心环节。
第四步:后期处理与组装去毛刺:手工清理所有CNC加工后产生的毛刺和碎屑,确保所有边缘光滑,防止刮伤PCB或影响锡流。
组装:安装定位销、压紧机构、弹簧等所有金属配件。
清洁与标识:使用气枪和酒精彻底清洁治具。在治具上刻印或粘贴性标识,包括产品型号、版本号、制作日期等。
第五步:试炉与验收(最终验证)这是验证治具是否合格的“大考”。
适配性检查:将真实的PCB放入治具,检查定位是否、压合是否紧密、有无元件干涉。
波峰焊试炉:将装配好治具和PCB的载具,实际通过波峰焊生产线。
检查焊接质量:观察是否有连锡、虚焊、漏焊。
检查保护效果:确认贴片元件、金手指等是否被完美保护,无沾锡。
检查治具本身:治具在经过高温后是否有变形、开裂、严重沾锡。
调整与优化:根据试炉结果,对治具进行微调(如修改导流槽),直至焊接效果达到理想状态。
核心要点与注意事项材料选择:治具主体必须使用高品质合成石,因其耐高温、防静电、热变形小、不沾锡。金属配件需使用不锈钢和耐高温弹簧。
精度是生命:加工的精度直接决定了焊接的质量和一致性。
防呆设计:必须确保PCB只能以正确的方向放入,避免生产事故。
可维护性:治具应设计得便于清洁和更换易损件(如定位销)。
总结而言,一个高质量的波峰焊治具,是精密机械设计、材料科学与焊接工艺知识的完美结合。它不仅是承载PCB的托盘,更是保障生产效率和产品良率的关键工装。