加固计算机超高层高速背板线缆焊接方法研究

0引言

加固计算机高速背板通常通过线缆与外部单元进行连接,以实现电气设备内外部信号的联通功能。在线缆焊装过程中需要计算线缆芯线的布线长度,通常使用工艺布线样板测量、人工实物比对测量、仿真软件计算等方法。

1)工艺布线样板测量方法:首先需要准备等比例模型,然后在模型上规划线缆每根线芯走线路径,再确定并记录其长度,实物焊接中依此长度焊接。该方法需要先建模型,在产品量少或只有一台设备需要布线时,人力耗时成本较高。

2)人工实物比对测量方法:将线缆固定,然后将每根芯线依照走线路径预制成型,确定并记录好长度,再将芯线焊接在焊盘上。该方法预制成型耗时长,长度误差大。

3)仿真软件计算方法:利用软件建立仿真模型,依照布线规则完成每根芯线路径规划,通过软件工具可得到芯线长度。该方法需要先建立仿真模型,在外场维修时往往不具备条件,产品量少的情况下性价比不高。

在产线模式的生产中通常会采用模拟仿真软件来计算焊接线缆芯线长度,但在外场维修或改装中需要现场进行人工测量计算确定焊接线缆芯线长度。

加固计算机因其功能需要高速背板设计层数多、厚度较大,因此,在焊接过程中,手工焊接不能达到透锡要求。GJB要求焊接后PCB通孔焊点焊锡量填充要达到100%,使用一般的通孔回流焊接工艺时,模板印刷中漏印焊膏量较少,也无法形成良好的通孔焊点^[1—4]。

针对上述问题,本文提出了一种新的焊接线缆长度计算确认方法及超高层高速背板线缆通孔锡膏 充填焊接工艺方法。

1焊接线缆长度计算确认方法

1.1焊接线缆长度计算确认方法介绍线缆布线示意图如图1所示。

1)待焊连接器焊盘为阵列式分布,两个相邻焊点的间距设为R_L。线缆芯线走线路径中,折弯处均为直角,线芯直径误差不计。

2)把待焊连接器的焊盘放到一个坐标象限里,水平方向的坐标轴设为X,靠线缆最近的一列焊点的垂直方向的坐标轴设为Y。

3)确定一个已知点(Xc,Yd),c、d为已知量,分别是芯线焊点所在横坐标行数、纵坐标列数,靠近X轴的行为起始第一行,靠近Y轴的列为起始第一列。测量出已知点(Xc,Yd)至线缆绝缘层根部的布线距离,标记为L_xcyd。

4)通过已知点(Xc,Yd)计算出原点(X1,Y1)至线缆绝缘层根部的布线距离L_x1y1,公式为L_x1y1=L_xcyd— R_L(C—1)—R_L(d—1)。

5)焊盘上其他的点(Xe,Yf)至线缆绝缘层根部的布线距离即该点焊接芯线的线长,设为L_xeyf,公式为L_xeyf=L_xcyd—R_L(c—1)—R_L(d—1)+R_L(e—1)+R_L(F—1),e、F为变量。

1.2 具体实施例

具体实施例实物图如图2所示。

1)待焊连接器焊盘为阵列式分布,两个相邻焊点的间距经测量为2 mm。线缆芯线走线路径中,折弯处均为直角。

2)把待焊连接器的焊盘放到一个坐标象限里,水平方向的坐标轴设为X,靠线缆最近的一列焊点的垂直方向的坐标轴设为Y。

3)确定一个已知点(X3,Y1),3、1分别为芯线焊点所在的横坐标第三行、纵坐标第一列。测量出已知点(X3,Y1)至线缆绝缘层根部的布线距离为30 mm,标记为L_x3y1,L_x3y1=30 mm。

4)通过已知点(X3,Y1)计算出原点(X1,Y1)至线缆绝缘层根部的布线距离L_x1y1,即L_x1y1=30—2×(3—1)—2×(1—1)=26 mm。

5)计算焊盘上其他点例如(X5,Y1)至线缆绝缘层根部的布线距离,即该点焊接芯线的线长L_x5y1,算式为L_x5y1=26+2×(5—1)+2×(1—1)=34 mm。

6)依照步骤5)计算出其他待焊点线芯长度。

实施效果:预处理时能精准确定出所有芯线的长度,避免了长度计算不精准造成返工而导致的时间浪费及人工成本增加;可提前批量预处理,避免了因在底板上处理芯线产生多余物而造成的质量问题。

2线缆通孔锡膏充填焊接工艺方法

2.1线缆通孔锡膏充填焊接工艺方法介绍

先将PCB板焊接面对应的通孔封住,再通过注射器一类的推送容器充填工具在PCB板元件面对应通孔内填充满锡膏,将搪好锡的线芯插入对应通孔中,用锡箔胶带将线缆固定在PCB板上,用芯片返修站等加热设备对PCB板焊接面相应通孔进行单面加热再流焊。

下面根据附图和具体实施方式对方案作进一步的详细说明。

第一步:确定线缆以及对应的PCB板上的插件通孔JP1,如图3所示。

第二步:采取波纹纸粘贴的方式将PCB板焊接面JP1封住。线缆的线芯长度为3.3mm,PCB板厚为3.17 mm,JP1的通孔直径为0.7 mm。

第三步:选择注射针头外直径小于PCB通孔直径的注射器,将搅拌均匀的焊锡膏置入注射器内。注射针头外直径为0.3 mm,注射器容器外壁和针头外壁均设有刻度线,可计量锡膏耗用量,确定针头伸入通孔深度。

第四步:将注射器针头伸入PCB元件面JP1通孔中,针头伸入通孔深度为0.5 mm,将焊锡膏通过注射器推送入JP1通孔中,直至锡膏溢出面与通孔JP1元件面层水平,即可停止,如图4所示。

第五步:去掉封堵用的波纹纸,将线缆的线芯搪锡后插入PCB元件面插件通孔JP1中,并用锡箔胶带将线缆固定在PCB板上。

第六步:翻转PCB将焊接面朝上,通过芯片返修加热设备等对线缆对应的JP1焊接面通孔单面加热,如图5所示。

2.2 回流焊接工艺参数优化

设置各温区的温度值如表1所示。

焊接实测回流温度曲线如图6所示。插装元件焊接温度均超过230℃ ,回流焊接效果如图7所示。

焊接效果:回流焊接后对焊点质量进行了光学检查,如图8所示。可以看出通孔填充率达到100%,焊点润湿角<30°,焊接质量符合GJB要求。

3 结束语

本文提出了一种新的焊接线缆长度计算确认方法,解决了加固计算机超高层高速背板线缆长度测量精度不高、效率低的问题;并针对加固计算机高速背板设计厚度较大,且焊接后焊点焊锡量填充应达到100%的要求,开展了线缆通孔焊接工艺研究,采用锡膏充填焊接线缆通孔的工艺方法,解决了线缆焊接焊锡量不足、透锡不达标的问题,提高了焊接质量,保障了产品的可靠性。

[参考文献]

[1]张威,王春青,孙福江.钎料量对通孔再流焊焊点强度的影响规律[J].电子工艺技术,2004,25(1):17—19.

[2] RUTTER G,WEST D.Reflow soldering of through hole components[J].Electronic packaging & production,1997,37(8):99—100.

[3]董景宇.通孔再流焊技术[J].电子工艺技术,2004,25(5):205—207.

[4] ZHANGW,WANG C Q.Experimental study on the strength of alternative assembly and reflow technology [c]//HDP'02—IEEE Sympon High Density Pkg and component Failure Analysis in Electronics,2002.

2025年第1期第19篇