CN101286593B - 超声波钎焊铝线卷及其制造方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种超声波钎焊铝线卷及其制造方法，本发明利用超声波钎焊方式在线的表面形成镀金属，提高线与印刷电路板铜箔之间的焊结合力并确保导电特性，省略焊接的前处理工序并提高工作率和生产率，可以防止因使用助焊剂(Flux)而造成的环境污染。本发明的超声波钎焊铝线卷，在铝线的表面形成了绝缘用涂覆物质的铝线卷，将在铝线卷末端清除了上述涂覆物质的线末端浸渍到施加了超声波的焊料箱内进行超声波钎焊并形成焊料镀金层。

Description

超声波钎焊铝线卷及其制造方法

技术领域

本发明涉及一种超声波钎焊铝线卷及其制造方法，更详细地，本发明利用超声波钎焊(soldering)方式在线的表面形成焊料(solder)镀金属，提高线与印刷电路板铜箔之间的焊接结合力并确保导电特性，省略焊接的前处理工序并提高工作效率和生产率，可以防止因使用助焊剂(Flux)而造成的环境污染。

背景技术

一般来说，印刷电路板(PCB：Printed Circuit board)是将微米厚的电解铜箔板均匀而坚固地粘附到塑料积层板上制成的覆铜箔层压板作为其材料，在该板上面印出所需布线图形的电阻(resistor)，再通过蚀刻除去不必要的铜箔，然后使用溶剂或碱液溶解上述电阻，即可制成具有一定图案的印刷电路板。

为了在上述印刷电路板上形成特定电路，把各种形态的电子零件或电子元件贴附在基板的特定位置上，或者插入到特定位置的孔后再通过焊接方式把上述零件或元件的引脚形成电连接并牢牢地固定住。

线卷可以适用于变压器、噪音过滤器或各种电子零件，线卷的末端也被插入印刷电路板上并进行焊接。考虑到单价、导线性及重量等因素，线卷内部的线逐渐地用铝代替了铜。

由于铝线和印刷电路板铜箔特性相异而出现不易焊连接的现象，为了在焊接时提高其粘合力而需要使用助焊剂，然而助焊剂的使用却会带来环境污染并导致铜箔变形，从而增加了焊接不良率。

虽然也可以在线上进行电镀，但是由于还是要使用大量化学药品，因此仍然会引起环境污染。

因此，把含铜量较多的连接引脚压接到铝线卷的末端后，把上述连接引脚插入到印刷电路板并进行焊接，但其作业工序复杂，需要较多的时间与费用。

本发明要解决的技术问题

为了解决上述问题，本发明提供一种超声波钎焊铝线卷及其制造方法，其目的在于，利用超声波钎焊方式在线的表面形成镀金属，提高线与印刷电路板铜箔之间的焊接结合力并确保导电特性，省略焊接的前处理工序并提高工作率和生产率，可以防止因为使用助焊剂(Flux)而造成的环境污染。

本发明的另一个目的在于，在线的表面形成各种形态的凹槽并在线的表面牢固地形成焊料镀金层。

发明内容

为了实现前述目的，本发明的超声波钎焊铝线卷制造方法包括如下步骤：第一步骤，清除在铝线表面涂覆的绝缘物质的铝线卷末端的涂覆物质；第二步骤，把清除上述涂覆物质的线末端浸渍到施加了超声波的焊料箱内进行超声波钎焊并形成焊料镀金层。

附图说明

图1是本发明超声波钎焊铝线卷制造方法的示意图。

图2是使用本发明的旋转体清除涂覆物质并同时形成凹槽的状态图。

图3是使用本发明的剪切体清除涂覆物质并同时形成凹槽的状态图。

图4是本发明一实施例的超声波钎焊铝线卷斜视图。

图5是本发明的清除涂覆物质并在线表面形成凹槽的铝线卷的立体图。

图6是本发明的清除涂覆物质并在线表面形成另一形态凹槽的铝线卷的立体图。

图7是本发明一实施例的超声波钎焊铝线卷被焊接到印刷电路板上的立体图。

附图编号说明

10：线卷              11：线

12：涂覆物质          13a，13b：凹槽

20：焊料镀金层        30：旋转体

31：旋转              32：连接部

40：剪切体            41：切刃

42：突起              51：焊料

具体实施方式

下面参照附图和实施例对本发明进行进一步说明。在说明本发明时，如果对公知的相关内容或功能做具体说明可能混淆本发明的要旨，则将省略其详细说明。

根据本发明优先实施例的超声波钎焊铝线卷制造方法，本发明包括下列步骤：第一步骤(S10)，如图1所示的清除线卷(10)末端的涂覆物质(12)；第二步骤(S20)，对已清除了涂覆物质(12)的线(11)末端进行超声波钎焊并形成焊料镀金层(20)。

在第一步骤(S10)中，清除涂覆着珐琅或环氧树脂等绝缘物质的线卷(10)末端的涂覆物质(12)，虽然可以通过人工方式用刀清除涂覆物质(12)，但不适合批量生产，应该使上述工序机械化。

如图2所示，把旋转刃(31)置于线卷(10)的外周缘上，使安装了旋转刃(31)的旋转体(30)进行旋转运动，同时使线卷(10)或旋转体(30)沿着长度方向移动并清除线卷(10)上的涂覆物质(12)(S11a)。

旋转体(30)结合了至少一个以上的连接部(32)，连接部(32)的一端具有旋转刃(31)。为了在清除涂覆物质(12)的同时给予线卷(10)一定程度的支持，应该在旋转体(30)上配置3个连接部(32)与旋转刃(31)。随着旋转体(30)的旋转速度逐渐增加，以连接点(33)为基准结合在旋转体(30)上的连接部(32)的另一端将受到圆心力的作用逐渐远离旋转中心，相反旋转刃(31)则逐渐接近旋转中心并更深入地清除涂覆物质(12)。

此时，配置了旋转刃(31)的旋转体(30)将随着旋转运动清除线卷(10)的涂覆物质(12)，清除了涂覆物质(12)的线(11)末端则沿着外周缘自然地形成环或螺旋形的凹槽(13a)，凹槽(13a)以连续或间歇方式沿着线(11)的外周缘形成。形成在线(11)末端的凹槽(13a)使其表面积增加并大幅度地改变接触角，从而提高浸润性(wettability)，使得通过超声波钎焊工艺在线(11)形成的焊料镀金层(20)更加坚固，进一步增强了电气性与机械性的连接。

此外，对于已清除涂覆物质(12)的线(11)末端上的凹槽(13a)，考虑到其深度与幅度以及浸润性与结合性，对于旋转体(30)的旋转速度沿着线(11)的长度方向重新进行各种调整，可在旋转体(30)上形成微小凹凸使清除涂覆材料的线(11)表面形成微小的凹槽(13a)。

在线卷(10)末端清除涂覆物质(12)的其它方法为，如图3所示，配置线卷(10)的外周缘形成突起(42)的切刃(41)，形成切刃(41)的剪切体(40)或线卷(10)往长度方向移动并清除线卷(10)的涂覆物质(12)(S11b)。

剪切体(40)可以上下或左右分离，在分离的剪切体(40)内部具有形成有突起(42)的切刃(41)。优选地，切刃(41)应具有多个突起(42)，分离剪切体(40)后切刃(41)位于线卷(10)上并牵引剪切体(40)或线卷(10)，就能在已清除了涂覆物质(12)的线(11)末端沿着线(11)的长度方向形成直线型凹槽(13b)。

把剪切体(40)或线卷(10)牵引一定长度后，旋转线卷(10)后重新牵引，就能使直线型凹槽(13b)沿着线卷(10)的长度方向呈间歇性且互相错开的形状，可以通过多个细微突起(42)在线(11)的表面上形成细微的凹槽(13b)。

如前所述，在线(11)末端形成的凹槽(13b)可以改变表面积与接触角并提高可浸润性，使得通过超声波钎焊工艺在线(11)上形成的焊料镀金层(20)更加坚固。

如前所述，虽然可以在清除线卷(10)上的涂覆物质(12)的同时形成凹槽(13a，13b)，但也可以在清除了涂覆物质(12)后再通过另外的步骤形成凹槽。而且除了上述的凹槽(13a，13b)形态外，也可以采取各种形态。

在执行第二步骤(S20)之前，为了防止已被清除的涂覆物质(12)或污染物质等物附在线(11)上，可附加，在执行清除涂覆物质(12)的第一步骤(S10)时向线(11)末端喷射高压空气或者在第一步骤(S10)完毕后向线(11)末端喷射高压空气的第三步骤(S30)。

另外，代替喷射高压空气，可包含，在执行清除涂覆物质(12)的第一步骤(S10)时从线(11)末端吸收被清除的涂覆物质(12)或者在第一步骤(S10)完毕后从线(11)末端吸收被清除的涂覆物质(12)的第四步骤(S40)。

第二步骤(S20)将在清除了涂覆物质(12)的线(11)末端形成焊料镀金层(20)，把线(11)末端浸渍到施加了超声波的焊料箱(solder tank)里，就能通过超声波能量把焊料涂覆到线(11)的表面上。此时，储存在焊料箱里的焊料用于钎焊用途，属于熔融点较低的钎焊用合金，一般使用的是以锡为基底并加入铜后形成的合金，可以各种比例进行混合，63％Sn-37％Pb合金的熔融温度大约是183℃。

钎焊时施加超声波振动可以增加焊料箱内部焊料与线(11)之间的机械摩擦并出现局部性的焊料能量上升，同时清除线(11)上的杂质，提高焊料与线(11)表面之间的浸润性，即使不使用作为焊接的一般前处理工序的利用助焊剂去除杂质及提高粘附性的步骤，也能得到良好的焊料镀金层状态，防止了助焊剂所引起的环境污染的同时，还可以通过简单的工序进行焊接。尤其是当线(11)表面上形成了各种形态的凹槽(13a，13b)时，由于浸润性提高从而在线(11)表面形成更好的焊料镀金层(20)。

上述超声波钎焊采取的是利用焊料的无电解镀金方式，其效果比电镀方式更紧密并随着超声波钎焊的处理时间形成各种厚度，但大约具有15～35μm的均匀厚度。而且线(11)的表面上形成凹槽时，通过超声波钎焊形成的焊料镀金层(20)也会留下与凹槽相应的形状。铝线(10)由于与焊料及印刷电路板铜箔之间互不相同的特性而不易进行焊接情况，可以通过线(10)表面上的焊料镀金层(20)加以改善。

通过上述制造方法制造的本发明超声波钎焊铝线卷，如图4所示线卷(10)的铝线(11)表面涂覆着绝缘用涂覆物质(12)，其特征在于，将已清除了线卷(10)末端涂覆物质(12)的线(11)末端浸渍到施加了超声波的焊料箱内进行超声波钎焊并形成焊料镀金层(20)。

线(11)末端可以形成各种形态的凹槽，最好在涂覆物质(12)的清除过程中自然地在线(11)表面形成凹槽，因此可以如图5及图6所示沿着线(11)的外周缘形成环或螺旋形的凹槽(13a)，或者沿着线(11)的长度方向形成直线型凹槽(13b)。

由于清除了涂覆物质(12)的线(11)表面上通过超声波钎焊工艺生成了焊料镀金层(20)，如图7所示，将线卷(10)插入印刷电路板(50)并坚固地焊接。此时，不必为了克服铝线(11)与印刷电路板(50)铜箔之间相异的材料特性所造成的焊接不良现象而额外地使用连接引脚结合线(11)的末端。

集成度越高的电子元件，其元件内部的信号处理会利用低电压处理，因此输入/输出外部与内部信号的线(11)末端之导电特性变得日益重要，线(11)表面上的焊料镀金层(20)不仅可以提高印刷电路板(50)的铜箔与焊料(51)之间的结合力，还可以在电子元件之间准确地传达电气信号。此时，铝线(11)具有良好的延展性与加工性，即使把线(11)插入到印刷电路板(50)并将其末端弯曲后固定，线(11)也不会轻易折断，尤其是线(11)表面上形成了凹槽(13a，13b)时，即使将其弯曲也不会使线(11)表面上的焊料镀金层(20)脱落。

虽然本发明的优选实施例对适用于线卷(10)的情况进行了说明，但本发明不仅适用于线卷(10)，也均可以适用于插入印刷电路板(40)上的孔后再焊接的各种零件，例如各种材质的电子元件。

综上以实施例为例说明了本发明的技术思想，但本领域的技术人员可在本发明的技术思想范围内进行各种变换及修改，因此本发明实施例并不在于限定本发明的技术思想而是为了说明，上述实施例并不能限定本发明的保护范围。本发明的保护范围应由下列权利要求书解释，属于同等范围内的一切技术思想均应视为包含在本发明的权利要求范围内。

Claims (5)

1.一种超声波钎焊的铝线卷，在铝线卷的铝线表面上为绝缘而形成有涂覆物质，清除了上述铝线卷末端涂覆物质的线末端浸渍到施加了超声波的焊料箱内进行超声波钎焊并形成焊料镀金层，其特征在于，在上述线末端沿着外周缘形成环形或螺旋形的凹槽，或者沿着上述线的长度方向形成直线型凹槽。

2.一种超声波钎焊铝线卷制造方法，包括下列步骤：

第一步骤，把旋转刃置于线卷的外周缘上，使安装了旋转刃的旋转体进行旋转运动，同时使线卷或旋转体沿着长度方向移动并清除铝线卷上的涂覆物质，在清除了上述涂覆物质的线末端沿着外周缘形成环形或螺旋形的凹槽；以及

第二步骤，把清除了上述涂覆物质的线末端浸渍到施加了超声波的焊料箱内进行超声波钎焊并形成焊料镀金层。

3.如权利要求2所述的超声波钎焊铝线卷制造方法，其特征在于：

在上述第一步骤中，把具有突起的切刃置于上述线卷的外周缘上，使具有上述切刃的剪切体或上述线卷沿着长度方向移动并清除上述铝线卷的涂覆物质，在清除了上述涂覆物质的线末端沿着上述线的长度方向形成直线型凹槽。

4.如权利要求2或3所述的超声波钎焊铝线卷制造方法，其特征在于：

还包括第三步骤，该步骤是在执行清除涂覆物质的第一步骤的同时向上述线末端喷射高压空气或者在清除涂覆物质的第一步骤完成后向上述线末端喷射高压空气。

5.如权利要求2或3所述的超声波钎焊铝线卷制造方法，其特征在于：

还包括第四步骤，该步骤是在执行清除涂覆物质的第一步骤的同时吸收线末端被清除的涂覆物质或者在清除涂覆物质的第一步骤完成后吸收线末端被清除的上述涂覆物质。

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