CN101918170B - 焊料线缆结构 - Google Patents

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Abstract

一种用于连接电气部件的焊料结构载体装置，包括具有多个隔间的载体和布置在所述多个隔间的每个中的焊料结构。每个焊料结构包括导电线缆和布置成邻近于所述导电线缆的焊料部件。

Description

焊料线缆结构
相关申请的交叉引用
本申请要求于2008年1月3日提交的美国临时申请No.61/018,801的权益，该申请以引用的方式全文结合到本文中。
技术领域
本发明涉及用于将连接器或其它电气部件彼此相互结合的部件领域，且更具体地涉及用于利于将诸如连接器的第一电子器件焊接到诸如印刷电路板的第二电子器件上的焊料线缆结构。
背景技术
通常有必要并期望将一个部件电连接到另一部件。例如，诸如连接器的多终端部件通常电连接到基底(例如，印刷电路板)，以便部件的终端被紧固地附连到形成于基底上的接触衬垫上，以在它们之间提供电连接。用于将部件终端紧固地附连到接触衬垫的一种优选技术是在特定区域(例如，孔)周围采用焊料材料，该特定区域通常接收一个部件终端。众所周知，焊料是具有用于焊接工艺的在约180至190℃的熔点或熔化范围的可熔合金属合金，其中焊料被熔化以结合金属表面。
焊料通常与助熔剂预混合或一起使用，助熔剂是设计成有助于从接触点去除杂质(尤其是被氧化金属)的还原剂，以改良电连接。为了便利起见，焊料通常被制造成中空管且用助熔剂填充。大多数冷焊料足够软以卷绕并包装成盘圈，从而得到便利和紧凑的焊料/助熔剂包装。
在典型的应用中，焊料材料(例如，焊膏)通常应用到每个接触孔周围并然后在导电销被接收到接触孔内且延伸通过接触孔之后受热。焊膏的受热使得焊膏在导电销与接触孔周围流动。焊膏的冷却导致导电销被紧固地附连到形成于基底上的一个接触衬垫。
虽然焊膏的使用在一些应用中是有效的，但是存在由于焊料等在应用中的定向而需要和期望改良的焊料结构的许多应用。
因此，期望的是提供一种替代的焊料结构。
发明内容
根据一个实施例，焊料结构包括导电线缆和布置在导线周围以便包封导线的焊料。焊料形成为具有预定的形状，例如圆柱体形状。
焊料结构包括由焊料材料形成的细长的第一部件。该细长的第一部件和第二部件相对于彼此在其长度上捻合(合股)。
根据另一实施例，焊料结构包括由至少焊料材料形成的细长第一部件和围绕细长第一部件的外围并在细长第一部件的外围周围间隔开的多个细长第二部件。每个第二部件由不可回流材料形成。细长第二部件联接到第一部件，使得第一部件是最内构件。
焊料结构包括由不可回流材料形成的细长第一部件和多个细长第二部件，所述多个细长第二部件围绕细长第一部件的外围并在细长第一部件的外围周围间隔开。每个第二部件包括至少焊料材料，且第二细长部件联接到第一部件，使得第一部件是最内构件。
在又另一实施例中，焊料结构包括由不可回流材料形成的细长第一部件。第一部件具有沿着其第一表面形成的第一联接特征。焊料结构还包括由至少焊料材料形成的细长第二部件，且包括沿着其第二表面形成的第二联接特征。第一和第二联接特征彼此相匹配，以将第一和第二部件联接到一起。
在又另一实施例中，焊料结构包括由至少焊料材料形成的细长第二部件，且具有在腔内的弯曲本体。焊料结构包括由不可回流材料形成的细长第一部件。第一部件被楔入或被包围到由第二部件限定的腔中。
附图说明
本发明的目的和特征将在下文中通过一些优选实施例结合参考附图来详细说明，在附图中：
图1是根据第一实施例的焊料结构的透视图；
图2是根据第二实施例的焊料结构的透视图；
图3是根据第三实施例的焊料结构的透视图；
图4是根据第四实施例的焊料结构的透视图；
图5是根据第五实施例的焊料结构的透视图；
图6是根据第六实施例的焊料结构的透视图；
图7是根据第七实施例的焊料结构的透视图；
图8描述了垂直使用的焊料结构；
图9描述了用于将一个部件电连接到另一部件的焊料结构。
具体实施方式
图1是根据第一实施例的焊料结构100的透视图。焊料结构100是双层结构，其中焊料结构100包括内部线缆110(内部部分)和焊料体120，焊料体120围绕内部线缆110并代表外部部分。
内部线缆110是以由导电材料(例如，铜)形成的细长线缆形式。焊料体120形成在内部线缆110周围，使得其围绕内部线缆110。焊料体120可具有任何数量的不同形状和尺寸。例如，所描述的焊料体120采用圆柱体的形式(然而，诸如椭圆、正方形、三角形等的其它形状也是可能的)。在该双层结构中，内部线缆110是内部部分且焊料体120是外部部分。因此，内部线缆110代表焊料结构100的构架或额外支承结构。在包括本文所描述的许多不同应用中，该额外稳固性是有用的。
图2是根据第二实施例的焊料结构200的透视图。焊料结构200是三层结构，其中焊料结构200包括内部线缆210(内部部分)、围绕内部线缆210的助熔剂材料体220(中间或中央部分)、以及围绕助熔剂材料220且表示外部部分的焊料体230。
内部线缆210类似于内部线缆110，是由导电材料(例如，铜)形成的细长线缆的形式。助熔剂体220形成在内部线缆210周围，使得其围绕内部线缆210。助熔剂220可具有任何数量的不同形状和尺寸。例如，所示的助熔剂材料体220是圆柱体的形式。焊料材料体230形成在助熔剂体220周围，使得焊料材料230是材料的最外层。焊料材料230可具有任何数量的不同形状和尺寸。例如且如图2所示，焊料材料230具有环形形状，其中圆柱体状助熔剂材料220形成在由焊料材料230限定的开口中。
应当理解的是，在所述的实施例中，内部线缆210、助熔剂220和焊料材料230相对于彼此是同心的。
图3是根据第三实施例的焊料结构300的透视图。焊料结构300是合股或捻合的结构，其中，焊料结构300包括相对于彼此合股或捻合的第一部件310和第二部件320。第一部件310是在加热操作期间将不会回流的细长构件，而第二部件320是在加热操作期间将要回流的细长构件的形式。例如，第一部件310可采用导电线缆(例如，铜缆)的形式，或者可采用高温材料(例如，高温焊料等)的形式，将不会回流。第二构件320至少部分地由可回流材料形成，诸如焊料的可回流材料在加热操作期间将回流。对于焊料线缆，其由内助熔剂部段322和焊料材料324的最外层限定。助熔剂部段322可以是助熔剂材料的细长线缆状结构，而焊料材料324围绕助熔剂322并可具有任何数量的不同形状和尺寸，包括圆柱体状(如图所示)。还应当理解的是，第二部件320可以简单地是固态焊料线缆。
如上所述，焊料结构300是合股或捻合结构，且因此细长第一和第二部件310、320相对于彼此是合股/捻合的，如图所示，以形成单一结构。
图4是根据第四实施例的焊料结构400的透视图。焊料结构400是多股或熔合结构，其中焊料结构400包括中央部件410和多个外部部件420，外部部件420相对于中央部件410合股或熔合。中央部件410是在加热操作期间将会回流的细长构件，而外部部件420是在加热操作期间将不会回流的细长构件的形式。例如，外部部件420可采用导电线缆(例如，铜缆)的形式，或者每个可由高温材料(例如高温焊料)形成，将不会回流。中央部件410至少部分地由可回流材料(例如，焊料)形成，其在加热操作期间会回流。例如，如图所示，中央部件410可以是由助熔剂芯焊料线缆形成的，该助熔剂芯焊料线缆由内部助熔剂部段412和焊料材料414的最外层来限定。助熔剂部段412可以是助熔剂412或者可具有任何数量的不同形状和尺寸，包括圆柱体形状(如图所示)。中央部件410并不必须具有助熔剂部段412，相反地中央部件410可仅由固态焊料形成。
在所述的实施例中，存在以导电线缆形式的五个外部部件420，该五个外部部件围绕中央部件410并且在中央部件410的圆周上间隔开。外部部件420可围绕中央部件410的圆周均匀地间隔开，或者它们围绕其不均匀地间隔开。应当理解的是，外部部件420可熔合到中央部件410和/或外部部件420可围绕中央部件410捻合。应当理解的是，在该实施例中，在典型的加热(焊接)操作期间仅中央部件410被设计成回流。
图5是根据第五实施例的焊料结构500的透视图。焊料结构500类似于焊料结构400之处在于，它具有多股结构。焊料结构500包括中央部件510和多个外部部件520，外部部件520相对于中央部件510合股或熔合。中央部件510是在加热操作期间将不会回流的细长构件，而外部部件520是在加热操作期间将会回流的细长构件的形式。例如，中央部件510可以是导电线缆(例如，铜缆)的形式或者可以是高温材料(例如，高温焊料等)的形式，其将不会回流。每个外部部件520至少部分地由可回流外部部件520形成，如图所示，外部部件520由助熔剂芯焊料线缆形成，该助熔剂芯焊料线缆由内部助熔剂部段522和焊料材料524的最外层来限定。助熔剂部段522可以是助熔剂材料的细长线缆状结构，而焊料材料524围绕助熔剂522且可具有任何数量的不同形状和尺寸，包括圆柱体形状(如图所示)。外部部件520并不必须具有助熔剂部段522，相反，外部部件520可仅由固态焊料来形成。
在所述的实施例中，存在以焊料线缆形式的五个外部部件520，该外部部件围绕中央部件510且绕该中央部件510在圆周上间隔开。外部部件520可围绕中央部件510的圆周均匀地间隔开，或者它们围绕其不均匀地间隔开。应当理解的是，外部部件520可熔合到中央部件510和/或外部部件520可围绕中央部件510捻合。应当理解的是，在该实施例中，在典型的加热(焊接)操作期间仅外部部件520被设计成回流。在该实施例中，不可回流中央部件519提供一种结构，该结构支承外部部件520且对结构500的总体设计增加了稳固性等。
图6描述了根据本发明第六实施例的焊料结构600。焊料结构600具有条带结构，其由第一部件610和布置在第一部件610上方以形成层状结构的第二部件620形成。
第一部件610是由在加热操作期间将不会回流的细长构件形式的细长构件。例如，第二部件620可以是导电线缆/条带的形式或者它可以由高温材料(例如，高温焊料等)形成，其将不会回流。在该实施例中，第二部件620具有条带的形状，其包括第一表面或面部622和相反的第二表面或面部625。第一表面622是波浪状表面，其具有两个升高部分624以及其间的波谷626。升高部分624可具有平滑的拱形表面(例如，半圆形)。换句话说，升高部分624可以是凸起表面。第二表面625优选地与第一表面622互补，在于其包括一对凹陷部分627和其间的凸出628。凹陷部分627可具有凹口形状，凸出628可具有凸起表面。凹陷部分627位于升高部分624下面，而凸出628位于波谷626下面。
第一部件610是在加热操作期间将会回流的细长构件，且可以是将会回流的焊料线缆/条带的形式。在该实施例中，第一部件610具有条带形状，在于其包括第一表面或面部612和相反的第二表面或面部615。第一表面612是非平面表面，在于其具有两个升高部分614和其间的波谷616。升高部分614可具有平滑拱形表面(例如，半圆形)。换句话说，升高表面614可具有平滑拱形表面(例如，半圆形)且可以是凸起表面。第一表面612与第二部件620的第二表面615互补。此时628被接收在波谷616中并且升高部分614被接收在第二部件620的凹陷部分627中。第二表面615可以是平面表面(如图所示)或者它可以是非规则表面，例如波浪状表面。
还应当理解的是，第一和第二部件610、620可以相反，即，第二部件620可以是包括回流材料(焊料)的部件，而第一部件610可以是包括不可回流材料的部件。
第一部件610至少部分地由可回流材料(例如，焊料)形成，其在加热操作期间将回流。例如，如图所示，第一部件610可由助熔剂芯焊料条带形成，其由内部助熔剂部段611和焊料材料613的最外层限定。助熔剂部段611可以是助熔剂材料的细长线缆状结构，而焊料材料613环绕助熔剂611且可具有任何数量的不同形状和尺寸，包括所述的条带结构。
图7描述了根据本发明第七实施例的焊料结构700。焊料结构700具有条带结构，在于其由第一部件710和第二部件720形成。
第一部件710是在加热操作期间将会回流的细长构件，而第二部件720在加热操作期间将不会回流。在所述的实施例中，第一部件710具有肾形形状或C形形状，在于其弯曲本体具有两个端部712。在两个端部712之间本体的外表面716具有拱形(弯曲)形状。
第一部件710至少部分地由可回流材料(例如，焊料)形成，其在加热操作期间将会回流。例如，如图所示，第一部件710可由助熔剂芯焊料结构形成，其由内部助熔剂部段71和焊料材料713的最外层来限定。助熔剂部段711可以是助熔剂材料的细长线缆状结构，而焊料材料713围绕助熔剂711且可具有任何数量的不同形状和尺寸，包括所述的肾状或C状结构。
第二部件720在加热操作期间将不会回流。例如，第二部件720可以是导电线缆(例如，铜缆)的形式或者可由高温材料(例如，高温焊料等)形成，其将不会回流。第二部件720布置在两个端部712之间且与主体的外表面716相接触。例如，第二部件720可以被楔入或被包围到第一部件710中，且具体地到端部712之间的空间中并与外表面716接触。这个动作导致第二部件720被紧固地搁置或套叠在第一部件710中。
因此，第一部件710被设计成搁置第二部件720，使得第二部件720套叠在第一部件710内，且具体地，第二部件720紧靠外表面716安置在两个端部712之间。
本文所公开的焊料结构可使用任何数量的不同技术来制造，包括但不局限于使用挤出成型。
本文所描述的焊料结构可用于任何数量的应用中，在所述应用中焊料被用于将一个装置附连到另一装置。例如，图8示出了焊料结构被用于垂直安装装置或组件900。组件900包括彼此间将被电连接的第一部件或装置910和第二部件或装置920。第一部件910包括一个或多个触头912(例如，导电衬垫)，且第二部件920包括一个或多个触头922(例如，导电衬垫)。为了将第一部件910和第二部件920进行电连接，在触头912和触头922之间制成电连接。组件900是垂直安装组件，是因为第一部件910和第二部件920相对于彼此垂直定向。例如，第一部件910可以是水平定向的印刷电路板(PCB)，第二部件920可以是垂直定向的印刷电路板(PCB)。本发明的焊料结构在晶片或载体950上是垂直定向的，该晶片或载体950被设计成与焊料结构相匹配且相对于第一部件910和第二部件920恰当地定位焊料结构。仅为了描述的目的，在图8中所述的焊料结构示出为焊料结构100(图1)；然而，应当理解的是，图2-7中任何焊料结构都可用于组件900中。
因此，载体950包括多个空间或隔间，其布置成使得焊料结构100面向垂直部件920的垂直定向的触头衬垫922，且类似地，焊料结构100布置在水平部件910的触头衬垫912上方。通过回流，焊料结构100同时流动到垂直部件(PCB)920的垂直触头衬垫922上面以及水平部件(PCB)910的水平衬垫912上面。在冷却之后，因此，回流焊料结构将触头衬垫922电连接到触头衬垫912，藉此在两个部件910、920之间建立电连接。
应当理解的是，第一部件可能包括可沿着水平部件910的一部分线性设置的多个触头衬垫912。类似地，第二部件可能包括可沿着垂直部件920的底部边缘线性设置的多个触头衬垫922。载体950被设计成包括多个隔间或空间，用于接收和垂直固定焊料节段100，使得每个焊料节段100相对于触头912、922定位在上述位置。
图9示出了本发明的一种焊料结构被用于将第一电子器件1000结合到第二电子器件1010。在该应用中，焊料结构100类似地用于线焊，在于其将第一电子器件1000的第一导电部分(触头)1002电连接到第二电子器件1010的第二导电部分(触头)1012。具体地说，焊料结构100的第一端101布置在触头1002上或在触头1002附近，而焊料结构100的焊料相反端103通过内部线缆允许焊料结构100弯曲或以其它方式布置，使得焊料结构100在两个电子器件1000、1010之间延伸。例如，图9示出了触头1002、1012相对于彼此是非平面的，故因此焊料结构100向上弯曲以允许第二端103布置在比第一端101更高的平面内。当然，应当理解的是，本文所公开的任何焊料结构可被操作成在两个触头1002、1012之间延伸。例如，焊料结构可以与线焊类似的不同方式进行弯曲或捻合，以在两个装置1000、1010之间产生电连接。
虽然为了描述性目的已经公开了优选的实施例，但是本领域技术人员应当理解的是，在不偏离本发明的范围和精神的前提下许多添加、修改和替换都是可能的。

Claims (13)

1.一种用于互联电气部件的组件，所述电气部件具有多个电气触头，所述组件包括：
具有多个电气触头的第一电气部件；
具有多个电气触头的第二电气部件，所述第二电气部件垂直于第一电气部件定向；
多个焊料结构，每个焊料结构包括第一细长部件，所述第一细长部件至少部分地由在回流温度下可回流的焊料形成，以及第二细长部件，所述第二细长部件采用导电线缆的形式并且其至少一部分在所述回流温度下不可回流；
焊料结构载体，其包括接纳所述多个焊料结构的多个隔间，所述多个焊料结构被保留在焊料结构载体的相应隔间中；
其中，带有保留在其相应隔间中的多个焊料结构的所述焊料结构载体对准第一和第二电气部件的导电触头定位，以使得每个焊料结构的一部分靠近每个第一和第二电气部件上的相应的一个导电触头。
2.根据权利要求1所述的组件，其特征在于，所述第一细长部件为单一的第一细长部件，并且所述第一细长部件布置在所述导电线缆的圆周周围。
3.根据权利要求2所述的组件，其特征在于，所述焊料结构包括助熔剂材料，所述助熔剂材料环形布置在所述导电线缆的圆周周围并且位于所述导电线缆与所述第一细长部件之间。
4.根据权利要求1所述的组件，其特征在于，所述第一细长部件靠近所述第二细长部件布置。
5.根据权利要求4所述的组件，其特征在于，所述第一细长部件包括助熔剂材料的中央芯，焊料环形布置在所述助熔剂材料的周围。
6.根据权利要求1所述的组件，其特征在于，所述第一细长部件为单一的第一细长部件，并且所述焊料结构包括靠近所述第一细长部件围绕第一细长部件布置的多个第二细长部件。
7.根据权利要求6所述的组件，其特征在于，所述第一细长部件包括助熔剂材料的中央芯。
8.根据权利要求1所述的组件，其特征在于，所述第二细长部件为导电条带。
9.根据权利要求8所述的组件，其特征在于，所述导电条带包括第一波浪状表面，并且所述第一细长部件包括与所述第一波浪状表面抵接的第二互补波浪状表面。
10.根据权利要求1所述的组件，其特征在于，第一和第二电气部件分别为印刷电路板。
11.根据权利要求1所述的组件，其特征在于，所述焊料结构的第一细长部件包括助熔剂材料。
12.根据权利要求1所述的组件，其特征在于，所述第一电气部件包括印刷电路板，所述第二电气部件包括连接器。
13.根据权利要求1所述的组件，其特征在于，每个焊料结构的第二细长部件通过焊料结构的第一细长部件的回流而使第一和第二电气部件的相应导电触头之间电互联。
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