CN103369833A - 设有焊接接头的系统 - Google Patents

Abstract

一种设有焊接接头的系统，该系统包括：设有孔（102）的电路板（101）、包括突出穿过所述孔的导体引脚（104）的电气部件（103），以及在所述孔内并且与导体引脚接触的焊接金属（105）。该系统还包括导热体元件（106），其包括在所述孔外的第一部分和在所述孔内并与焊接金属接触的第二部分。导热体元件能够导热，从而在熔融的焊接金属能被吸收到孔中的处理阶段之前的预加热期间，加强热向孔中的热传递。因此，提高了焊接接头的可靠性，即降低了不良“冷”焊接的风险。

Description

设有焊接接头的系统

技术领域

本发明总体上涉及焊接接头。更具体地，本发明涉及具有焊接接头的系统。进一步地，本发明涉及用于制造焊接接头的方法。

背景技术

许多电子设备包括电路板和电气部件，该电气部件具有突出穿过电路板的孔的导体引脚。电气部件的导体引脚通过焊接连接到电路板的导电体，以至于该孔被至少部分地填充有焊接材料。焊接例如可以执行为波动焊接，其中熔融的焊接金属的波设置为冲扫电路板的与设置电气部件的一侧相对的一侧。

为了在电气部件的导体引脚和电路板的一个或多个导电体之间提供可靠的焊接接头，当使焊接金属吸入电路板的各孔中时，导体引脚和电路板的导电体两者的温度必须足够地高。否则，将存在形成不良“冷”焊接接头的非常大的风险。由于导电体中的温度梯度趋于变平，所以电路板的导电体的导热性构成对焊接的固有挑战，并且这种现象降低了导电体的与焊接金属接触的接触部分的温度。针对这个问题，典型地，通过在导电体的上述接触部分和导电体的其他部分之间设置窄的峡部以降低导电体的接触部分的热传导来进行解决。然而，由于使峡部变窄和/或变长会增加导电体的接触部分和其他部分之间的电阻，所以这些峡部必须不能太窄和/或太长。因此，在导热性和电阻之间存在固有的权衡，从而需要用于提供可靠的焊接接头的其他的技术方案。

发明内容

为了提供对各发明实施方式的一些方面的基本理解，在下文中介绍了简单的发明内容概述。本发明内容概述不是本发明的广泛总结。它既不是用于鉴别本发明的关键或重要的元素，也不是描绘本发明的范围。以下的发明内容概述仅仅是以简单的形式表示本发明的一些概念，以作为本发明的示例性实施方式的更详细描述的前奏。

根据本发明的第一方面，提供一种用于制造焊接接头的新方法。

根据本发明的第一示例性实施方式的方法包括：

-通过电路板的孔安装电气部件的导体引脚，

-安装导热体元件，使得导热体元件的第一部分留在孔外，导热体元件的第二部分进入孔内，导热体元件的第一部分的至少一部分相对于电气部件的导体引脚是分开的，

-将热导向所述导热体元件，从而将热导向所述孔，随后

-使熔融的焊接金属吸收到所述孔中。

导体引脚的安装和导热体元件的安装不一定分开地执行和/或按照它们上述的顺序执行，即在本发明的一些示例性和非限制性实施方式中，这些动作可以以不同的顺序执行或同时执行。

所述导热体元件在熔融的焊接金属能被吸收到孔中的处理阶段之前的预加热阶段期间，加强了热向孔中的传递。因此，提高了焊接接头的可靠性，即降低了不良“冷”焊接的风险。

根据本发明的第二示例性实施方式的方法包括：

-将电气部件的导体引脚安装在电路板的孔中，并且弯曲导体引脚以使得导体引脚的一部分在所述孔中至少是双重的，

-将热导向所述导体引脚，以使得将热导向所述孔，随后

-使熔融的焊接金属吸收到所述孔中。

上述的安装和弯曲不一定以它们上述的顺序执行。例如，在一些情况中，在将导体引脚安装在孔中之前进行弯曲可以是更有利的。

根据本发明的第二方面，提供一种具有焊接接头的新系统。根据本发明的系统包括：

-设有孔的电路板，

-电气部件，其包括突出穿过所述孔的导体引脚，

-导热体元件，其是金属线且包括在所述孔外的第一部分和在所述孔内并与焊接金属接触的第二部分，导热体元件能够向/从所述孔导热，并且导热体元件的第一部分的至少一部分相对于所述电气部件的导体引脚是分开的。

-焊接金属，其在所述孔内并且与导体引脚和导热体元件的第二部分接触。

根据本发明的系统可以是电子设备的一部分，例如但不一定是互联网协议“IP”路由器，以太网交换机，和/或多协议标签交换“MPLS”交换机。

本发明的多个非限制性的示例性实施方式在所附的从属权利要求中描述。

当结合附图阅读时，本发明的包括结构和操作方法的各非限制的示例性实施方式，以及本发明的其他目的和优点都将从以下的具体的示例性实施方式的描述中被最好地理解。

在本文中，动词“包含”和“包括”用作开放的限定，该限定既不排除也不要求未叙述的特征的存在。除非以其他的方式明确声明，否则在从属权利要求中叙述的特征之间是可以相互自由组合的。

附图说明

在下文中，作为例子，将参考附图更加详细地解释本发明的示例性实施方式和它们的优点，其中：

图1示出根据本发明的示例性实施方式的系统的一部分的示意性截面图，

图2示出在制造过程中的根据本发明的示例性实施方式的系统的一部分的示意性截面图，

图3示出根据本发明的示例性实施方式的系统的一部分的示意性截面图，

图4示出根据本发明的示例性实施方式的系统的一部分的示意性截面图，

图5a示出根据本发明的示例性实施方式的系统的一部分的示意性截面图，

图5b示出根据本发明的示例性实施方式的系统的一部分的示意性截面图，

图6示出用于制造焊接接头的根据本发明的示例性实施方式的方法的流程图，以及，

图7示出用于制造焊接接头的根据本发明的示例性实施方式的方法的流程图。

具体实施方式

图1示出根据本发明的示例性实施方式的系统的一部分的示意性截面图。该系统包括设有孔102的电路板101。电路板包括导电体107，其覆盖孔壁，如图1示出的截面图所示。出于示例的目的，导电体107相对于电路板101的厚度D的厚度以及孔的尺寸被夸大。典型地，电路板包括许多个层，例如七层，每层都具有导电体，并且在电路板的表面上也可以具有导电体。然而，为了更加清楚，图1示出了更加简单的情况。系统包括电气部件103，其包括穿过孔102突出的导体引脚104。电气部件例如可以是过压保护件，感应线圈，电容器，诸如晶体管的半导体部件、集成电路，或者一些其他的电气部件。典型地，电气部件103包括一个以上的导体引脚，但是在图1中仅示出一个导体引脚。系统包括在孔内的与导体引脚104接触的焊接金属105。典型地，焊接金属是合金，该合金主要包括锡，以及份额较少的其他金属。焊接金属的成份例如可以是Sn96.5%-Ag3%-Cu0.5%或Sn99.3%-Cu0.7%。

系统还包括导热体元件106，导热体元件106包括位于孔外的第一部分和位于孔内的第二部分。第二部分与焊接金属105接触。导热体元件106是一根金属线，它相对于电气部件的导体引脚104是分开的元件。导热体元件106的材料例如可以包括作为主要成分的铜。导热体元件106可以在熔融的焊接金属能被吸收到孔中的阶段之前的预加热阶段期间向孔导热。本发明的这个示例性实施方式，其中导热体元件106的第一部分位于电路板的与电气部件103相同的一侧上，可适合于其中通过图1中示出的波状箭头108示例的从上方引导热辐射或热气体来执行预加热的情况。导热体元件捕获热能并将捕获的热能导入孔中。因此，焊接接头的可靠性得到提高，即不良“冷”焊的风险得到降低。为了获得充足的效果，导热体元件的第一部分的长度L优选地至少是电路板厚度D的三倍。长度L在图1中示例。

图2示出在制造过程中的根据本发明的示例性实施方式的系统的一部分的示意性截面图。系统包括电路板201，其设有孔202和导电体207。系统包括电气部件203，电气部件203包括穿过孔突出的导体引脚204。系统还包括导热体元件206，导热体元件206包括位于孔外的第一部分和位于孔内的第二部分。然而，在图2示例的制造过程阶段中，在孔202内没有任何焊接金属，但是焊接金属205的波正到达该孔。如图2中的箭头209所示例的，该波正朝向孔移动。

在图2示出的示例性实施方式中，导热体元件的第一部分位于电路板201的相对于电气部件203的相反一侧上。如图2所示，导热体元件206可以从焊接金属205的波吸收热。

图3示出根据本发明的示例性实施方式的系统的一部分的示意性截面图。系统包括电路板301，电路板301设有孔302和导电体307。系统包括电气部件303，电气部件303包括通过孔突出的导体引脚304。系统还包括导热体元件306，导热体元件306包括位于孔外的第一部分310和位于孔内的第二部分。导热体元件306还包括第三部分311，其在孔外且位于电路板的相对于导热体元件的第一部分的相反一侧。系统还包括焊接金属305，其在孔内且与电气部件303的导体引脚304和导热体元件的第二部分接触。

图4示出根据本发明的示例性实施方式的系统的一部分的示意性截面图。系统包括电路板401，电路板401设有孔402和导电体407。系统包括电气部件403，电气部件403包括通过孔突出的导体引脚404。系统还包括焊接金属405，其在孔内且与电气部件403的导体引脚404接触。系统还包括导热体元件406，导热体元件406包括位于孔外的第一部分和位于孔内的第二部分。在本发明的这个示例性实施方式中，导热体元件的第一部分包括从导体引脚404分支的金属线，导体引脚的位于孔内的部分构成导热体元件的第二部分。

图5a示出根据本发明的示例性实施方式的系统的一部分的示意性截面图。系统包括电路板501，电路板501设有孔502和导电体507。系统包括在电路板第一侧上的电气部件503。电气部件包括导体引脚405，导体引脚405被弯曲以至于导体引脚的一部分在孔内是双重的，如图5a所示。取决于孔的直径和材料以及导体引脚的厚度，在一些情况中可以弯曲导体引脚很多次以使得导体引脚的一部分在孔中能够是三重的或更多折叠的。

图5b示出根据本发明的示例性实施方式的系统的一部分的示意性截面图。此外，图5b中示出的系统与图5a中示出的系统相对应，但是导体引脚504包括在电路板501的第一侧上的孔外的第一部分510。

在根据本发明的示例性实施方式的系统中，导体引脚的第一部分510的长度L是电路板厚度D的至少1.5倍。长度L和厚度D在图5b中示例出。

上述示例的每个系统可以是电子设备的一部分，该电子设备例如可以是互联网协议“IP”路由器，以太网交换机，和/或多协议标签交换“MPLS”交换机，但不是必定是这些设备。

图6示出用于制造焊接接头的根据本发明的示例性实施方式的方法的流程图。该方法包括以下动作：

-动作601：通过电路板的孔安装电气部件的导体引脚，

-动作602：安装导热体元件，以使得导热体元件的第一部分留在孔外，导热体元件的第二部分进入孔内，导热体元件的第一部分的至少一部分相对于电气部件的导体引脚是分开的，

-动作603：将热导向导热体元件，以使得将热导向孔，以及

-动作604：使熔融的焊接金属吸收到孔中。

动作601和动作602不一定分开地执行和/或按照它们上述的顺序执行。例如，当根据图4制造系统时，这些动作601和602固有地同时执行。

图7示出用于制造焊接接头的根据本发明的示例性实施方式的方法的流程图。该方法包括以下动作：

-动作701：将电气部件的导体引脚安装在电路板的孔中，并且弯曲导体引脚以使得导体引脚的一部分在孔中至少是双重的，

-动作702：将热导向导体引脚，以使得将热导向孔，以及

-动作703：使熔融的焊接金属吸收到孔中。

上述的安装和弯曲不一定按照它们上述的顺序执行。例如，在一些情况中，在安装在孔中之前弯曲导体引脚可以是更有利的。孔的直径、导体引脚的直径、导体引脚的长度、和导体引脚的挠性是具体地限定安装和弯曲的有利的暂时的顺序的因素。

以上给出的描述中提供的具体例子应该不被解释为限制所附权利要求的适用性和/或解释。

Claims (13)

1.一种设有焊接接头的系统，该系统包括：

电路板（101、301、401），所述电路板设有孔（102、302、402），

电气部件（103、303、403），所述电气部件包括突出穿过所述孔的导体引脚（104、304、404），以及

焊接金属（105、305、405），所述焊接金属在所述孔内并且与所述导体引脚接触，

其特征在于，

所述系统还包括导热体元件（106、306、406），所述导热体元件是金属线且包括在所述孔外的第一部分和在所述孔内并与所述焊接金属接触的第二部分，所述导热体元件能够向所述孔导热或从所述孔导热，并且所述导热体元件的第一部分的至少一部分相对于所述电气部件的导体引脚是分开的。

2.根据权利要求1所述的系统，其中，所述导热体元件（106、206、306）相对于所述电气部件的导体引脚是分开的。

3.根据权利要求1或2所述的系统，其中，所述导热体元件（106、406）的第一部分与所述电气部件位于所述电路板的相同的一侧上。

4.根据权利要求1或2所述的系统，其中，所述导热体元件（206）的第一部分位于所述电路板的与所述电气部件相反的一侧上。

5.根据权利要求1或2所述的系统，其中，所述导热体元件（306）还包括第三部分，所述第三部分在所述孔外且位于所述电路板的与所述导热体元件的第一部分相反的一侧上。

6.根据权利要求1所述的系统，其中，所述导热体元件（406）的第一部分从所述导体引脚分支，并且其中，所述导体引脚的位于所述孔内的部分构成所述导热体元件的第二部分。

7.根据权利要求1-6中的任一项所述的系统，其中，所述导热体元件的第一部分的长度（L）是所述电路板的厚度（D）的至少三倍。

8.根据权利要求1-7中的任一项所述的系统，其中，所述焊接金属包括锡。

9.根据权利要求1-8中的任一项所述的系统，其中，所述导热体元件包括铜。

10.一种电子设备，包括根据权利要求1-9中的任一项所述的系统。

11.根据权利要求10所述的电子设备，其中，所述电子设备是以下设备中的至少一个：互联网协议“IP”路由器、以太网交换机，多协议标签交换“MPLS”交换机。

12.一种用于制造焊接接头的方法，该方法包括：

（601）穿过电路板的孔安装电气部件的导体引脚，

（604）使熔融的焊接金属被吸收到所述孔中，

其特征在于，该方法包括，在使所述熔融的焊接金属被吸收到所述孔中之前：

（602）安装导热体元件，从而所述导热体元件的第一部分留在所述孔外，且所述导热体元件的第二部分进入所述孔内，所述导热体元件的第一部分的至少一部分相对于所述电气部件的导体引脚是分开的，以及

（603）将热导向所述导热体元件，从而将热导向所述孔。

13.一种用于制造焊接接头的方法，该方法包括：

（701）将电气部件的导体引脚安装在电路板的孔中，并且弯曲所述导体引脚从而所述导体引脚的一部分在所述孔中至少是双重的，以及

（703）使熔融的焊接金属被吸收到所述孔中，

其特征在于，该方法包括，在使所述熔融的焊接金属被吸收到所述孔中之前：

（702）将热导向所述导体引脚，从而将热导向所述孔。

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