CN104174985B - 包裹焊微连接的结构及钴基非晶丝的包裹焊微连接方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及焊接和微连接领域，本发明包裹焊微连接的结构是可焊性差的微小工件与基底焊件实现微连接的电阻焊新技术，其包括可焊性差的微小工件和分别为基底焊件、包裹焊件的二个焊件，可焊性差的微小工件位于彼此搭接的基底焊件和包裹焊件二个焊件之间，基底焊件和包裹焊件由电阻焊点焊设备点焊，可焊性差的微小工件被焊接在一起的二个焊件紧紧包裹而实现与基底焊件的连接。本发明还提出了专用的HPPR显微焊接设备及凹圆弧端面的平行电极焊头的结构，针对钴基非晶丝的连接，本发明还提出钴基非晶丝的包裹焊微连接方法。与现有技术相比，本发明为各种可焊性差的微小工件提出了一种连接可靠的包裹焊微连接新技术。

Description

包裹焊微连接的结构及钴基非晶丝的包裹焊微连接方法

技术领域

本发明属于焊接和微连接领域，更具体地说，本发明涉及包裹焊微连接的结构及钴基非晶丝的包裹焊微连接方法。

背景技术

微连接是指线材的直径或带材的宽度、厚度均小于0.10mm的微小工件与另一种金属材料之间的连接，各种焊接技术是微连接的主要手段之一。但是，钴丝、铂丝、锰丝、钨丝等各种可焊性差的微小工件如何与电子元器件连接仍然是电阻焊领域或微连接领域的技术难题。在目前常用的锡焊、超声波焊或激光焊等方法中，锡焊往往满足不了使用要求，而激光焊则很难在电子元器件制作中应用。

例如，钴基非晶丝具有巨磁电阻抗效应，而且其通过交变电流时会有巨应力电阻抗效应，因而可以被用来制成各种微力传感器或触觉传感器，在航天航空、国防和医疗领域都具有广阔的应用前景。但是，由于钴基非晶丝不仅硬而脆、可焊性极差，而且其在高温下(1150℃)磁性消失，因而连接时不能使用高温，同时制作传感器时又要求钴基非晶丝表面的氧化膜必须被彻底清除，使之与电子元件触点的直流电阻值趋于零，如此苛刻的条件使得钴基非晶丝在传感器电路的连接十分困难。有人提出以超声波焊接方式进行钴基非晶丝焊接，但这种工艺极其繁琐，而且连接的可靠性和一致性往往也达不到使用要求。

因此，各种可焊性差的微小工件如何实现与电子元器件的可靠连接，包括钴基非晶丝在传感器电路上的连接已成为特殊电子元器件制造亟需解决的技术难题。

发明内容

本发明的发明目的一是为可焊性差的微小工件提出包裹焊微连接；二是通过可焊性差的钴基非晶丝为实施例，提出包裹焊微连接在钴基非晶丝传感器电路的具体微连接方法。

在介绍本发明前，首先需要说明本发明中提出的包裹焊微连接的概念：包裹焊微连接是可焊性差的微小工件与焊件实现微连接的一种电阻焊新技术，该技术把可焊性差的微小工件置于彼此搭接的二个焊件之间，通过对二个焊件进行电阻焊点焊，实现可焊性差的微小工件被焊接在一起的二个焊件紧紧包裹的连接。

为了实现上述发明目的，本发明提供了一种包裹焊微连接的结构，其包括可焊性差的微小工件和分别为基底焊件、包裹焊件的二个焊件，可焊性差的微小工件位于彼此搭接的基底焊件和包裹焊件二个焊件之间，基底焊件和包裹焊件由电阻焊点焊设备点焊，可焊性差的微小工件被焊接在一起的二个焊件紧紧包裹而实现与基底焊件的连接。

作为本发明包裹焊微连接的结构的一种改进，所述基底焊件和包裹焊件中至少有一个焊件的表面有镀锡或喷锡的锡层，或者二个焊件的表面都有锡层。

作为本发明包裹焊微连接的结构的一种改进，所述电阻焊点焊设备是以平行电极焊头对二个焊件进行点焊的。

作为本发明包裹焊微连接的结构的一种改进，所述平行电极焊头为电极尖端接触的平行电极焊头、电极尖端连体的平行电极焊头、电极尖端既不接触也不连体的平行电极焊头或平行的二个电极。

作为本发明包裹焊微连接的结构的一种改进，所述平行电极焊头的焊接端面为凹圆弧端面。

作为本发明包裹焊微连接的结构的一种改进，所述可焊性差的微小工件为由难融质硬的金属及其合金制成的微小工件、表面有绝缘层的微小工件或表面有绝缘漆的微小工件。

作为本发明包裹焊微连接的结构的一种改进，所述难融质硬的金属及其合金制成的微小工件为钴及其合金制成的微小工件、铂及其合金制成的微小工件、锰及其合金制成的微小工件、钽及其合金制成的微小工件或钨及其合金制成的微小工件。

作为本发明包裹焊微连接的结构的一种改进，所述微小工件为线径小于或等于的线材，或是厚度或宽度小于或等于0.10mm的带材。

作为本发明包裹焊微连接的结构的一种改进，所述电阻焊点焊设备为HPPR显微焊接设备，HPPR显微焊接设备综合了热压焊(H)、平行间隙焊(P)、具精确电极力加压系统的点焊机机头(P)和电阻焊显微焊接(R)的结构特征。

与现有技术相比，本发明包裹焊微连接的结构增加了一个覆盖在可焊性差的微小工件上的包裹焊件，并通过电阻焊点焊设备将包裹焊件点焊在基底焊件，实现了微小工件与基底焊件的可靠连接，有效地解决了可焊性差的微小工件的焊接难题。

为了实现上述发明目的，本发明还提供一种钴基非晶丝的包裹焊微连接方法，其包括以下步骤：

1)提供钴基非晶丝传感器电路、钴基非晶丝、包裹焊件和电阻焊点焊设备；

2)把钴基非晶丝置于传感器电路的连接焊盘上，以包裹焊件覆盖钴基非晶丝，通过电阻焊点焊设备以平行电极焊头对包裹焊件进行点焊；

3)钴基非晶丝被焊接在一起的包裹焊件和连接焊盘紧紧包裹，实现了与连接焊盘的可靠连接。

作为本发明钴基非晶丝的包裹焊微连接方法的一种改进，所述步骤3)中实现钴基非晶丝与连接焊盘的可靠微连接后，还需把包裹焊件未与连接焊盘焊接在一起的多余部分去除。

作为本发明钴基非晶丝的包裹焊微连接方法的一种改进，所述电阻焊点焊设备优选为HPPR显微焊接设备。

作为本发明钴基非晶丝的包裹焊微连接方法的一种改进，所述平行电极焊头的焊接端面为凹圆弧端面。

作为本发明钴基非晶丝的包裹焊微连接方法的一种改进，所述连接焊盘为基底母材镀锡的连接焊盘。

作为本发明钴基非晶丝的包裹焊微连接方法的一种改进，所述包裹焊件为镀锡焊件。

作为本发明钴基非晶丝的包裹焊微连接方法的一种改进，所述钴基非晶丝传感器电路为印刷线路板电路。

本发明包裹焊微连接的结构针对钴基非晶丝硬而脆、可焊性差、表面存在氧化膜及不能使用高温的特点，通过对包裹焊件和连接焊盘镀锡，并应用HPPR显微焊接设备、以平行电极焊头对焊件进行单面点焊，包裹焊件在加压融化锡层的同时挤压清除钴基非晶丝表面的氧化膜，因此既保持了钴基非晶丝的磁电特性和不发生形变，又使得钴基非晶丝被固相连接的二个焊件紧紧包裹而实现可靠连接；可见，与现有技术相比，本发明为钴基非晶丝传感器电路的钴基非晶丝连接提供了一个切实可行的新连接方法。

附图说明

下面结合附图和具体实施方式，对本发明包裹焊微连接及钴基非晶丝的包裹焊微连接方法及其有益效果进行详细说明。

图1为本发明包裹焊微连接的结构示意图。

图2为电阻焊点焊设备和具精确电极力加压系统的点焊机机头的结构示意图。

图3为钴基非晶丝传感器的印刷线路板的电路结构示意图。

图4为利用本发明钴基非晶丝的包裹焊微连接方法将钴基非晶丝连接在传感器电路上的结构示意图。

具体实施方式

为了使本发明的发明目的、技术方案及其有益技术效果更加清晰，以下结合附图和具体实施方式，对本发明进行详细说明。应当理解的是，本说明书中描述的具体实施方式仅仅是为了解释本发明，并非为了限定本发明。

请参阅图1和图2(图1的包裹焊微连接的结构示意图为图2中A处的放大图)，被焊接工件224、电阻焊点焊设备100通过输出电缆214和焊头夹212与平行电极焊头223连接；被焊接工件224包括基底焊件103和包裹焊件102二个焊件，二个焊件102和103装配成搭接接头，把可焊性差的微小工件101置于二个焊件102、103中间，电阻焊点焊设备100以平行电极焊头223对二个焊件102和103进行点焊，实现可焊性差的微小工件101被焊接在一起的二个焊件102和103紧紧包裹的可靠连接。

所述微小工件指线径小于或等于线材，或是厚度或宽度小于或等于0.10mm的带材，微小工件101一般为可焊性差的工件。

由于微小工件101的可焊性差且工件细小，为了保证电阻焊点焊设备加压点焊时二个焊件102、103能良好接触导电而产生电阻热，所提供的二个焊件102、103中至少有一个焊件的表面需要有软金属锡层104，如在焊件102、103表面喷锡或镀锡；当然，也可以是二个焊件102、103的表面都有喷锡或镀锡。由于锡比较柔软、具有浸润性好、导电性好、熔点低等特点，因此加压电阻焊的电流不需要产生太高的电阻热，锡层104即能把可焊性差的微小工件101包裹住，使二个焊件102、103进一步产生固相连接或融接，从而实现微小工件101与焊件102、103的可靠连接。

另外，由于锡层104的熔点低且具有浸润性，在电阻焊点焊设备加压进行单面点焊时，焊件102、103表面的锡层可以对微小工件101表面的氧化膜或者绝缘漆进行有效的挤压和清除，所以本发明包裹焊微连接结构不仅能够适用于各种难融质硬的金属及其合金制成的可焊性差的微小工件，包括但不限于钴及其合金制成的微小工件、铂及其合金制成的微小工件、锰及其合金制成的微小工件、钽及其合金制成的微小工件、钨及其合金制成的微小工件，而且还可应用于各种表面有绝缘层或绝缘漆的微小工件，如有氧化膜的钴基非晶丝或锰丝的漆包线、铜丝的漆包线等。

有必要对本实施例提及的由电阻焊点焊设备100以平行电极焊头223对二个焊件进行点焊作进一步说明：电阻焊对搭接在一起的二个焊件进行点焊的方式，包括把二个电极做成上下电极置于二个焊件的上下侧面的双面点焊方式和把二个电极做成平行电极置于二个焊件的同一侧面的单面点焊方式，在广义上，上述二种点焊方式都可以在包裹焊微连接上应用，但在实际中，包裹焊微连接往往没有下电极的工作位置，所以本发明提出的包裹焊微连接主要应用以平行电极的单面点焊方式，而单面点焊除了可以应用平行电极的二个电极外，还主要应用本发明提出的各种平行电极焊头。

平行电极焊头223是电阻焊焊接设备二个焊件进行单面点焊的主要工具，有必要对其作进一步说明：平行电极焊头223可以是电极尖端连体的平行电极焊头或尖端接触的平行电极焊头、也可以是电极尖端既不连体也不接触的平行电极焊头，还可以是平行的二个电极。当电阻焊点焊设备100对平行电极223馈电时，即可使二个焊件102、103产生电阻热，二个焊件102、103被焊接在一起的同时紧紧包裹可焊性差的微小工件101，实现可靠连接。

图1显示的平行电极焊头为焊接端面为凹圆弧端面的平行电极焊头，其在包裹焊微连接中的作用为：当凹圆弧端面的平行电极焊头223对覆盖在可焊性差的微小工件101上的包裹焊件102进行点焊时，一方面，凹圆弧外侧的两端能够保证对二个焊件102、103进行可靠地焊接，另一方面，处于凹圆弧端面最低点的可焊性差的微小工件101也能够保证被焊接在一起的二个焊件紧紧包裹而实现可靠连接。

为了保证可焊性差的微小工件实施包裹焊微连接具可靠性、一致性和实用性，本发明提出了包裹焊微连接专用的HPPR显微焊接设备，由于HPPR显微焊接设备综合了Heat and Pressure Welding(热压焊H)、Parallel electrode withsingle side welding(平行间隙焊P)、Precise Force System in header(精确电极力加压系统的点焊机机头P)、Resistance of micro welding(电阻焊显微焊接R)的结构特征，因此也具有这四种结构的优点，为了简洁起见，本发明称之为HPPR显微焊接设备。根据其结构特征，从焊接领域的角度，HPPR显微焊接设备的概念可表达为：HPPR显微焊接设备包括热压焊(H)、平行间隙焊(P)、具精确电极力加压系统的点焊机机头(P)和电阻焊显微焊接(R)四部分。HPPR显微焊接设备能够实现输出脉冲精度±0.01V，输出脉宽±0.1ms，焊接能量±0.5焦耳，电极力±0.5N，可以设想，传统的电阻焊点焊设备其输出能量精度一般在±10J，电极力精度一般在±10N，所以传统的电阻焊点焊设备往往无法胜任对线径只有以下可焊性差的微小工件的包裹焊微连接。

有必要进一步说明HPPR显微焊接设备的结构特征：在具精确电极加压系统的点焊机机头上安装有焊头夹，平行电极焊头安装在焊头夹上，电阻焊显微焊接电源通过输出电缆与焊头夹连接而为平行电极焊头提供焊接电流。当导通焊接电流时，电流首先通过平行电极焊头的尖端使之出现高温或电火花，随之电流通过焊件实现对焊件的热压焊和电阻焊。需要强调，HPPR显微焊接设备是对焊接能量调控精度和焊接力调控精度都比较高的电阻焊点焊设备，换句话说HPPR显微焊接设备也属于电阻焊点焊设备。

由于电阻焊显微焊接电源已在专利申请号为ZL200810005894.8的精密电阻焊点焊设备申请中公开，平行电极焊头也已在申请号为ZL201310122137.X的尖端接触式平行电极焊头申请中公开，因此本发明主要介绍具精确电极力加压系统的点焊机机头。

为此，首先需要了解本发明提出的精确电极力加压系统的含义：电极力加压系统是指焊接时段提供电极力的相关结构，精确电极力加压系统则是提供的电极力能满足电阻焊显微焊接要求的相关结构，也就是精确电极力加压系统必须满足下述三项要求：一是预设定的电极力必须精确一致；二是在整个焊接时段电极力都在预设定的范围内维持和保持相对恒定；三是在焊接完成的同时必须要掣断过大的焊接力对焊件的加压。因而，精确电极力加压系统相应需要通过电极力预设定装置、焊接作用力传导装置和焊接掣断装置三部分的共同作用。

具体地，本发明提出的具精确电极力加压系统的点焊机机头包括机头框架、安装在机头框架上的精确电极力加压系统，精确电极力加压系统包括焊接作用力传导装置、精确电极力预设定装置和焊接力掣断装置；通过精确电极力加压系统实现在整个焊接时段电极力都在预设定的范围内维持并保持相对恒定；焊接作用力传导装置将焊接动力通过其力矩传导，把焊接力转化为电极力传导至焊头夹；精确电极力预设定装置提供可进行预设定量化电极力的设置，在其检测到电极力达到预设定的量值时，驱动点焊电源提供焊接电流；焊接力掣断装置在电极力达到预设定的量值时，阻断焊接力的力矩传导。

请参阅附图2，电阻焊点焊设备100通过输出电缆214和焊头夹212与平行电极223相连接，被焊接工件224放置在工件台225上，A部分的放大图已在图1中作过专门描述，以下仅结合附图2介绍精确电极力加压系统中的焊接作用力传导装置和精确电极力预设定装置二部分的结构。

点焊机机头的机头框架具前后左右四个立面，机头框架前立面为201，在明确了机头框架的前立面201后，同时也明确了机头框架的后立面和左右立面。在靠近机头框架后立面固定有立柱202，立柱202的下段则固定安装在工作台上。在机头框架上设有与立柱202以平行方向安装的小轴203、中轴204以及滑轴205；还有与立柱202以垂直方向安装的中轴夹206和滑轴夹207。中轴夹206的一端与中轴204紧固连接，中轴夹206的另一端套设在焊接动力传导拉杆222(或拉索)上；复位弹簧221一端连接中轴夹206，另一端连接套在拉杆222上的支撑件。滑轴夹207的一端与滑轴205紧固连接，中轴204的上、下两段分别设有压缩弹簧208、209，滑轴夹207被中轴204贯穿设置，在滑轴夹207被中轴204贯穿的对应位置处，滑轴夹207的上下端面分别抵触或连接所述压缩弹簧208、209。小轴203以可滑动连接的方式贯穿中轴夹206和滑轴夹207；此外，小轴203也分为设有压缩弹簧210、211的上、下两段，滑轴夹207被小轴203贯穿的对应位置处，其上下端面分别抵触或连接所述压缩弹簧210、211。滑轴205的下端用以与焊头夹212固定连接，平行电极焊头223安装在焊头夹212上。

上述点焊机机头中，实现了既定安装结构的小轴203、中轴204、中轴夹206、滑轴夹207组成了焊接力传导结构；实现了既定安装结构的滑轴205和焊头夹212组成了电极力传导结构；安装在中轴204和小轴203上的第一组压缩弹簧208、209和第二组压缩弹簧210、211则组成了焊接力缓冲结构。

就上述各部件所实现的功能而论，所述小轴203、中轴204为焊接力的导向轴，中轴夹206和滑轴夹207为焊接力的传导体，小轴203、滑轴205是电极力的导向轴，焊头夹212为电极力的传导体。上述焊接力传导结构、电极力传导结构和焊接力缓冲结构三部分的构件及其有机构造，共同构成了本发明所述的焊接作用力传导装置。

从本实施例的结构可以知晓，焊接力缓冲结构实质是指安装在焊接力传导结构和电极力传导结构之间的压缩弹簧，其作用包括把焊接力柔和地传递到电极力传导结构及当焊接力被掣断时，焊接力仍能在压缩弹簧的作用下随动维持，也就是说，通过在上述力矩传递路径中设置用于缓冲力矩传递的结构，使力的传递更为柔和，即构成本发明的焊接力缓冲结构。所以，基于本实施例相同的原理，本领域技术人员应当知晓，焊接力缓冲结构的具体实现方式可以有多种多样，例如可以改进本实施例，使焊接力缓冲结构只保留其中一组弹簧组合，或者在焊接力传导结构与电极力传导结构之间只设置一根压缩弹簧(如设置在小轴203上部、中轴夹206与中部滑轴夹207之间的压缩弹簧210，省略其它三个压缩弹簧211、208、209)，如此种种，均属于本发明提出的焊接力缓冲结构，落入本发明的保护范畴。

在图2的结构中，当压缩弹簧208、209被内置于中轴204时，能起到如前所述的缓冲作用，可以视为焊接力缓冲结构的一部分，但是，从另一个功能视角来观察，通过调节弹簧208、209的压缩位置，则其进一步起到了精确电极力预设定以及追随结构的作用。本发明在机头框架201的前端安装有电极力电路216，该精确电极力预设定结构和电极力电路216构成了本发明的精确电极力预设定装置。在精确电极力预设定结构中，上下两段压缩弹簧208、209在出厂时，其弹性系数既定，其回释力对外力的反作用也是既定的。

如前所述，精确电极力预设定装置包括精确电极力预设定结构和电极力电路216，精确电极力预设定结构除了采用如图2所示的追随结构实现之外，还可以采用压力传感器结构实现，电极力电路则与安装有点焊电源和点焊电源调控装置的主机电性连接。

需要加以说明的是，所述的压缩弹簧208、209在上述实施例中起到非常巧妙的作用，其既可起到焊接力缓冲和随动维持结构的作用，还可起到精确电极力预设定结构的作用。并且依据前述关于焊接力缓冲结构和精确电极力预设定结构所揭示的多种变化实例来分析，压缩弹簧208、209对该二个结构而言均非必须的实现方式，可在某些实施例中被替代；然而，采用压缩弹簧208、209则可同时实现该二个结构，明显是更优的方案。本领域技术人员对此应有明确的认知。

焊接力掣断装置包括电磁铁结构和用于驱动电磁铁结构工作的电磁铁电路，电磁铁结构包括电磁铁和吸附铁块，电磁铁和吸附铁块分别安装在点焊机机头的固定构件和活动构件上，电磁铁电路与精确电极力预设定装置的电极力电路电性连接。

电磁铁电路导通时，驱动电磁铁结构中的电磁铁对所述吸附铁块进行吸附。需要说明的是，为了实现工作循环，电磁铁结构必须具有复位构件，复位构件是指当电磁铁电路断开时，被电磁铁吸附的吸附铁块回复到原来位置的构件。有关复位构件可以多种，采用诸如拉伸弹簧、极性与电磁铁相反的永磁铁等可以协助被吸附的活动构件复位的公知构造即可，因为本领域技术人员所应知晓，恕不赘述。

下面再结合图2介绍精确电极力加压系统中的焊接力掣断装置的结构。

图2是电磁铁、吸附铁块分别安装在点焊机机头的固定构件和活动构件上的结构示意图。如图2中所示，在机头框架201的上边框安装有电磁铁217，邻近电磁铁的吸附面上安装有吸附铁块218，在中轴204和滑轴205的上端安装有复位构件219，吸附铁块218与复位构件219借助轴销220进行连接。

由于中轴204属于活动构件，中轴204在运动过程中，一旦其上的吸附铁块218被电磁铁217所吸附，中轴204便在焊接力传递过程中发挥阻碍作用，从而起到掣断效果。而一旦电磁铁电路断开，使电磁铁217失磁，则中轴204上的复位构件219便复位而迫使中轴204所受外力撤除而复位，恢复中轴204的正常受力环境。

如前所述，本发明把点焊机机头的结构划分为活动构件和固定构件，并不局限于如前对机头框架的上边框和对中轴204这二个部件的理解，实际上，本领域技术人员可以由本发明的描述知晓，本发明所称的活动构件包括中轴夹206、中轴204、小轴203、滑轴夹207、滑轴205等活动件；固定构件包括机头框架等相对与上述活动构件固定不动的构件。任何固定构件或活动构件，均可由本领域技术人员依据常规设计原理被设计成与所述的电磁铁217和吸附铁块218以及复位元件相配合，而不受现有结构的限制。

综上所述，有必要对本发明的精确电极力加压系统下述三点结构特征进行总结：

(1)机电一体化的结构特点：根据精确电极力加压系统的总体设计，本发明所述的精确电极力加压系统包括了焊接力传导结构、焊接力缓冲结构、电极力传导结构、电磁铁结构、电磁铁电路，精确电极力预设定结构和电极力电路组成的机电一体化的加压系统，在整个精确电极力加压系统中，电极力电路起到很重要的控制作用；当要对工件进行焊接时，首先在精确电极力预设定装置上，通过电极力电路，以量化的方式输入欲预设定的电极力，然后，作业时，焊接动力源向焊接力传导体提供焊接力，当电极力电路检测到焊接力达到预设定值时，电极力电路一方面向焊接电源发出指令，导通点焊电源，另一方面还向电磁铁电路发出指令使电磁铁导通以吸附所述吸附铁块，电磁铁结构即对焊接力传导结构进行掣动，阻止力矩传导以阻止过大的焊接力作用于电极；

(2)焊接力掣断装置的结构特征：电阻焊显微焊接的焊件一般小于0.10mm，一方面本发明采用不受焊件高度差影响的焊接力掣动装置，现有技术的掣动都是采用行程限位的结构，比如现有技术掣动精度最好的侍服电机，其对行程限位精度小于0.01mm，但往往也不能满足电阻焊显微焊接的要求，原因在于被焊工件的高度差达0.03mm的情况十分普遍，伺服电机以行程限位对工件的误差毫无办法，本发明以点焊电源的触发信号同时触发电磁铁的工作讯号，因此本发明的掣动就完全不受焊件高度差的影响；当点焊操作完成之后，电极力电路断开点焊电源所提供的点焊电流，同时指令焊接力掣断装置恢复原状，即完成一次点焊过程；

(3)电极力缓冲结构的结构特征：有关焊接力缓冲结构的作用原理看似简单，但也是精确电极力加压系统的重要构成；电阻焊显微焊接的整个点焊时段，都须要电极力在预设定范围内维持相对恒定，对精确电极力预设定装置提出±0.1N的精度要求没有太大的难度，但是，由于电阻焊点焊过程处于完全封闭无法观测状态，点焊过程包括了电、热、力、多变量的耦合作用，这些耦合作用又是高度非线性，焊件处于先受热膨胀后又被软化压扁的极短的形核过程，所以，要求精确电极力加压系统在整个焊接时段都将电极力保持在±0.5N的精度范围反而有很大的难度；可以设想：如果没有焊接力缓冲结构的随动维持，就会出现当焊件膨胀时电极力随之增加，当焊件被压扁时电极力随之减少，当焊接力被掣动时电极力随之消失；本发明机电一体化的精确电极力加压系统正是通过精确电极力预设定装置结合焊接力掣动装置和焊接力缓冲结构的协同作用、相互制约，实现在整个点焊时段，电极力都在预设定范围维持并保持相对恒定。

下面针对背景技术提出的钴基非晶丝在传感器电路连接的技术难题，本发明进一步公开了钴基非晶丝的包裹焊微连接方法。

正如背景技术所提及，由于钴基非晶丝不仅硬而脆、可焊性极差，而且其在高温下(1150℃)磁性消失，因而连接时不能使用高温，同时制作传感器时又要求钴基非晶丝表面的氧化膜必须被彻底清除，使之与电子元件触点的直流电阻值趋于零，如此苛刻的条件使得钴基非晶丝在传感器电路的连接十分困难。所以钴基非晶丝可以说是可焊性差的微小工件的典型，只要能实现钴基非晶丝在传感器电路上的可靠连接，其它各种可焊性差的微小工件同样可以实现可靠连接。

为了便于理解，在说明本发明钴基非晶丝的包裹焊微连接之前，首先对钴基非晶丝传感器的电路结构进行介绍。

请参阅图3，钴基非晶丝传感器的电路301为印刷线路板电路，其在印刷线路板电路设置有二个连接焊盘302。在二个连接焊盘302之间设置有绝缘套管303，绝缘套管303上则绕有两组可提供交变电流的线圈304；钴基非晶丝307贯穿绝缘套管303，且两端分别连接在二个连接焊盘302上；两组漆包线的引出线305分别焊接在两组漆包线线圈引出接点的四个焊盘306上。在不同的实施方式中，钴基非晶丝传感器的电路可以设计为贴片的电路结构，也可以设计为骨架样带插脚的电路结构。本实施例钴基非晶丝传感器的电路为印刷线路板电路，其结构相对于骨架样带插脚的电路结构或贴片的电路结构，印刷线路板电路不但具有更容易在连接焊盘作镀锡喷锡工艺处理，还具有在印刷线路板上很容易对另一个焊件加工定位孔，和很容易对二组线圈的漆包线引出线加工定位孔或定位梢，因而钴基非晶丝传感器的电路采用以印刷线路板电路的结构，更加便于采用HPPR显微焊接设备对钴基非晶丝307的连接进行以电阻焊单面点焊的包裹焊微连接。

请参阅图4，本发明钴基非晶丝的包裹焊微连接方法包括：

1)提供钴基非晶丝传感器电路301、钴基非晶丝307、包裹焊件405以及电阻焊点焊设备；其中，钴基非晶丝电路为印刷线路板电路，其在印刷线路板电路的连接焊盘302包括印刷线路板铜箔402和喷涂在铜箔402上的锡层403，锡层厚度约为0.10mm，连接焊盘302也称之为基底焊件；包裹焊件405为镀锡铜带，在图3和图4中，钴基非晶丝307的直径为，二个连接焊盘302之间的距离为8mm，焊盘302的大小为1mm×1mm；包裹焊件405为宽0.10mm、厚0.04mm的镀锡铜带，镀锡层厚约0.02mm；但是在其它实施方式中，以上参数可以有所变化；

2)把钴基非晶丝307置于传感器电路的连接焊盘302上，并用包裹焊件405覆盖钴基非晶丝307，通过电阻焊点焊设备以平行电极焊头对包裹焊件405进行点焊；

3)包裹焊件405与连接焊盘302被焊接在一起，钴基非晶丝307即被紧紧包裹在包裹焊件405与连接焊盘302之间，从而实现了可焊性差的微小工件钴基非晶丝307与连接焊盘302的可靠连接；之后把未与连接焊盘302焊接在一起的包裹焊件405的多余部分切除，即可完成钴基非晶丝307的包裹焊微连接。

需要说明的是，本发明包裹焊微连接的结构所使用的电阻焊点焊设备优选为上述HPPR显微焊接设备，所使用的平行电极焊头优选为凹圆弧端面的平行电极焊头，使用时把凹圆弧端面的平行电极焊头安装在HPPR显微焊接设备上，焊接压力设定在5.0N，输出脉冲电压设定在0.6V，输出脉冲时间设定在8ms，即可对图4所示在连接焊盘302上做好搭接接头的包裹焊件405进行焊接。当然，在不同的实施方式中，本发明也可以采用电极尖端接触式平行电极焊头进行焊接。

对图4所示实施例焊接后的钴基非晶丝307做拉力测试，结果显示其抗拉力105g，钴基非晶丝307两端的电阻值为16Ω。

对图4所示实施例焊接后的钴基非晶丝307和焊点作纵向切片检查，发现钴基非晶丝307没有被压扁变形，仍保留的圆柱面；而且，钴基非晶丝307的表面呈银白色，四周均被锡层浸润包裹，也就是钴基非晶丝307的表面没有发现氧化膜；焊点的纵切面还可见包裹焊件405和连接焊盘302两侧铜金属的相互扩散和再结晶，说明二者的连接为典型的电阻焊点焊的固相连接金相结构。

根据上述检测结果，可以得出以下结论：

1)因为钴基非晶丝307的内阻值为2Ω/mm，所以长度为8mm的钴基非晶丝307的两端电阻值应为16Ω，与实验结果相同，说明钴基非晶丝307与二个连接焊盘302连接的二个触点处的直流电阻值都接近于零；

2)钴基非晶丝307的表面没有发现氧化膜，说明HPPR显微焊接设备在对包裹焊件405作热压焊和电阻焊时，包裹焊件405和连接焊盘302的锡层在加压融熔过程中有效地清除了钴基非晶丝307表面的氧化膜；

3)由于锡在250℃即可融熔，因此钴基非晶丝307只被锡层浸润包裹而没有发生形变，钴基非晶丝的非晶丝结构也就不会破坏；

4)钴基非晶丝307是被发生了固相连接的包裹焊件405和连接焊盘302牢固包裹而实现可靠连接的。

5)可焊性差的微小工件可以应用HPPR显微焊接设备，通过包裹焊微连接实现可靠连接。

根据上述说明书的揭示和教导，本发明所属领域的技术人员还可以对上述实施方式进行适当的变更和修改。因此，本发明并不局限于上面揭示和描述的具体实施方式，对本发明的一些修改和变更也应当落入本发明权利要求的保护范围内。此外，尽管本说明书中使用了一些特定的术语，但这些术语只是为了方便说明，并不对本发明构成任何限制。

Claims (10)

1.一种包裹焊微连接的结构，其特征在于：包括可焊性差的微小工件和分别为基底焊件、包裹焊件的二个焊件，所述基底焊件和包裹焊件中至少有一个焊件的表面有镀锡或喷锡的锡层，或者二个焊件的表面都有锡层；可焊性差的微小工件位于彼此搭接的基底焊件和包裹焊件二个焊件之间，基底焊件和包裹焊件由电阻焊点焊设备点焊，可焊性差的微小工件被焊接在一起的二个焊件紧紧包裹而实现与基底焊件的连接；所述可焊性差的微小工件选自钴及其合金制成的微小工件、铂及其合金制成的微小工件、锰及其合金制成的微小工件、钽及其合金制成的微小工件、钨及其合金制成的微小工件、表面有绝缘层的微小工件或表面有绝缘漆的微小工件；微小工件为线径小于或等于的线材，或是厚度或宽度小于或等于0.10mm的带材。

2.根据权利要求1所述的包裹焊微连接的结构，其特征在于：所述电阻焊点焊设备是以平行电极焊头对二个焊件进行点焊的。

3.根据权利要求2所述的包裹焊微连接的结构，其特征在于：所述平行电极焊头为电极尖端接触的平行电极焊头、电极尖端连体的平行电极焊头、电极尖端既不接触也不连体的平行电极焊头或平行的二个电极。

4.根据权利要求2或3所述的包裹焊微连接的结构，其特征在于：所述平行电极焊头的焊接端面为凹圆弧端面。

5.根据权利要求1所述的包裹焊微连接的结构，其特征在于：所述电阻焊点焊设备为HPPR显微焊接设备，HPPR显微焊接设备综合了热压焊、平行间隙焊、具精确电极力加压系统的点焊机机头和电阻焊显微焊接的结构特征。

6.一种钴基非晶丝的包裹焊微连接方法，其特征在于包括以下步骤：

1)提供钴基非晶丝传感器电路、钴基非晶丝、包裹焊件和电阻焊点焊设备；所述传感器电路的连接焊盘为基底母材镀锡的连接焊盘，和/或包裹焊件为镀锡焊件；

2)把钴基非晶丝置于传感器电路的连接焊盘上，以包裹焊件覆盖钴基非晶丝，通过电阻焊点焊设备以平行电极焊头对包裹焊件进行点焊；

3)钴基非晶丝被焊接在一起的包裹焊件和连接焊盘紧紧包裹，实现了与连接焊盘的可靠连接。

7.根据权利要求6所述的钴基非晶丝的包裹焊微连接方法，其特征在于：所述步骤3)中实现钴基非晶丝与连接焊盘的可靠微连接后，还需把包裹焊件未与连接焊盘焊接在一起的多余部分去除。

8.根据权利要求6所述的钴基非晶丝的包裹焊微连接方法，其特征在于：所述电阻焊点焊设备为HPPR显微焊接设备。

9.根据权利要求6所述的钴基非晶丝的包裹焊微连接方法，其特征在于：所述平行电极焊头的焊接端面为凹圆弧端面。

10.根据权利要求6至9中任一项所述的钴基非晶丝的包裹焊微连接方法，其特征在于：所述钴基非晶丝传感器电路为印刷线路板电路。