CN108655650A - 用于焊接收发器组件的工装夹具 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种用于焊接收发器组件的工装夹具，该工装夹具包括用于放置待焊接的收发器组件的壳体、用于将收发器组件的基板相对稳定地支撑在收发器组件的外壳内的基板压紧组件以及用于将收发器组件的连接器相对稳定地支撑在外壳的端壁中的连接器压紧组件。通过对连接器与基板的施压，可以改善基板在焊接过程由于受热变形而对焊接质量产生的影响，同时也会在焊接过程中有效地避免焊接空洞、翘曲、不紧密和不牢固等问题。

Description

用于焊接收发器组件的工装夹具

技术领域

本发明涉及一种工装夹具，更具体地，涉及一种用于电路板焊接的工装夹具。

背景技术

微组装工艺技术早期的发展动力来源于军事和大型计算机方面。20世纪90年代以来，移动电话、个人数字助理、数码相机等消费类电子产品的体积越来越小，智能化程度越来越高，这些日新月异的变化为微组装技术的发展展示了广阔的应用前景。微组装工艺技术的发展动力来源于电子产品的更新换代，一代产品造就一代技术，未来的技术发展还会沿袭这种趋势。从技术层面上分析，微组装工艺技术是生产电子元器件或组件过程中的重要工艺，它是微电子制造技术的延伸，其发展的快慢以及所达到的技术水平和生产规模，直接影响整机产品或电子系统的发展。所以，可以说微组装工艺技术是判断一个电子行业公司技术先进的标准，也是影响公司发展的决定性因素。

在微组装技术领域，尤其是收发器组件(T/R组件)的微组装技术中，其中基板与连接器焊接技术是微组装技术中的关键技术，连接器与基板焊接的可靠性也成为整个微组装系统中的关键评价指标。

微组装焊接工艺，主要是实现基板、连接器和腔体的物理互连以及提供散热通道。其工艺重点主要是在工艺过程中保证与腔体结合紧密、牢固、平整、不翘边、无空洞以及焊料无溢出。但是，由于焊接面的平面度难以控制，连接器焊接时的固定问题以及高温热失配的翘曲问题和柔性基板的大变形问题等，都可能导致焊接出现空洞、裂纹和分层等现象，使焊接的可靠性难以得到保证。如果与腔体结合不紧密牢固，则最终生产的器件在振动中会造成基板、连接器脱落，从而发生故障。如果基板与腔体结合不平整，有翘边和空洞的缺陷，则会严重影响基板的散热和电性能稳定性。如果焊料或导电胶溢出，则会严重影响器件的电参数或导致其短路。

在实际的生产操作中，为了避免出现以上问题，通常采用放置压块等临时措施。但是压块不仅难以达到效果，而且由于压块的吸热，也会引起受热不均等其他焊接问题。另外，由于有一些脆性基板，如陶瓷基板，材料极易碎裂，不能通过旋紧螺钉直接挤压基板，以避免产生基板破碎等问题。

发明内容

为了解决上述技术问题中的至少一个方面，本发明的实施例提供了一种。

根据本发明的一个方面，提供一种用于焊接收发器组件的工装夹具，该工装夹具包括用于放置待焊接的收发器组件的壳体、用于将收发器组件的基板相对稳定地支撑在收发器组件的外壳内的基板压紧组件以及用于将收发器组件的连接器相对稳定地支撑在外壳的端壁中的连接器压紧组件。

在根据本发明的用于焊接收发器组件的工装夹具的一个优选的实施例中，基板压紧组件包括相对于壳体固定地设置的支撑板以及相对于支撑板对收发器组件的基板施加压力的弹性压紧单元

根据本发明的用于焊接收发器组件的工装夹具的另一个优选的实施例，弹性压紧单元包括支撑在支撑板上的第一压板、调节第一压板与支撑板之间的距离的第一调节螺钉以及穿过支撑板设置在第一压板与基板之间的弹性压杆。

在根据本发明的用于焊接收发器组件的工装夹具的再一个优选的实施例中，弹性压杆包括设置成穿过第一压板上的定位孔并且能够在定位孔内滑动的杆部、固定地设置在杆部上的第一弹簧止推部以及设置在第一压板与第一弹簧止推部之间的第一弹簧。

根据本发明的用于焊接收发器组件的工装夹具的还一个优选的实施例，杆部的施压面设置成具有圆角。

在根据本发明的用于焊接收发器组件的工装夹具的又一个优选的实施例中，连接器压紧组件包括第二压板、调节第二压板与壳体的端壁之间的距离的第二调节螺钉以及穿过端壁设置在第二压板与连接器之间的弹簧压杆。

根据本发明的用于焊接收发器组件的工装夹具的另一个优选的实施例，弹簧压杆包括设置成穿过壳体的端壁中的定位通孔并且能够在定位通孔内滑动的杆件、固定地设置在杆件上的弹第二簧止推部以及设置在第二压板与第二弹簧止推部之间的第二弹簧。

在根据本发明的用于焊接收发器组件的工装夹具的再一个优选的实施例中，杆件的施压面设置成具有圆角。

根据本发明的用于焊接收发器组件的工装夹具的还一个优选的实施例，弹簧压杆设置成包括与第二压板相对固定地连接的杆件、套设在杆件上的第二弹簧以及套设在杆件上并且与第二弹簧相抵接的压紧筒，在压紧筒的端部上设置第二弹簧止推部。

在根据本发明的用于焊接收发器组件的工装夹具的又一个优选的实施例中，第二压板设置成“S”形卡扣式结构，第二压板通过“S”形卡扣式结构的缺口卡扣在第二调节螺钉上。

与现有技术相比，本发明具有以下有益效果中的至少一个：

(1)通过对连接器与基板的施压，可以改善基板在焊接过程由于受热变形而对焊接质量产生的影响，同时也会在焊接过程中有效地避免焊接空洞、翘曲、不紧密和不牢固等问题；

(2)根据不同的连接器位置、基板材质和基板位置，可以灵活地布置定位孔，通过适当的设计使受压效果均匀合理，从而减小连接器损坏、基板碎裂的风险；

(3)可以利用压板对弹簧和杆件(杆部)进行施压，通过测量施压前后的弹簧的变形量，可以计算得到施加在连接器和基板上的压力的大小。结合相关实验，可以得到最佳的施加压力的大小，由此避免了盲目施压导致的连接器损坏、基板碎裂的风险。

附图说明

通过下文中参照附图对本发明所作的描述，本发明的其它目的和优点将显而易见，并可帮助对本发明有全面的理解。

图1为根据本发明示例性实施例的待焊接的收发器组件的分解立体图。

图2为根据本发明的示例性实施例的用于焊接收发器组件的工装夹具的分解立体图。

图3为根据本发明的示例性实施例的用于焊接收发器组件的工装夹具的组装的立体图。

需要说明的是，附图并不一定按比例来绘制，而是仅以不影响读者理解的示意性方式示出。

具体实施方式

为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例的附图，对本发明的技术方案进行清楚、完整地描述。显然，所描述的实施例是本发明的一个实施例，而不是全部的实施例。基于所描述的本发明的实施例，本领域普通技术人员在无需创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

除非另外定义，本发明使用的技术术语或者科学术语应当为本发明所属领域内具有一般技能的人士所理解的通常意义。

参照附图1-3，本发明提供一种用于焊接收发器(T/R)组件的工装夹具10，如图1所示，该收发器(T/R)组件包括外壳2、设置在外壳2内的基板4以及设置在外壳2的端壁内并且用于与基板4上的元器件通信连接的连接器6。如图2所示，根据本发明的用于焊接收发器组件的工装夹具10包括用于保持和容纳待焊接的收发器组件的壳体100、用于将基板4相对稳定地支撑在外壳2内的基板压紧组件120以及用于将连接器6相对稳定地支撑在外壳2的端壁中的连接器压紧组件140。

在需要对收发器组件的各个部件进行焊接时，首先将各个部件放置到适当的位置，然后对其进行焊接，并且应当确保焊接过程中各个部件之间的准确的相对位置以及各个部件不会由于焊接而产生变形、裂纹等缺陷。在根据本发明的用于焊接收发器(T/R)组件的工装夹具10中，可以首先将连接器6安装到外壳2的端壁中的安装孔22内，并且在安装孔22与连接器6之间放置焊片。接着，可以将形状与基板4大致相同的焊片放置到外壳2的需要设置基板4的位置处，并且将基板4放置到焊片上。然后可以将工装夹具10的壳体100放置到工作平台上，并且将设置有连接器6和基板4的外壳2放置到壳体100的腔体内，利用基板压紧组件120将基板4压紧在外壳2内，利用连接器压紧组件140将连接器6压紧在外壳2的端壁中的安装孔22内，然后对各个部件实施焊接作业。由此，通过对连接器6与基板4的施压，可以改善基板4在焊接过程中由于受热变形而对焊接质量产生的影响，同时也能够有效地避免焊接空洞、翘曲、不紧密和不牢固等问题的出现。

以下将详细说明根据本发明的用于焊接收发器(T/R)组件的工装夹具10的基板压紧组件120和连接器压紧组件140的具体结构。如图2和图3所示，根据本发明的用于焊接收发器(T/R)组件的工装夹具10的基板压紧组件120包括相对于壳体100固定地设置的支撑板122以及相对于支撑板122对基板4施加压力的弹性压紧单元124。支撑板122可以通过旋拧到壳体100的侧壁中的螺纹孔108内的固定螺钉1226固定地设置在壳体100上。可以根据基板4上的压紧点的位置以及相应压紧点上的所需要施加的压力的大小在支撑板122上设置一个或多个弹性压紧单元124。弹性压紧单元124中的每一个可以包括第一压板1242、调节第一压板1242与支撑板122之间的距离的第一调节螺钉1244以及穿过支撑板122设置在第一压板1242与基板4之间的弹性压杆1246。第一调节螺钉1244穿过第一压板1242并旋拧到支撑板122内，可以通过改变第一调节螺钉1244旋拧到支撑板122内的深度来调节第一压板1242与支撑板122之间的距离，从而调节弹性压杆1246对基板4所施加的压力。

进一步地，弹性压杆1246可以包括设置成穿过第一压板1242上的定位孔并且能在定位孔内滑动的杆部1247、固定地设置在杆部1247上的第一弹簧止推部1248以及设置在第一压板1242与第一弹簧止推部1248之间的第一弹簧1249，第一弹簧1249套设在杆部1247上，并通过第一压板1242向第一弹簧止推部1248施加推力，从而推动杆部1247的端部压紧基板4上的相应的压紧点。当然，弹性压杆1246也可以采用与如下所述的连接器压紧组件140的弹簧压杆146相同的结构。

在根据本发明的用于焊接收发器(T/R)组件的工装夹具10的实施例中，可以根据基板4上的需要施加相同的压紧力的压紧点，为这些压紧点设置同一个弹性压紧单元124。因此，可以根据基板4上的压紧点的相对高度和压紧力的大小将压紧点分成一个或多个组，并且为每个组设置相同的弹性压紧单元124，即可以在支撑板122上设置一个或多个弹性压紧单元124。在如图2和图3所示的实施例中，在支撑板122上设置三个弹性压紧单元124，分别为图中所示位于右侧的具有方形压板的第一弹性压紧单元124-1、位于左侧的具有条形压板的第二弹性压紧单元124-2和位于内侧的具有更长条形压板的第三弹性压紧单元124-3。其中，第一弹性压紧单元124-1能够为基板4上的5个压紧点提供相同的压紧力，第二弹性压紧单元124-2和第三弹性压紧单元124-3能够分别为基板4上的2个压紧点提供相同的压紧力。每一个弹性压紧单元均可以穿过设置在支撑板122上的定位孔1222作用在基板4上。比如，第二弹性压紧单元124-2的第一调节螺钉1244通过设置在支撑板122中的螺纹孔1224螺纹连接在支撑板122上，第二弹性压紧单元124-2的弹性压杆1246的杆部1247滑动地设置在支撑板122中的定位通孔1222中，第一压板1242通过其上设置的通孔设置在第一调节螺钉1244的螺帽与第一弹簧1249的第一端部之间，弹簧1249则夹持在第一压板1242与杆部1247的弹簧止推部1248之间，也即是弹簧1249的第二端部抵靠在弹簧止推部1248上。

类似地，用于将连接器6相对稳定地支撑在外壳2的端壁中的连接器压紧组件140可以具有与基板压紧组件120相同或相似的结构。如图2所示，由于壳体100的端壁102起到了与支撑板122相似的作用，因此，连接器压紧组件140不再需要具有类似支撑板122的部件。可以在端壁102上设置相应的螺纹孔104和定位通孔106，从而将连接器压紧组件140设置在端壁102上。连接器压紧组件140可以包括第二压板142、调节第二压板142与端壁102之间的距离的第二调节螺钉144以及穿过端壁102设置在第二压板142与连接器6之间的弹簧压杆146。第二调节螺钉144穿过第二压板142并旋拧到端壁102内，可以通过改变第二调节螺钉144旋拧到端壁102内的深度来调节第二压板142与端壁102之间的距离，从而调节弹簧压杆146对连接器6所施加的压力的大小。在此，可以根据实际需求，为需要提供压力的多个连接器6设置单个或多个连接器压紧组件140，比如，在多个连接器6具有相同的相对深度和相同的压紧力的情况下，可以为多个连接器6设置一个连接器压紧组件140。当然，为了为每一个连接器6提供精确的压紧力，可以为每一个连接器6设置单独的连接器压紧组件140。

进一步地，弹簧压杆146可以包括设置成穿过壳体100的端壁102中的定位通孔106并且能在定位通孔106内滑动的杆件147、固定地设置在杆件147上的第二弹簧止推部148以及设置在第二压板142与第二弹簧止推部148之间的第二弹簧149，第二弹簧149套设在杆件147上，并通过第二压板142向第二弹簧止推部148施加推力，从而推动杆件147的端部压紧连接器6。在此，有利地，杆件147可以为空心结构，即为筒状杆件147。另外，在根据本发明的用于焊接收发器组件的工装夹具10的连接器压紧组件140中，弹簧压杆146还可以设置成包括与第二压板142相对固定地连接的杆件147、套设在杆件147上的第二弹簧149以及套设在杆件147上并且与第二弹簧149相抵接的压紧筒，在压紧筒的端部上设置第二弹簧止推部148。杆件147具有贯穿第二弹簧149的整个长度和压紧筒的部分长度的总体长度，也就是在第二弹簧149处于非受力状态下，杆件147的端部位于压紧筒的端部的内部，即杆件147用于引导第二弹簧149的伸缩并且引导压紧筒的轴向运动。当通过第二调节螺钉144调节第二压板142与端壁102之间的距离时，第二弹簧149通过第二弹簧止推部148推动压紧筒，使压紧筒的端部压紧连接器6，而杆件147的端部不会接触连接器6。在这种情况下，可以在杆件147的从第二压板142伸出的端部上设置螺母，用于将杆件147相对固定地设置第二压板142上。

如图2和图3所示，在根据本发明的实施例中，收发器组件包括位于外壳2的端部的四个连接器6，为此设置了四个连接器压紧组件140。在此，每个连接器压紧组件140的第二压板142设置成卡扣式结构，即第二压板142具有“S”形结构，第二压板142可以通过S形结构的缺口卡扣在第二调节螺钉144上。在连接器压紧组件140的使用过程中，可以首先将第二调节螺钉144旋拧到壳体100的端壁102中的螺纹孔104内，然后将弹簧压杆146与第二压板142组装在一起，并将组装完成的弹簧压杆146和第二压板142通过使杆件147穿过端壁102中的定位通孔106而设置在端壁102上，随后使“S”形第二压板142卡扣在第二调节螺钉144上。

在此，有利地，弹簧1249和第二弹簧149为60Si2Mn低锰弹簧钢耐高温弹簧，有效圈数n为5圈-20圈。可以通过控制弹簧1249或第二弹簧149的形变来控制对连接器6和基板4所施加的压力。所施加压力的计算公式为F＝λ·Gd/8c³n，其中，λ为弹簧的轴向变形量，G为弹簧的切变模量，d为弹簧的钢丝直径，c为弹簧的旋绕比，n为弹簧的有效圈数。

进一步有利地，为了避开连接器6的端子，可以将杆件147的端部设置成空心结构。优选地，还可以将杆件147的施压面设置成具有圆角，从而防止杆件147对连接器6造成损坏。当然，杆部1247的端部的施压面也可以设置成具有圆角，从而防止杆部1247的端部对基板4产生压力损坏。

以下简要说明根据本发明的用于焊接收发器组件的工装夹具10的使用过程。

首先，用镊子将焊片放置于外壳2的与连接器6配合处的台阶处，将连接器6放置到待焊接外壳2的端壁上的连接器安装孔22内。并且将面积和形状与基板4基本相同的焊片放置到待焊接外壳2的内腔的底面上，再将基板4放置到焊片上，此时基板4在外壳2中的位置即为基板4的焊后位置。

然后，将壳体100放置于工作平台上，将待焊接的外壳2(包含焊片、连接器6和基板4)放入壳体100内，随后执行如下所述的2步操作以安装工装夹具10。

第一步：进行连接器6的固定。将第二弹簧149套置在杆件147上，并且使杆件147穿过壳体100的端壁102上的定位通孔106抵靠在连接器6上。然后将第二压板142套置在杆件147的端部并抵靠第二弹簧149，并使第二调节螺钉144穿过第二压板142上的孔旋拧到端壁102的螺纹孔104内，从而将第二压板142设置到端壁102上，通过调整第二调节螺钉144来改变弹簧压杆146的变形量，进而改变施加到连接器6上的压力。在弹簧压杆146包括压紧筒的情况下，可以首先将压紧筒和第二弹簧149套设在杆件147上，使杆件147的端部穿过第二压板142中的通孔或螺纹孔，并通过螺母将杆件147固定在第二压板142上。随后可以使杆件147的另一端部穿过定位通孔106并抵靠在连接器6上，后续步骤与上述相似，不再赘述。

第二步：进行基板4的固定。利用固定螺钉1226将支撑板122安装在壳体100上，在此，可以直接将固定螺钉1226旋拧到壳体100的侧壁中的螺纹孔101内。随后将弹簧1249套置在杆部1247上，并使杆部1247的下端穿过支撑板122中的定位通孔1222，抵靠在基板4上的压紧点上；设置好一组中的多个弹性压杆1246之后，将第一压板1242按照到弹性压杆1246上，此时一组中的一个或多个弹性压杆1246的杆部1247穿设在第一压板1242中的通孔内。接着利用第一调节螺钉1244穿过压板1244上的通孔，旋拧到支撑板122中的螺纹孔1224内，从而将第一压板1242安装到支撑板122上，通过调整第一调节螺钉1244来改变弹簧1249的变形量，进而改变施加在基板4上的压力，达到改善焊接质量的效果。

在此需要说明的是，用于固定基板4的基板压紧组件120可以采用与如上所述的用于固定连接器6的连接器压紧组件140相同的结构，同样地，用于固定连接器6的连接器压紧组件140也可以采用与如上所述的用于固定基板4的基板压紧组件120相同的结构。

根据本发明的用于焊接收发器组件的工装夹具10与现有技术相比具有以下优点：

1.通过对连接器与基板的施压，可以改善基板在焊接过程由于受热变形而对焊接质量产生的影响，同时也会在焊接过程中有效地避免焊接空洞、翘曲、不紧密和不牢固等问题。

2.根据不同的连接器位置、基板材质和基板位置，可以灵活地布置定位孔，通过适当的设计使受压效果均匀合理，从而减小连接器损坏、基板碎裂的风险。

3.可以利用压板对弹簧和杆件(杆部)进行施压，通过测量施压前后的弹簧的变形量，可以计算得到施加在连接器和基板上的压力的大小。结合相关实验，可以得到最佳的施加压力的大小，由此避免了盲目施压导致的连接器损坏、基板碎裂的风险。

对于本发明的实施例，还需要说明的是，在不冲突的情况下，本发明的实施例及实施例中的特征可以相互组合以得到新的实施例。

以上，仅为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，本发明的保护范围应以权利要求的保护范围为准。

Claims (10)

1.一种用于焊接收发器组件的工装夹具，其特征在于，所述工装夹具包括：

壳体，所述壳体用于放置待焊接的收发器组件；

基板压紧组件，所述基板压紧组件用于将所述收发器组件的基板相对稳定地支撑在所述收发器组件的外壳内；以及

连接器压紧组件，所述连接器压紧组件用于将所述收发器组件的连接器相对稳定地支撑在所述外壳的端壁中。

2.根据权利要求1所述的用于焊接收发器组件的工装夹具，其特征在于，

所述基板压紧组件包括相对于所述壳体固定地设置的支撑板以及相对于所述支撑板对所述收发器组件的基板施加压力的弹性压紧单元。

3.根据权利要求2所述的用于焊接收发器组件的工装夹具，其特征在于，

所述弹性压紧单元包括支撑在所述支撑板上的第一压板、调节所述第一压板与所述支撑板之间的距离的第一调节螺钉以及穿过所述支撑板设置在所述第一压板与所述基板之间的弹性压杆。

4.根据权利要求3所述的用于焊接收发器组件的工装夹具，其特征在于，

所述弹性压杆包括设置成穿过所述第一压板上的定位孔并且能够在所述定位孔内滑动的杆部、固定地设置在所述杆部上的第一弹簧止推部以及设置在所述第一压板与所述第一弹簧止推部之间的第一弹簧。

5.根据权利要求4所述的用于焊接收发器组件的工装夹具，其特征在于，所述杆部的施压面设置成具有圆角。

6.根据权利要求1-5中的任一项所述的用于焊接收发器组件的工装夹具，其特征在于，

所述连接器压紧组件包括第二压板、调节所述第二压板与所述壳体的端壁之间的距离的第二调节螺钉以及穿过所述端壁设置在所述第二压板与所述连接器之间的弹簧压杆。

7.根据权利要求6所述的用于焊接收发器组件的工装夹具，其特征在于，

所述弹簧压杆包括设置成穿过所述壳体的端壁中的定位通孔并且能够在所述定位通孔内滑动的杆件、固定地设置在所述杆件上的弹第二簧止推部以及设置在所述第二压板与所述第二弹簧止推部之间的第二弹簧。

8.根据权利要求7所述的用于焊接收发器组件的工装夹具，其特征在于，所述杆件的施压面设置成具有圆角。

9.根据权利要求6所述的用于焊接收发器组件的工装夹具，其特征在于，

所述弹簧压杆设置成包括与所述第二压板相对固定地连接的杆件、套设在所述杆件上的第二弹簧以及套设在所述杆件上并且与所述第二弹簧相抵接的压紧筒，在所述压紧筒的端部上设置第二弹簧止推部。

10.根据权利要求7所述的用于焊接收发器组件的工装夹具，其特征在于，

所述第二压板设置成“S”形卡扣式结构，所述第二压板通过所述“S”形卡扣式结构的缺口卡扣在所述第二调节螺钉上。