CN109719361A

CN109719361A - 选择性波焊接的设备和方法

Info

Publication number: CN109719361A
Application number: CN201711039816.5A
Authority: CN
Inventors: 陆雷云; 李航; 邓爱民; P·V·L·博斯
Original assignee: Tyco Electronics Corp
Current assignee: TE Connectivity Corp
Priority date: 2017-10-31
Filing date: 2017-10-31
Publication date: 2019-05-07

Abstract

一种选择性波焊接设备，包括：焊料槽，所述焊料槽被构造用来容纳熔融焊料；喷嘴，所述喷嘴与所述焊料槽流体连接并且从所述焊料槽向上延伸，所述喷嘴具有纵向轴线和内表面；和泵，所述泵与所述焊料槽操作性地关联，被构造用来将焊料从所述焊料槽泵送到所述喷嘴中并且泵送到所述喷嘴上方。所述喷嘴的内表面包括来复线结构，所述来复线结构被构造用来在所述熔融焊料在所述喷嘴中向上行进时促进熔融焊料的螺旋转动。

Description

选择性波焊接的设备和方法

技术领域

本申请总体上涉及焊接，并且更具体地涉及选择性波焊接。

背景技术

选择性波焊接是将部件选择性焊接到印刷电路板和模制模块的工艺(诸如可以用于基站天线)，在传统表面安装技术(SMT)组装工艺中，该印刷电路板和模制模块可能被回流炉的热损坏。选择性波焊接经常仿效SMT炉回流工艺；要被选择性焊接的部件通常被在表面安装回流工艺中先前已经焊接的部件包围，并且选择性焊接工艺必须充分精确以避免损坏它们。

天线的选择性波焊接典型地使用圆的微型的泵送的焊料波(类似于铅笔或蜡笔的端部)来顺序地焊接天线。如图1中示出的，焊料槽或罐10填充有焊料4，并且具有从其向上延伸的喷嘴12。焊料14从焊料槽10被泵送到喷嘴12上方以形成在喷嘴上方延伸的熔融焊料的端头或凸起18。熔融焊料的端头或凸起18用于焊接天线16或其它基板上的希望部位。天线16可以是固定的，并且波焊接槽10在天线下面移动；替代地，天线16可以被传送过固定的波或焊料槽10以经受选择性焊接工艺。

发明内容

作为第一方面，本发明的实施例涉及选择性波焊接设备，该选择性波焊接设备包括：焊料槽，该焊料槽被构造用来容纳熔融焊料；喷嘴，该喷嘴与该焊料槽流体连接并且从该焊料槽向上延伸，该喷嘴具有纵向轴线和内表面；和泵，该泵与该焊料槽操作性地关联，被构造用来将焊料从该焊料槽泵送到该喷嘴中并且泵送到该喷嘴上方。该喷嘴的内表面包括来复线(rifling)结构，该来复线结构被构造用来在该熔融焊料在该喷嘴中向上行进时促进熔融焊料的螺旋转动。

作为第二方面，本发明的实施例涉及一种选择性波焊接基板的方法，该方法包括以下步骤：

(a)提供一种选择性波焊接设备，该选择性波焊接设备包括：

焊料槽，该焊料槽容纳熔融焊料；

喷嘴，该喷嘴与该焊料槽流体连接并且从该焊料槽向上延伸，该喷嘴具有纵向轴线和内表面；和

泵，该泵与该焊料槽操作性地关联；

其中该喷嘴的内表面包括来复线结构；

(b)将焊料从该焊料槽泵送到该喷嘴中并且泵送到该喷嘴上方以在该喷嘴上方产生焊料的端头；和

(c)采用该焊料的端头焊接基板。

作为第三方面，本发明的实施例涉及一种选择性波焊接基板的方法，该方法包括以下步骤：

(a)提供一种选择性波焊接设备，该选择性波焊接设备包括：

焊料槽，该焊料槽容纳熔融焊料；

泵，该泵与该焊料槽操作性地关联；

(b)从该焊料槽绕该喷嘴的纵向轴线旋转地泵送焊料到该喷嘴中并且泵送到该喷嘴上方以在该喷嘴上方产生焊料的端头；和

(c)采用该焊料的端头焊接基板。

附图说明

图1示意性地示出选择性波焊接槽和喷嘴。

图2是选择性波焊接槽和喷嘴的示意性侧视图，该示意性侧视图示出焊料的凸起或端头如何可能倾向一方。

图3是根据本发明的实施例的选择性波焊接槽和喷嘴的示意性侧视图。

图4是图3的焊料槽和喷嘴的示意性侧视图，该示意性侧视图示出焊料的凸起或端头如何可以被维持在对称构造中。

具体实施方式

现在在下面参考附图更完整地描述本发明，在附图中示出本发明的实施例。然而，本发明可以实施为许多不同形式并且不应当被解释为限于这里阐述的实施例；更确切地说，提供这些实施例使得本公开将彻底且完整，并且将完全传达本发明的范围到本领域技术人员。

相同的附图标记始终指示相同的元件。在图中，为了清楚起见可以夸大某些线、层、部件、元件或特征的厚度。

这里使用的术语仅仅为了描述特别实施例并且不意图是本发明的限制。除非另外定义，这里使用的所有术语(包括技术和科学术语)与本发明所述领域的本领域技术人员通常理解的具有相同的含义。还应当理解，诸如常用词典中限定的那些术语的术语在本说明书和相关技术的情况中应当被解释为具有与它们的含义一致的含义，并且不应当被解释为理想化的或过度正式的意义，除非在这里明确地如此限定。为了简洁和/或清楚，可能不详细描述熟知的功能或构造。

如这里使用的，单数形式“一”、“一个”和“该”意图也包括复数形式，除非上下文另外清楚地指示。还应当理解，术语“包括”和/或“包含”当在本说明书中使用时表示所述的特征、整数、步骤、操作、要素、和/或部件的存在，但不排除一个或更多个其它特征、整数、步骤、操作、要素、部件和/或其组合的存在或添加。如这里使用的，术语“和/或”包括相关列出项目的一个或更多个的任何和所有组合。如这里使用的，诸如“在X和Y之间”和“在大约X和Y之间”的短语应当被解释为包括X和Y。如这里使用的，诸如“在大约X和Y之间”的短语意指“在大约X和大约Y之间。”如这里使用的，诸如“从大约X到Y”的短语意指“从大约X到大约Y。”

应当理解，当元件被称为在另一元件“上”、“附接”到另一元件、“连接”到另一元件、与另一元件“联接”、“接触”另一元件等等时，它可以直接在其它元件上、附接到其它元件、连接到其它元件、与其它元件联接或接触其它元件，或者也可以存在中间元件。相比之下，当元件被称为例如“直接在另一元件上”、“直接附接”到另一元件、“直接连接”到另一元件、与另一元件“直接联接”或者“直接接触”另一元件时，不存在中间元件。本领域技术人员也将理解，对布置成“邻近”另一特征的结构或特征的参考可以具有重叠或位于相邻特征下面的部分。

为了方便描述，在这里可以采用诸如“下面”、“下方”、“下”、“上方”、“上”、“侧”、“左”、“右”等等的空间相对术语来描述如图中示出的一个元件或特征相对于另一元件或特征的关系。应当理解，空间相对术语意图包括除了图中描绘的取向外的装置在使用或操作中的不同取向。例如，如果图中的装置被倒转，描述为在其它元件或特征“下方”或“下面”的元件将随后取向成在该其它元件或特征“上方”。该装置可以另外地取向(旋转90度或以其它取向)并且相应地解释这里使用的相对空间关系的描述语。

而且，如这里使用的，术语“水平的”和“竖直的”意图包括可以从精确的水平的或竖直的取向变化小的量(例如，5-10度)的结构。

也将理解，如这里使用的，术语“例子”、“示例性的”及其派生词意图指的是这里讨论的非限制性例子和/或变体实施例，并且不意图指示与一个或更多个其它实施例相比偏好这里讨论的一个或更多个实施例。

现在参考图，常规焊料槽10和喷嘴12在图2中被示出。当基板16要被焊接时，槽10中容纳的焊料14被泵送到喷嘴12上方直到它形成在喷嘴12的上端部上方延伸的凸起或端头18(下面称为“端头”)。端头18是熔融的，并且因此依靠其粘性和表面张力性质来保持在适当位置(而不是在喷嘴12的边缘之上溢出)。典型地，焊料具有大约400和600mN/m之间的表面张力和大约0.4和4.0mPa.s之间的粘度。然而，在许多情况中，并且如图2中所示，端头18在喷嘴12的上边缘上方保持完好时可以转移到一侧并且变得倾向一方，且/或可能从其适当高度略微退回。当这种情况出现时，形成在基板上的焊料连接可能是不完美的，而这可能损害该装置的性能(例如，如果基板是天线，则在该连接处可能产生不合需要的无源互调(PIM))。

焊料端头18形成畸形或倾向一方且/或退回的倾向可以通过使用图3和4中示出的焊料槽110和喷嘴112被解决。如图3中所示，焊料槽110和喷嘴112类似于图2中示出的焊料槽10和喷嘴12；然而，喷嘴112在其内表面上包括来复线结构113。在图3中被示出为一系列部分螺旋状凹槽的来复线结构113在焊料114在喷嘴112中升起时迫使焊料114绕喷嘴112的轴线A缓慢旋转，并且一旦焊料114已经在喷嘴112中向上行进以形成端头118，也向喷嘴112中的焊料114提供小的角向力。这种旋转或“螺旋”作用和角向力引起焊料的端头118以稳定的对称形状维持在喷嘴112顶上(见图4)并且对抗端头118如图2中变成畸形或倾向一方的倾向。端头118然后可以用于在希望的部位焊接基板116。

从尺寸方面来看，喷嘴112的直径典型地可以是大约4和40mm，长度在大约20和120mm之间。焊料的端头118典型地在喷嘴112的上端部上方在大约2和8mm之间延伸。

虽然来复线结构113在图3和图4中被示出为一系列部分螺旋状凹槽，但本领域技术人员将理解，其它特征可以提供来复线作用，该来复线作用可以对抗畸形端头118的倾向。例如，部分螺旋状凹槽可以被一系列部分螺旋状肋或突起取代。在一些实施例中，该肋或突起可以被按路线布置以形成一个或更多个完整的螺旋。在其它实施例中，该凹槽或肋可以沿它们的长度部分地不连续的。形成来复线的其它布置也可能是对本领域技术人员来说是显然的。

也将理解，虽然单个焊料槽110和喷嘴112在这里被示出，但在一些实施例中，第二相同喷嘴可以与该焊料槽流体连接使得泵送作用迫使焊料同时进入两个喷嘴。这可以实现要被焊接在一起的基板116上的两个点的焊接。在一些实施例中，多于两个喷嘴可以用于同时焊接。

前述是本发明的说明并且将不被解释为本发明的限制。虽然已经描述本发明的示例性实施例，但本领域技术人员将容易理解，在示例性实施例中许多修改是可能的，而不实质上偏离本发明的新颖教导和优点。因此，所有这种修改意图被包括在如权利要求中限定的本发明的范围内。本发明由以下权利要求限定，该权利要求的等同物将被包括在其中。

Claims

1.一种选择性波焊接设备，所述选择性波焊接设备包括：

焊料槽，所述焊料槽被构造用来容纳熔融焊料；

喷嘴，所述喷嘴与所述焊料槽流体连接并且从所述焊料槽向上延伸，所述喷嘴具有纵向轴线和内表面；和

泵，所述泵与所述焊料槽操作性地关联，被构造用来将焊料从所述焊料槽泵送到所述喷嘴中并且泵送到所述喷嘴上方；

其中，所述喷嘴的内表面包括来复线结构，所述来复线结构被构造用来在所述熔融焊料在所述喷嘴中向上行进时促进熔融焊料的螺旋转动。

2.根据权利要求1所述的选择性波焊接设备，其中，所述来复线结构包括多个至少部分螺旋状凹槽。

3.根据权利要求1所述的选择性波焊接设备，其中，所述来复线结构包括多个至少部分螺旋状突起。

4.根据权利要求1所述的选择性波焊接设备，其中，所述喷嘴的内表面具有大约4mm和40mm之间的直径。

5.根据权利要求1所述的选择性波焊接设备，其中，所述喷嘴具有大约20mm和120mm之间的长度。

6.根据权利要求1所述的选择性波焊接设备，还包括存在于所述焊料槽中的熔融焊料。

7.根据权利要求6所述的选择性波焊接设备，其中，所述熔融焊料具有大约0.5mPa.s和4.0mPa.s之间的粘度。

8.根据权利要求6所述的选择性波焊接设备，其中，所述熔融焊料具有大约400mN/m和600mN/m之间的表面张力。

9.根据权利要求1所述的选择性波焊接设备，其中，所述喷嘴是第一喷嘴，并且还包括与所述第一喷嘴相同的、流体连接到所述焊料槽的第二喷嘴。

10.一种选择性波焊接基板的方法，所述方法包括以下步骤：

(a)提供一种选择性波焊接设备，所述选择性波焊接设备包括：

焊料槽，所述焊料槽容纳熔融焊料；

泵，所述泵操作性地与所述焊料槽关联；

其中所述喷嘴的内表面包括来复线结构；

(b)将焊料从所述焊料槽泵送到所述喷嘴中并且泵送到所述喷嘴上方以在所述喷嘴上方产生焊料的端头；和

(c)采用所述焊料的端头焊接基板。

11.根据权利要求10所述的方法，其中，所述来复线结构包括多个至少部分螺旋状凹槽。

12.根据权利要求10所述的方法，其中，所述来复线结构包括多个至少部分螺旋状突起。

13.根据权利要求10所述的方法，其中，所述喷嘴的内表面具有大约4mm和40mm之间的直径。

14.根据权利要求10所述的方法，其中，所述喷嘴具有大约20mm和120mm之间的长度。

15.根据权利要求10所述的方法，其中，所述熔融焊料具有大约0.5mPa.s和4.0mPa.s之间的粘度。

16.根据权利要求10所述的方法，其中，所述熔融焊料具有大约400mN/m和600mN/m之间的表面张力。

17.根据权利要求1所述的方法，其中，所述喷嘴是第一喷嘴，并且还包括与所述第一喷嘴相同的、流体连接到所述焊料槽的第二喷嘴。

18.一种选择性波焊接基板的方法，所述方法包括以下步骤：

焊料槽，所述焊料槽容纳熔融焊料；

泵，所述泵与所述焊料槽操作性地关联；

(b)从所述焊料槽绕所述喷嘴的纵向轴线旋转地泵送焊料到所述喷嘴中并且泵送到所述喷嘴上方以在所述喷嘴上方产生焊料的端头；和

(c)采用所述焊料的端头焊接基板。