CN111299782A - 电阻焊接装置以及使用该电阻焊接装置的方法 - Google Patents

电阻焊接装置以及使用该电阻焊接装置的方法 Download PDF

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Abstract

本公开涉及电阻焊接装置以及使用该电阻焊接装置的方法。电气端子(12)具有第一主表面(20)和与第一主表面(20)相对的第二主表面(24)，凹口(22)被限定在第一主表面(20)中，焊料组合物层(26)设置在第二主表面(24)上。凹口(22)被构造成用于接纳电极(16)的远端末端(18)。

Description

电阻焊接装置以及使用该电阻焊接装置的方法
本申请是申请日为2017年9月29日，申请号No.201710909088.2的中国发明专利申请的分案申请，其中所述中国发明专利申请要求2016年10月7日提交的美国临时专利申请No.62/405,527的权益。上述两项专利申请的全部内容均通过引用结合于此。
技术领域
本发明通常涉及电阻焊接，更具体地涉及具有特别适于将诸如电气端子之类的金属部件附接到印刷在玻璃表面上的导电焊盘(pad)的电极(electrode)和端子的电阻焊接装置和方法。
背景技术
电阻焊接是一种通过使电流流过电阻电极来加热焊料的过程。这个过程已被用于将电气端子焊接到印刷在玻璃表面上的导电焊盘。在电极和电气端子之间的任何间隙或点接触会改变电极和端子之间的连接的电学特性和热学特性，这会负面影响焊接过程。因此，需要消除这些间隙和点接触以提供更一致的焊接过程的电阻焊接装置。
背景技术部分中所讨论的主题不应当只因为它在背景技术部分中的提到而被假定为现有技术。类似地，背景技术部分中提到的或与背景技术部分的主题相关联的问题不应被假定为在现有技术中已经被在先认识到。背景技术部分中的主题仅仅表示不同的方法，它们本身也可能是发明。
发明内容
根据本发明的实施例，提供了一种电阻焊接装置。该电阻焊接装置包括具有远端末端(distal tip)的电极和电气端子，所述电气端子具有第一主表面和与第一主表面相对的第二主表面，凹口(indentation)被限定在第一主表面中，焊料组合物(soldercomposition)层设置在第二主表面上。该凹口被配置为接纳电极的远端末端。
远端末端可以被表征为具有凸形，而凹口可以被表征为具有相对应的凹形。电极可以具有大致圆柱形，且远端末端可以被表征为具有凸球冠形(cap shape)。凹口可以被表征为具有凹球冠形。远端末端可以被表征为具有凸半球形，且其中凹口被表征为具有凹半球形。
凸球冠形的半径可以基本上等于凹球冠形的半径。凸球冠形的直径可以小于凹球冠形的直径。
电极可以由碳基材料形成，且电气端子可以由铜基材料形成。焊料组合物可以基本上是无铅的(lead-free)。
该装置可以被配置为将电气端子附接到设置在玻璃表面上的导电焊盘。
根据本发明的另一个实施例，提供了一种电阻焊接的方法。该方法包括提供具有远端末端的电极的步骤以及提供具有第一主表面和与第一主表面相对的第二主表面的电气端子的步骤，凹口被限定在第一主表面中，焊料组合物层设置在第二主表面上。该方法还包括将电极的远端末端放置在凹口内的步骤以及提供经过电极和电气端子的电流的步骤。该电流足以加热电极并且熔化在第二主表面上的焊料组合物。
远端末端可以被表征为具有凸形，而凹口可以被表征为具有相对应的凹形。电极可以具有大致圆柱形，且远端末端可以被表征为具有凸球冠形。凹口可以被表征为具有凹球冠形。远端末端可以被表征为具有凸半球形，且其中凹口被表征为具有凹半球形。
凸球冠形的半径可以基本上等于凹球冠形的半径。凸球冠形的直径可以小于凹球冠形的直径。
电极可以由碳基材料形成，而电气端子可以由铜基材料形成。焊料组合物可以基本上是无铅的。
该方法还可以包括将电气端子附接到设置在玻璃表面上的导电焊盘的步骤。玻璃表面可以由叠层玻璃形成。
在阅读本发明的优选实施例的下列详细描述后，本发明进一步的特征和优势将更清楚地表现，这些优选实施例仅作为非限制性示例且参考附图给出。
附图说明
现在将参考各个附图作为示例来描述本发明，附图中：
图1是根据一个实施例的电阻焊接装置的分解透视图；
图2是根据一个实施例的图1的电阻焊接装置的侧视图；
图3是根据一个实施例的图1的电阻焊接装置的替换侧视图，其中电极被接纳在电气端子中的凹口内；以及
图4是说明根据另一个实施例的使用图1的电阻焊接装置的过程的流程图。
具体实施方式
本文描述了一种电阻焊接设备。该设备适合于将电气端子焊接到印刷在玻璃上的诸如用于汽车内的玻璃上天线(on-glass antennae)和后窗除霜装置之类的导电焊盘。该电阻焊接设备特别地非常适合于使用在叠层玻璃工件上。
电阻焊接使用电阻电极，电流流经该电极以提供用于焊接的热源。发明人已经发现，如果在电极和电气端子之间的接触存在可能引起电极和电气端子之间的电弧接触(arcing contact)或间歇接触(intermittent contact)的任何间隙或被隔离(isolated)点，那么在电极和电气端子之间的正在被焊接的电接触界面会对所得到的被焊接接头的质量产生负面影响。因此，发明人已经找到了在电极和电气端子之间提供更平坦和更完整的表面接触的解决方案。
图1至图3显示了可用于将电气端子12焊接到导电焊盘14的电阻焊接设备10的非限制示例。电阻焊接设备10包括由诸如石墨之类的电阻材料形成的电阻电极16。在本特定示例中，电极16通常是具有远端末端18的圆柱形的，该远端末端可表征为凸球冠形；远端末端18具有大致半球形。电气端子12由诸如铜基合金之类的金属材料形成。在本特定示例中，电气端子12具有第一主表面20，与电极16的远端末端18的形状相对应的凸球冠形凹口22被限定在第一主表面中；凹口22具有大致半球形。如图2和图3所示，电气端子12还具有与第一主表面20相对的第二主表面24，诸如无铅铟基焊料之类的焊料层26设置在第二主表面上。如图2和图3所示，在第一主表面20中的凹口22配置为接纳电极16的远端末端18。远端末端18的凸球冠形的半径基本上等于电气端子12中的凹口22的凹球冠形的半径，从而降低或消除了在电极16和电气端子12之间的接触的任何间隙或被隔离点。如本文所使用的，“基本上等于”意味半径的测量值差别小于0.5毫米。凹口22的直径优选地稍微大于电极16的直径以允许更容易地插入和从凹口22移出电极16。
如图2和图3所示，电气端子12被放置在被印刷在叠层玻璃工件28的表面上的诸如银基油墨(ink)之类的导电焊盘14上。电极16和/或玻璃工件28的位置被调节，直到远端末端18被接纳在凹口22内且远端末端18的表面与凹口22的表面接触，如图3所示。
在电极16和电气端子12接触之后，使电流流经电极16，足够地加热电极16以使在电气端子12的第二主表面24上的焊料层26熔化并在电气端子12和导电焊盘14之间形成焊料接头。
尽管所示出的实施例包括具有凸球冠形远端末端18的圆柱形电极16和具有相对应的凹球冠形凹口22的电气端子12，但可以设想本发明的其他实施例，其含有具有其他凸形的末端的电极和具有其他相对应的凹形的凹口的端子，降低或消除电极和端子之间的接触的任何间隙或被隔离点。可以设想还有其他实施例，其中，电极具有凹形末端且端子限定相对应的凸形的被接纳在凹形末端内的突出物。
此外，尽管所示出的实施例包括由碳基材料形成的电极16和由铜基材料形成的电气端子12，但可以设想其他实施例，其中，其他电阻材料被用于形成电极且其他导电材料被用于形成端子。
另外，尽管所示的实施例用于将电气端子12附接到玻璃工件28，但其他实施例可被设想用于许多其他电阻焊接应用。
图4呈现了电阻焊接的方法100的非限制性示例。以下描述该方法100的步骤：
步骤102，提供电极，包括提供具有远端末端18的电极16，如图1至图3所示。电极16优选地具有大致圆柱形且远端末端18具有凸形，优选地具有凸球冠形，且更优选地具有凸半球形。凸球冠形的半径基本上等于凹球冠形的半径。凸球冠形的直径小于凹球冠形的直径。电极16优选地由碳基材料形成；
步骤104，提供电气端子，包括提供具有第一主表面20和与所述第一主表面20相对的第二主表面24的电气端子12，凹口22限定在第一主表面20中，焊料层26设置在第二主表面24上，如图2和图3所示。凹口22具有凹球冠形，优选地具有凹半球形。电气端子12优选地由铜基材料形成。焊料层优选地基本上是无铅的。
步骤106，将电极的远端末端放置在凹口内，包括将电极16的远端末端18放置在凹口22内，如图3所示；
步骤108，提供经过电极的电流，包括提供经过电极16和电气端子12的电流。电流足以将电极16加热至将熔化在第二主表面24上的焊料层26的温度；以及，
步骤110，将电气端子附接到设置在玻璃表面上的导电焊盘，包括将电气端子12附接到设置在玻璃工件28上的导电焊盘14。玻璃工件28可以由叠层玻璃形成。
因此，提供了电阻焊接设备10和电阻焊接方法100。该电阻焊接设备10和方法100提供了消除电极16和电气端子12之间的间隙或点接触的益处。间隙或点接触可负面地影响电极16和电气端子12之间的导电性和导热性，这会改变焊接温度且负面地影响电气端子12和导电焊盘14之间的焊料结合的强度，或者提供会使玻璃工件28破裂的对电气端子12的不均匀加热。
尽管已经根据本发明的优选实施例描述了本发明，但是并不旨在限制于此，而是仅限于所附权利要求书所阐述的范围。例如，上文描述的实施例(和/或实施例的方面)可彼此结合地使用。另外，可以做出许多修改以使特定情况或材料适应本发明的教导，而不脱离本发明的范围。本文所描述的尺寸、材料类型、各种部件的取向以及各种部件的数量和位置旨在限定某些实施例的参数，并且决不是限制性的，而仅仅是典型实施例。
在阅读上述描述时，在权利要求书的精神和范围内的许多其它实施例和修改对于本领域技术人员将是显而易见的。因此，本发明的范围应当参考所附权利要求书以及此类权利要求书的等同例的全部范围来确定。
在所附权利要求书中，术语“包括(including)”和“其中(in which)”被用作相应的术语“包括(comprising)”和“其中(wherein)”的简明英语同等词。此外，术语第一、第二等的使用不表示任何的重要顺序，相反术语第一、第二等被用来将一个要素与另一要素区别开来。此外，术语一、一个等的使用不表示对量的限制，而是表示所引述项的至少一个的存在。此外，诸如上、下等的方向术语不表示任何特定的取向，相反术语上、下等被用来将一个要素与另一要素区别开来且建立各种要素之间的位置关系。

Claims (14)

1.一种电气端子(12)，包括：
第一主表面(20)，凹口(22)被限定在所述第一主表面(20)中；和
第二主表面(24)，所述第二主表面与所述第一主表面(20)相对，焊料组合物层(26)设置在所述第二主表面(24)上，其中所述凹口(22)被构造成用于接纳电极(16)的远端末端(18)。
2.根据权利要求1所述的电气端子(12)，其特征在于，所述凹口(22)被表征为具有凹形，并且所述远端末端(18)被表征为具有相对应的凸形。
3.根据权利要求2所述的电气端子(12)，其特征在于，所述凹口(22)被表征为具有凹球冠形，并且所述电极(16)具有大致圆柱形，且所述远端末端(18)被表征为具有凸球冠形。
4.根据权利要求3所述的电气端子(12)，其特征在于，所述凹口(22)的所述凹球冠形的半径基本上等于所述电极(16)的所述远端末端(18)的所述凸球冠形的半径。
5.根据权利要求4所述的电气端子(12)，其特征在于，所述凹球冠形的直径大于所述凸球冠形的直径。
6.根据权利要求4所述的电气端子(12)，其特征在于，所述凹口(22)被表征为具有凹半球形，并且所述远端末端(18)被表征为具有凸半球形。
7.根据权利要求1所述的电气端子(12)，其特征在于，所述电气端子(12)由铜基材料形成。
8.根据权利要求1所述的电气端子(12)，其特征在于，所述焊料组合物层(26)是无铅的。
9.根据权利要求1所述的电气端子(12)，其特征在于，所述电气端子(12)附接到设置在玻璃表面(28)上的导电焊盘(14)。
10.根据权利要求1所述的电气端子(12)，其特征在于，所述第一主表面(20)是平面的。
11.根据权利要求10所述的电气端子(12)，其特征在于，所述第一主表面(20)是连贯平面。
12.根据权利要求11所述的电气端子(12)，其特征在于，所述第二主表面(24)是连贯平面。
13.根据权利要求12所述的电气端子(12)，其特征在于，所述第二主表面(24)基本上平行于所述第一主表面(20)。
14.根据权利要求1所述的电气端子(12)，其特征在于，所述凹口(22)被限定在所述第一主表面(20)的中心区域中。
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