CN217316303U - 光器件与pcb软板组合体自动焊接定位工装 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开的一种光器件与PCB软板组合体自动焊接定位工装，涉及光模块焊接技术领域。本实用新型通过下述技术方案实现：上盖上设有薄片槽和线阵排列桥接所述薄片槽的切削方槽，焊接定位凸台中部切削有放置光器件支撑柱的让位PCB柔板组合体的PCB让位槽和支撑弹簧的阶梯弹簧孔，光器件支撑柱穿过上述弹簧孔与焊接定位凸台下方的十字螺丝螺接，实现上下配合；PCB软板组合体安装在光器件凸起的金属管脚上，发端光器件和收端光器件通过PCB柔板组合体下方对应的光器件支撑柱插接在端孔中，PCB软板组合体上的软板分别嵌套光器件的支脚，闭合上盖，光器件被打孔平面按压至同一水平面，实现光器件与PCB软板组合体自动焊接定位。

Description

光器件与PCB软板组合体自动焊接定位工装

技术领域

本实用新型涉及光模块焊接技术领域，特别涉及一种能够准确定位光器件与PCB软板组合体，用于自动焊接设备的工装。

背景技术

PCB软板是一种最简单结构的柔性电路板，主要用于和其他电路板的连接。并行光模块作为高速光互联、智能光网络最为核心的器件，集合了高速光调制技术、光器件耦合及封装等多种高新技术于一体。工程上，光模块的光路部分采用的是多通道并行传输设计，垂直腔表面发射激光器阵列作为激光源发射信号，光纤端面同激光束成90。光纤的透镜阵列是在一条直线上等距离分布的，需要将每个透镜都与光电芯片进行高精度的对准，实现光路的高效传输，同时为了满足模块小型化的要求，务必使得在光纤中传输的光束水平于电路板，因此光模块设计对于PCB的布线要求日趋严苛。使用传统的热压焊锡方式，容易出现空焊与溢锡等不良。在人工成本越来越高的情况下，光学模块光学器件和PCBA的手动焊接过程已针对市场上具有更高焊接效率的自动焊接技术。自动焊锡机具有高精度、可控制调节等特点，在保证焊接质量的优势下，还能解放生产劳动力，减少生产人力成本。现如今，光模块制造行业，越来越多的企业在向自动化方向前进。不像传统人工焊接，自动焊锡机对于生产工艺的把控更好，如烙铁头的温度，焊接的距离，焊接的角度等等。同时，避免手工焊接时产生静电，弄坏元器件的情况。批量化的自动焊接后的产品，合格率明显会更高。自动焊锡机的点焊工艺使用点焊的产品主要是焊点分布不均匀或者焊点要求的饱满度高；还有另外一种情况是产品的焊点分布均匀，但是插件需要固定，就需将其中的一个点固定好再用焊锡。使用点焊的产品较多，因为很多产品的焊点分布都不均，而且对镀锡都有不一样的要求。同时，光路部分采用配有45°反射面的微透镜阵列实现光路90°转角，微透镜阵列配有引导柱与光纤阵列对准；这种结构多采用微透镜阵列与45°镜面结合，阵列器件繁多，光路十分复杂，不利干封装，成木较高，而且增加了模块装配难度及成本。采用柔性的PCB板即PCB软板使电路弯折90°，便于光信号耦合进光纤；这种结构在弯折的电路板上贴装激光器芯片使出射光与光纤耦合，不利于模块散热，且生产光模块的焊接位置和焊接手法不尽相同，在PCB软板上封装芯片的难度和成本极高。在行业内，传统的光通讯器件封装技术，一般是通过UV胶将器件在结合面处粘接固定起来，先是将UV胶点到器件结合处，再通过紫外线灯照射固化。这种器件连接方式，存在许多缺陷，比如，固化深度有限；受器件几何形状限制；紫外线灯照射不到的地方胶不会固化。既要有点胶装置，又要设置紫外灯，使得整个系统机构变得比较复杂，最主要的是在器件实际使用时，由于受热等因素，会存在上下器件在结合处出现微量的位置偏移，导致器件耦合功率值失常，精度下降，影响产品质量，还有生产节拍长，效率不高。激光焊接技术在光通讯行业上的应用其实并不是特别新奇，在这个领域，现有技术已经有自动耦合设备投入市场，但是，由于他们设备价格偏高，国内许多用户难以适应，再加上光通讯器件对焊接设备精度和激光焊接工艺要求越来越高，就要求设备更加精量化，更加稳定可靠易操作，与手工焊接工装不同，自动焊接工装在定位上的更加严格。即需要准确“告诉”机器焊接点的确定位置。焊接头通过XYZ轴的移动到焊接点的上方开始焊接。现如今，手工焊接在逐步被自动焊接取代；光器件和PCB软板组合体焊接的定位工装操作繁琐，无法精准定位，无法同时对收端、发端光器件进行焊接操作。焊接工装成本大、效率低，无法满足批量需求，无法适应日新月异产品变更带来的成本压力。

实用新型内容

为了克服现有技术的缺陷，本实用新型提供一种定位更加准确、操作更加便捷，成本更小，效率更好，满足多种不同形状光器件与PCB软板组合体自动焊接定位工装。

为实现上述目的，本实用新型提供如下技术方案：一种光器件与PCB软板组合体自动焊接定位工装，包括：通过内六角螺栓6连接固定在自动焊定位底板7上的定位支撑底座5，嵌套在所述定位支撑底座5的焊接定位凸台3及通过销轴铰接的上盖1，其特征在于：上盖1上设有薄片槽17和线阵排列桥接所述薄片槽17的切削方槽，桥接切削方槽的背部设有通过胶水固定的打孔薄片2，焊接定位凸台3中部切削有放置光器件支撑柱13的让位PCB软板组合体14的线阵矩形的PCB让位槽19和支撑弹簧12的放置光器件的阶梯弹簧孔18，光器件支撑柱13穿过上述弹簧孔与焊接定位凸台3下方的十字螺丝11螺接，实现上下配合和调节十字螺丝控制光器件支撑13的上下距离；PCB软板组合体14安装在光器件凸起的金属管脚上，发端光器件16和收端光器件15通过PCB软板组合体14下方对应的光器件支撑柱13插接在端孔中，PCB软板组合体14上的软板分别嵌套光器件的支脚，闭合上盖，光器件被打孔平面按压至同一水平面，自动送锡部分配合焊接头进行依次拖焊操作，实现光器件与PCB软板组合体14自动焊接定位。

本实用新型相比于现有技术具有如下的有益效果：

本实用新型采用销轴连接上盖和焊接定位凸台，在上盖1上设置薄片槽17和线阵排列桥接所述薄片槽17的切削方槽，桥接切削方槽的背部通过胶水固定的打孔薄片2，定位更加准确。操作者可以轻松开合上盖取放零部件，同时，两边采用旋转锁扣的方式进行锁住，保证上盖和焊接定位凸台3的两个面重合，薄片上的孔既能“按压”住光器件边缘，使位置固定；操作更加便捷。上盖中部打孔，下方薄片槽安装一打孔薄片，打孔薄片采用高强度金属片，较薄的基础上还能满足强度的要求。中间又露出孔位可以使烙铁头贴近光器件尾部的支脚进行焊接。长期焊接后，工装难免产生多余、难清理的焊锡，即可更换打孔薄片。满足多种不同形状光器件与PCB软板组合体自动焊接定位。

本实用新型将定位支撑底座与自动焊定位底板使用内六角螺栓锁住。在焊接定位凸台3中部开设放置光器件阶梯槽，上方放有光器件支撑柱和弹簧进行组合，下方通过十字螺栓调节上方的高度。（8个孔类似）放置光器件时，使其高出焊接定位凸台3的上平面2mm左右。放置PCB软板组合体，使软板的孔套上光器件的支脚。焊接定位凸台3开有PCB让位槽，用来保护PCB上的芯片、元器件等。合上上盖，在弹簧和打孔薄片的作用下，所有8个光器件的上平面将保持同一水平面。成本更小，效率更好。

使用时需要先将收端光器件、发端光器件、PCB软板组合体安装到焊接定位凸台3并锁好，再将这一整体与定位支撑底座的两凸圆柱上下套合。这样既可以大大避免在自动焊锡机上安装，因为步骤太多撞坏设备；又能保障操作者远离高温烙铁头的危险。同时，制作两套除定位支撑底座和自动焊定位底座的工装，即可在第一套工装开始自动焊接程序时，第二套开始装光器件和PCB软板组合体。两套轮流操作，大大提高生产效率。开始程序时，操作者在第一次使用时仅需定位工装或光器件上的一点，即可通过图纸算出需要焊接的各个位置。更加突出自动焊锡可通过计算机控制技术对焊接程序进行系统化，一台机器即可根据不同的产品选择“特制”的方案。

本实用新型适用于光模块生产自动焊接领域。

附图说明

图1是本实用新型光器件与PCB软板组合体自动焊接定位工装的构造示意图；

图2是图1（除自动焊定位底板）的分解示意图；

图3是图1上盖的仰视图；

图4是图2焊接定位凸台的透视图；

图5是图2光器件支撑柱透视图；

图6是图2的PCB软板组合体的视图；

图7是图2收端光器件和发端光器件示意图；

图中：1-上盖， 2-打孔薄片，3-焊接定位凸台，4-旋转锁扣，5-定位支撑底座，6-内六角螺栓，7-自动焊定位底板，8-销轴，9-焊锡丝递送装置，10-烙铁头装置，11-十字螺栓，12-弹簧，13-光器件支撑柱，14-PCB软板组合体，15-收端光器件，16-发端光器件，17-薄片槽，18-阶梯弹簧孔，19-PCB让位槽。

具体实施方式

参阅图1-图7。在以下描述的优选实施例中，一种光器件与PCB软板组合体自动焊接定位工装，包括：通过内六角螺栓6连接固定在自动焊定位底板7上的定位支撑底座5，嵌套在所述定位支撑底座5的焊接定位凸台3及通过销轴铰接的上盖1，其中：上盖1上设有薄片槽17和线阵排列桥接所述薄片槽17的切削方槽，桥接切削方槽的背部设有通过胶水固定的打孔薄片2，焊接定位凸台3中部切削有放置光器件支撑柱13的让位PCB软板组合体14的线阵矩形的PCB让位槽19和支撑弹簧12的放置光器件的阶梯弹簧孔18，光器件支撑柱13穿过上述弹簧孔与焊接定位凸台3下方的十字螺丝11螺接，实现上下配合和调节十字螺丝控制光器件支撑13的上下距离；PCB软板组合体14安装在光器件凸起的金属管脚上，发端光器件16和收端光器件15通过PCB软板组合体14下方对应的光器件支撑柱13插接在端孔中，PCB软板组合体14上的软板分别嵌套光器件的支脚，闭合上盖，光器件被打孔平面按压至同一水平面，自动送锡部分配合焊接头进行依次拖焊操作，实现光器件与PCB软板组合体14自动焊接定位。

焊接光器件和PCB软板组合体采用拖焊的方式，利用压力使加热后的烙铁头和待焊接部位接触，待焊接部位的温度升高，两者成45°夹角。加适量溶解的焊锡，并水平拖动烙铁头使待焊表面充分进行扩散而实现原子间结合。移开焊锡，45°方向移开烙铁头，完成焊接。

自动送锡部分配合焊接头进行依次拖焊操作。自动焊锡机XYZ运动轴行程固定座模组,烙铁头按不同方向安装, 确定焊料溶液的流向后，将针管安装在不同的方向,光束传输和聚焦系统从不同方向，即360°间不同角度接近PCB板，在PCB上非常紧密的空间上进行拖焊焊接。PCB以不同的速度及角度在烙铁头的送锡上移动，机械手的5维运动使得PCB以任何优化的角度和方位接触锡面，获得最佳焊接质量。

上盖1和焊接定位凸台3通过销轴8铰接，其下与定位支撑底座5上下嵌套，定位支撑底座5与自动焊定位底板7通过内六角螺栓连接固定。

上盖1面部5个方形通槽，其背部切削方槽放置打孔薄片，两者通过胶水固定。焊接定位凸台3中部切削有放置光器件支撑柱的通孔和让位PCB柔板组合体的方形槽。其通孔上大下小，使其能够支撑弹簧，十字螺丝与光器件支撑柱穿过焊接定位凸台3上下配合，通过调节十字螺丝控制光器件支撑柱的上下距离。发端光器件和收端光器件分别安装在对应的光器件支撑柱上。上盖1与焊接定位凸台3通过旋转锁扣进行锁定，焊接定位凸台3左右两端有两通孔，可与定位支撑底座5中部开有一方槽，让位十字螺丝，左右两端的凸柱嵌套定位。定位支撑底座5与焊接定位凸台3通过内六角螺栓固定。

准备好自动焊锡设备后，在其自动焊定位底板上谷底定位支撑底座，将其余工装零部件进行组装完成后，在焊接定位凸台3中放置5组发端光器件和收端光器件，并将光器件旋转至正确方向，随后将PCB软板组合体上14的软板分别嵌套光器件的支脚。闭合上盖1，光器件即可被打孔平面按压至同一水平面，软板PCB组合体14在PCB让位槽中避免被压伤。将装好光模块产品零件的上半部分工装与定位支撑底座套合。首次焊接时，需手动操作自动焊锡机，定位需要焊接位置的三维坐标并记录。开始焊接后，自动送锡部分配合焊锡丝递送装置9焊接头和烙铁头装置10的进行依次拖焊操作，完成后，送锡部分和焊接头抬起，操作者即可取出定位支撑底座的上半部分，取出焊好的光器件和PCB软板组合体并检查。随后重复安装，闭合，焊接，取出，检验等操作即可。

上述实施例只是本实用新型的较佳实施例，并不是对本实用新型技术方案的限制，只要是不经过创造性劳动即可在上述实施例的基础上实现的技术方案，均应视为落入本实用新型专利的权利保护范围内。

Claims (9)

1.一种光器件与PCB软板组合体自动焊接定位工装，包括：通过内六角螺栓（6）连接固定在自动焊定位底板（7）上的定位支撑底座（5），嵌套在所述定位支撑底座（5）的焊接定位凸台（3）及通过销轴铰接的上盖（1），其特征在于：上盖（1）上设有薄片槽（17）和线阵排列桥接所述薄片槽（17）的切削方槽，桥接切削方槽的背部设有通过胶水固定的打孔薄片（2），焊接定位凸台（3）中部切削有放置光器件支撑柱（13）的让位PCB软板组合体（14）的线阵矩形的PCB让位槽（19）和支撑弹簧（12）的放置光器件的阶梯弹簧孔（18），光器件支撑柱（13）穿过上述弹簧孔与焊接定位凸台（3）下方的十字螺丝（11）螺接，实现上下配合和调节十字螺丝控制光器件支撑柱（13）的上下距离；PCB软板组合体（14）安装在光器件凸起的金属管脚上，发端光器件（16）和收端光器件（15）通过PCB软板组合体（14）下方对应的光器件支撑柱（13）插接在端孔中，PCB软板组合体（14）上的软板分别嵌套光器件的支脚，闭合上盖，光器件被打孔平面按压至同一水平面，自动送锡部分配合焊接头进行依次拖焊操作，实现光器件与PCB软板组合体（14）自动焊接定位。

2.如权利要求1所述的光器件与PCB软板组合体自动焊接定位工装，其特征在于：焊接光器件和PCB软板组合体采用拖焊的方式，利用压力使加热后的烙铁头和待焊接部位接触，待焊接部位的温度升高，两者成45°夹角。

3.如权利要求1所述的光器件与PCB软板组合体自动焊接定位工装，其特征在于：上盖（1）和焊接定位凸台（3）通过销轴（8）铰接，其下与定位支撑底座（5）上下嵌套，定位支撑底座（5）与自动焊定位底板（7）通过内六角螺栓连接固定。

4.如权利要求1所述的光器件与PCB软板组合体自动焊接定位工装，其特征在于：上盖（1）面部5个方形通槽，其背部切削方槽放置打孔薄片，两者通过胶水固定。

5.如权利要求1所述的光器件与PCB软板组合体自动焊接定位工装，其特征在于：焊接定位凸台（3）中部切削有放置光器件支撑柱的通孔和让位PCB柔板组合体的方形槽。

6.如权利要求1所述的光器件与PCB软板组合体自动焊接定位工装，其特征在于：十字螺丝与光器件支撑柱穿过焊接定位凸台（3）上下配合，通过调节十字螺丝控制光器件支撑柱的上下距离。

7.如权利要求1所述的光器件与PCB软板组合体自动焊接定位工装，其特征在于：发端光器件和收端光器件分别安装在对应的光器件支撑柱上。

8.如权利要求1所述的光器件与PCB软板组合体自动焊接定位工装，其特征在于：上盖（1）与焊接定位凸台（3）通过旋转锁扣进行锁定，焊接定位凸台（3）左右两端有两通孔，可与定位支撑底座（5）中部开有一方槽，让位十字螺丝，左右两端的凸柱嵌套定位。

9.如权利要求1所述的光器件与PCB软板组合体自动焊接定位工装，其特征在于：定位支撑底座（5）与焊接定位凸台（3）通过内六角螺栓固定。

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