CN2178414Y - 焊料供配装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及一种焊料供配装置，由预先按电 子元器件引出部分尺寸确定重量及尺寸的焊料预制 件及定位支撑此焊料预制件的托片组合装配成。该 托片上设有对应于电子元器件引出部分的开口，焊料 预制件装配在此开口中以机械方式或粘接方式固 定。本实用新型采用再流焊工艺，既可用于穿孔型电 子元器件，也可用于表面安装型电子元器件与印刷电 路板的连接。

Description

本实用新型涉及一种焊料供配装置，一种用于电子元器件与印刷电路板（PCB）的焊接，和片芯与陶瓷基片之间的焊接。本焊料供配装置所指的焊料，包括用于连接被焊接面的金属材料（例如锡铅合金，银钯合金），辅助焊接的焊药（例如松香、酒精）及成型剂、粘接剂等在本技术领域中常用的焊接材料，以及由这些材料做成的焊膏，焊浆。

现有技术中，常用两种方法将电子元器件焊于印刷电路板，即，使用波峰焊（波焊）焊接穿孔型电子元器件，而用加热再流焊来焊接表面安装型电子元器件。对片芯与陶瓷基片之间的焊接也是用再流焊工艺。进行波焊时，需要波焊炉、容器、涂焊药的设备，控温设备；也需要一系列的工序来完成。但是既使严格控制温度，仔细大量涂敷焊药，也仍不能保证焊接材料填充满每个穿孔，或是过多的焊接材料造成的旁侧连桥短路，而且波峰焊炉中大量的焊锡在与电子元器件引出端相接时，大量焊锡所包容的大量热容量也容易引起多排式引出端电子元器件的过热而可能出现品质问题。而且在清洗焊后的残余焊药时，不仅消耗大量的清洗剂，在使用后排出的清洗剂会造成现今世界十分敏感的环境污染问题。对表面安装型电子元器件与印刷电路板或片芯与陶瓷基片之间的焊接所用的再流焊工艺，在焊接前的准备工序及所需的工艺装置的花费都是相当大的。为了将焊料膏或焊料浆能预先准确地涂在印刷电路板或陶瓷基片的相应位置上，需要为此制版、蚀刻金属掩膜或丝网掩膜，并为掩膜做专门的托框及装置，然后用橡胶滚筒或刮板将焊料膏或焊料浆涂在指定的位置上，然后还得借助一些定位装置或手段将电子元器件或片芯放在涂过焊料的准确位置上，再推进再流焊加热炉进行加热，在此移动过程中，表面安装型电子元器件或片芯相对于印刷电路板或基片之间的移位也需特殊工艺来避免，这么多的设备及工序只能对应着一个较低的生产率。另一方面，由焊接金属微粒（例如锡铅合金微粒）、焊药（例如松香酒精）及定型填料或粘接剂组成的焊料膏或焊料浆，是一种价值不低的产品，为了使其能很顺利地穿过掩膜涂到印刷电路板或基片上，要求其粘度相当严格，若开启封口后又不能立即用完，则很快就会失效，即使是开封后再盖好，寿命也只有一个月左右，因此就应当在焊前准确计算其用量，以免浪费，但是以上对再流焊工艺及设备的描述可知，要事先准确计算及安排其用量不是容易的事。现有技术中，在电子元器件与印刷电路板焊接时存在一个更大的缺点是若此印刷电路板上的元器件既有穿孔型的，也有表面安装型的，则此印刷电路板将会被两次加工，即以波峰焊来完成穿孔型元器件与印刷电路板的焊接，及以再流焊来完成表面安装型元器件与印刷电路板的焊接。这样两次处理印刷电路板不仅耗费相当的工时，而且多承受一次热冲击对元器件的质量也不好。对以上所提出的现有技术的缺点，人们也正在试图解决，但至今为止，也只有一些针对片芯与基片上引线的焊接的技术方案提出，其中美国专利US Patent4，712，721“焊料供应系统”是其中具有相当代表性的，只是其也未提出解决各种电子元器件与印刷电路板的焊接课题。

附图1、2、3表示该方案的结果。图1表示圆柱体焊料预制件1镶于或粘于耐热挠性带上。图2表示由镶有圆柱体焊料预制件的带围成一与基片或电路板4上焊接引出端位置3对应的框架，以便焊接时焊料可以准确地供应到引出端位置3。图3为此技术方案的另一种结构。用一机械连接件6将可拆卸的框架5连成预定形状。框架5内的槽镶有圆柱体焊料预制件1，焊料预制件1的位置对应于电子元器件的引出部分位置。焊接时，焊料预制件1熔化流入两焊接面之间。但是如何将载有焊料预制件1的框架5准确地定位于电子元器件和基片或电路板之间，却是USPatent4712721的技术方案未妥善解决的问题。实际上，在焊接时仍需另外的定位装置及工艺来保证此载有圆柱体焊料预制件1的框架5的应有位置，同时还要保证在加热焊接过程中此框架5不会移动，由此所耗费的工时及装备的费用，使其相对于一般的再流焊工艺不具有显著的优越性，因而到目前为止，并未得到广泛应用。

本实用新型的目的在于提供一种简单的，使用方便的焊料供配装置，可按预先指定好的位置，将计算好重量的焊料预制件可靠而方便地放置好，然后再放在电子元器件和印刷电路板之间进行焊接；此装置并可保证在加工件移动或被传输时，工件及焊料仍能很好地定位；

本实用新型的另一目的在于提供一种焊料供配装置，可以用再流焊工艺对穿孔型电子元器件与印刷电路板进行焊接，从而对在一块印刷电路板上有穿孔型元器件及表面安装型元器件的情况，简化原来需分别进行波峰焊及再流焊两步工艺为一步工艺，因而大大节约了时间，提高生产率，并省略了波峰焊炉，温控，预热等设备，方便管理。

本实用新型提供的装置，将妥善地解决多引出端（Pin Grid Array元件）穿孔型元器件在波峰焊时，引出部分不易散热问题，省去为此元器件焊接设计的特殊的波峰焊炉。

本实用新型的第三个目的在于提供一种焊料供配装置，对再流焊的工艺及工艺设备进行突破性的改变。将焊料做成预制件，方便可靠地放在指定位置，因而可省去原来制版，做掩膜，放置腌膜的设备及工序进而提高生产效率。另一方面，本实用新型的装置将用焊料预制件来代替原来的焊料膏或焊料浆，此焊料膏及焊料浆不仅价值不低，而且放置寿命很短，不方便使用及易造成浪费。

本实用新型的第四个目的在于提供一种焊料供配装置，将改变原来波峰焊及再流焊后需大量清洗焊后残余焊药及其他材料的情况，从而显著地减少清洁剂的使用，减少对环境的污染。

本实用新型的目的是以如下方式达到的：

一种焊料供配装置，其特征是：

此焊料供配装置由预先按穿孔型电子元器件引出部分尺寸确定重量及尺寸的焊料预制件，以及定位和支撑此焊料预制件的分瓣可拆开的挠性耐热托片组合装配而成，托片上有对应于穿孔型电子元器件引出端的通孔及用于抽出之开口，焊料预制件镶入此通孔中，以机械固定方式或粘接剂连接的方式与托片组合在一起；焊料预制件为中空的，四周有一定壁厚的、上下两端开口的壳体。

这种焊料供配装置适用于将穿孔型电子元器件焊接于印刷电路板上。

本实用新型的目的还可以如下方式达到：所述的焊料供配装置，其特征是：

所述焊料预制件的外壳向四周外伸辐状杆，杆的末端向上铆卡在托片上。

所述的焊料供配装置，其特征是：

辅助焊接的焊药包含在所述的焊料预制件壳体的壁内，或是涂敷于焊料预制件壳体的焊接接触面上。

所述的焊料供配装置，其特征是：在所述托片的通孔间及托片的对角线处设有便于抽出托片的切开线，且托片中心部位为空心。

本实用新型提供一种焊料供配装置，由焊料预制件及支持件组成，其特征是：

该支持件为挠性耐热的托片，所述托片上有对应于表面安装型电子元器件引出部分的开口，焊料预制件为对应于此开口的薄片，该焊料预制件与托片背向电子元器件一面搭接而形成定位电子元器件的引出部分的凹槽，焊料预制件用机械固定或粘接方式与此托片装配在一起，辅助焊接的焊药包含在焊料预制件薄片内或涂于焊料预制件表面。

这种焊料供配装置适用于将表面安装型电子元器件焊接于印刷电路板上。

所述的焊料供配装置，其特征是：

所述焊料预制件薄片做成“Z”字形，并在其两侧端有向上的杆，该杆穿入托片上设置的通孔中形成铆头将托片卡住。

所述的焊料供配装置，其特征是：

所述焊料预制件薄片做成“一”字形，在其两端有向上的杆，所述的托片做成分瓣可拆的托片框，该托片框中心的中空部分与电子元器件尺寸对应，该框的两端有通孔，焊料预制件上的杆穿入此通孔，其端部形成铆头卡住托片，由托片框与焊料预制件搭接形成定位电子元器件的凹槽。

一种焊料供配装置，其特征是：

此焊料供配装置由预先按电子元器件引出部分尺寸确定重量及尺寸的焊料预制件，以及定位和支撑此焊料预制件的分瓣可拆开的或不分瓣的挠性托片组合装配而成，托片上有对应于电子元器件引出部分位置的开口，焊料预制件配合装入此开口中以机械固定方式或粘接剂连接的方式与托片组合在一起。

这种焊料供配装置适用于将穿孔型和表面安装型电子元器件同时焊接于印刷电路板上。

本实用新型焊接电子元器件与印刷电路板，和焊接片芯与基片上引出部分的焊料供配装置，是由预先确定焊料重量及尺寸做出的焊料预制件及支持焊料预制件的机械构件组成，且放置于待焊之电子元器件与印刷电路板之间，或放置于待焊之片芯与基片之间。对穿孔型电子元器件与印刷电路板之间的焊接情况，本实用新型的焊料预制件为中空的、四周有一定壁厚的、上下两端开口的壳体，其尺寸及重量取决于被焊接电子元器件的引出端的情况。对表面安装型的电子元器件或片芯，此焊料预制件可以做成薄片形，其重量尺寸及形状取决于元器件或片芯引出部分情况。本实用新型的支持及固定焊料预制件的机构是一挠性耐温托片，托片上用于定位及固定焊料预制件的开口是按照待焊的电子元器件或片芯的引出部分布置确定的，焊料预制件与托片用机械固定方式或粘接方式装配在一起。焊接前，对穿孔型元器件，先将本实用新型的焊料供配装置上焊料预制件壳体对准套入元器件的引出端，然后一同插入印刷电路板孔中。对表面安装型元器件或片芯，先将本实用新型装置放在印刷电路板上相应位置或基片上相应的位置，本实用新型装置上的焊料预制件与印刷电路板上或片芯上相应焊接位置的对位，可用一般定位方法，如定位销或粘接片来完成，然后再将电子元器件放置于本焊料供配装置上，由于焊料预制件薄片与耐热托片从一面搭接时在另一面形成一凹槽，因此元器件的引出部分可以落在焊料预制件与耐热托片之间形成的搭接凹槽中，因而可以稳定的定位。本实用新型所指的耐热托片可以是挠性的托片，并可做成分瓣或不分瓣的，分瓣可分为条形、框形、锯齿形。其厚度一般为（25.4～127）×10^－6米，常用76.2×10^－6米，例如用聚酰亚胺薄膜、有机材料薄片做，可以弯折到90°或更大角度而无问题，这样便于焊接完成后，方便地从元件与印刷电路板之间，或片芯与基片之间抽出。加热焊接时，焊料预制件熔化并流入两焊接面之间的空间，原来由焊料预制件卡住的托片因此可以释放被抽出，并重复使用，本实用新型提出的焊料预制件壳体，可以是圆环形，框形等；本实用新型提出的焊料预制件薄片，可以是Z字形，长方形、或其他形状。本实用新型所指的托片，可以做成分瓣的。上述的焊料预制件壳体，也可以是四周有一定壁厚，两端开口的壳体，其外壳向四周至少外伸一个辐状的杆，杆末端有向上的杆，壳体主体及其周围的杆可以套入托片上相应的开口中，然后挤压杆端部使其外沿尺寸加大以铆卡住套入其上的托片。上述焊料预制件薄片，也可以在薄片上有向上的杆，此杆可以套入托片上的开口，然后扩大杆端部使其外沿尺寸加大以铆卡住套入其上的托片。此外，本实用新型的托片也可以粘于托片上，至于辅助焊接的焊药，可以预先封装于焊料预制件的壁内，亦可涂敷于焊料预制件的表面。本实用新型的托片，可用激光加工或精密冲剪做出。本实用新型的焊料预制件可以常规技术中的等离子喷射，或淀积等方法做出。本实用新型可同时对一同一块印刷电路板上穿孔型及表面安装型电子元器件进行再流焊接，从而节约设备简化工艺。

由以上对本实用新型的焊料供配装置技术方案的描述可见，本实用新型比现有技术中的波峰焊（波焊）和再流焊节省了大量的工艺装备，如波峰焊炉，丝网和金属掩膜及固定掩膜的装置，橡胶刮板或将焊料膏或焊料浆涂于印刷电路板的设备，并将在一块印刷电路板上有穿孔型元器件及表面安装型元器件的电路板需用两步工艺处理，即波峰焊及再流焊而创造性地简化为一步，即全用再流焊工艺一次处理，大大节省了工时，且方便工艺管理及质量控制，此外，由于焊料做成预制件，准确而重量合适地分配到每一个焊接点，且保证了可靠的定位，因而保证了焊接质量，对表面安装型元器件，将原来使用的价格不低的焊料膏或焊料浆（由焊接金属微粒、焊药及成型或粘接材料做成）由焊料预制件代替，此焊料预制件没有焊料膏及焊料浆开封启用后放置寿命短，易造成浪费的缺点。此外，利用本实用新型装置焊接后，清洗工作比原来的波峰焊及再流焊使用少得多的清洁剂，因而显著地减少了对环境的污染，有利于环境保护。而对多引出端元器件（Pin Grid Array），本实用新型也妥善地解决了其中内交叉区域在波峰焊时易造成过热问题。需要附加说明的一点是，美国专利USPatent4，712，721“焊料供应系统”，虽然在解决片芯与基片焊接时提出了放置焊料预制件的构想，但由于所提出技术方案在定位方面并不完善因而未得到广泛应用，并且此方案并未解决本实用新型主要解决的电子元器件与印刷电路板之间的焊接统一工艺为一种再流焊工艺，并对焊料预制件如何使元器件与印刷电路板和基片定位做出了妥善的技术处理，因此本实用新型对现有技术而言，具有显著的优点。

附图说明：

图1，图2及图3为现有技术美国专利 4，712，721“焊料供应系统”的结构示意图。

图4表示本实用新型焊料供配装置的一个实施例，其中不同型类的电子元器件准备焊于印刷电路板上，本实用新型的焊料供配装置则置于电子元器件与印刷电路板之间。

图5为图4中用于穿孔型电子元器件的焊料供配装置8的放大图。

图6、图7为图5中A－A剖面的示意图。

图8、9为本实用新型用粘接方法将焊料预制件粘于托片的示意图。

图10为图4中本实用新型焊料供配装置10的分解示意图。

图11为图4中本实用新型焊料供配装置22的拆开示意图。

图12为本实用新型用于多引出端穿孔型元器件的焊料供配装置示意图。

图13为图12的俯视图。

图14为图12上“B”部放大图。

图15为图13上在托片上采用粘接方式固定焊料预制件时的“C”部放大图。

图16为图13在托片上采用铆接方式固定焊料预制件时的“C”部放大图。

图17为图16的俯视图。

图18为图10中将焊料预制件与托片装配示意图。

图19为图18的A－A剖视图。

现结合图示实施例，进一步说明本实用新型的技术方案。图4表示穿孔型元器件13、15及表面安装型元器件12、14准备与印刷电路板焊接时情形。本实用新型的焊料供配装置（对穿孔型元器件为8；对表面安装型元器件为10及22）置于元器件与印刷电路板之间。用于穿孔型的焊料供配装置8上的焊料预制件9在此例中为一有辐状外伸杆的圆环壳体；当然，此焊料预制件也可以做成方框形、椭圆形、长方框形、多角形等的壳体；可以有辐状外伸杆，也可以没有辐状外伸杆。焊料预制件9与托片16的装配例子之一如图5、图6、图7所示。在图5中可以看用耐热挠性有机材料膜片例如聚酰亚胺薄膜的卡普顿带（Kapton带）做成的多瓣托片可分为条形、锯齿形、环形等，可以用激光加工或精密冲剪做出，托片16上的通孔与穿孔型元器件13、15的引出端对应。焊料预制件9的辐状外伸杆端部有一向上的垂直杆，外伸杆或垂直杆可以是圆杆、方杆、多角形杆等任何形状截面的杆，托片上的通孔可套入圆环壳体和垂直杆上，然后扩大垂直杆端头尺寸，形成铆头17而将托片16与焊料预制件9相固定在一起，如图6，图7所示，帮助焊接的焊药18可封装于焊料预制件9的壁内，如图6所示，也可以涂敷于焊料预制件9表面，如图7所示。焊料预制件9，也可以做成简单的圆环形（如图8、图9中所示），以化学粘接剂19将其粘于托片16上。焊接前将焊料供配装置8套入电子元器件13、15的引出端，然后再一同插入印刷电路板7的孔中，当加热焊接时，焊料预制件9熔入焊接面之间的空间，分瓣托片16从焊料预制件9夹持中释放、可以抽出重复使用。托片16在抽出过程中，由于其挠性，可弯成很大角度抽出。焊料预制件9可用锡－铅合金、银－钯合金、银等金属，用等离子喷射技术或淀积方法等现有技术做出。由以上描述可知，因为穿孔型元器件的引出端插入在印刷电路板的孔中，因此无论是在焊接过程或运输移动过程中，元器件与印刷电路板的定位都十分良好，而焊料的供应无论在重量上或位置上都相当准确地保证了每一个元器件引出端应得到的份额，因而可以克服原有波峰焊存在的不能保证充分填充每个通孔，或是过多的焊料造成的侧旁连桥短路，而且这样做已将波峰焊转变成了再流焊，节省了设备及生产时间。对图4中表面安装型电子元器件12、14的焊接情况，焊料预制件11例如可以做成薄片状，如图10所示，图10表示图4中用于表面安装型元器件的焊料供配装置10的分解示意图，其中，20是本实用新型装置中托片的又一例，21是托片上的通孔，由图上可见，托片20上的缺口对应表面安装型元器件12上的引出端26，薄片型焊料预制件11，在本例中做成Z字型，在其上的两边端有向上凸出的杆，此杆与托片20上的通孔21配合在一起而装配成本实用新型的焊料供配装置10的一例。在此例中，焊料预制件11搭接于托片20的背着元器件引出部分的一面，如图18、19所示，因而在托片20与焊料预制件11之间形成一凹槽，元器件引出部分落入此搭接形成的凹槽定位。焊接前，先将此焊料供配装置10（用于表面安装型元器件）置于印刷电路板上相应的位置，其与印刷电路板的定位可用一般定位方法，如定位用的定位孔28或定位粘接片29，然后将元器件12放置于焊料供配装置10上，引出部分落入上述凹槽中定位。加热焊接时，焊料预制件11熔化流入二焊接面之间，托片20因之被释放，并可抽出重复使用。图11表示图4中对应于表面安装型电子元器件14的本实用新型的焊料供配装置22的拆开示意图。托片24做成分瓣的框形、焊料预制件23做成一字形薄片，其两端有向上的杆，杆的形状可为圆杆、方杆、多角形杆等，此杆与托片的通孔25配合在一起而装配成本实用新型的焊料供配装置22，表面安装型元器件14两端为引出部分27，此部分将对应装在由焊料预制件23与托片24围成框架的端部形成的凹槽中，而元器件14将整个落入此框架中定位，并如前所述与表面安装型元器件12所述相同的工序完成焊接。图12、13、14、15、16、17为描述用于多引出端穿孔型元器件（Pin Grid Array）本实用新型的焊料供配装置8的一例。图12表示此装置的示意图，图13为其俯视图，此装置上的焊料预制件及与托片连接方法均与图5、6、7、8、9相同，但其托片上的开口除对应于元器件引出端位置尺寸外，在开口间及托片的对角线处有便于抽出托片的切开线，且托片中心部分（无引出端部分）为空心的。其形状如图12所示，箭头D所示线条为托片切口，当焊完时，托片可以其挠性自元件上方抽出，此时各切口张开、托片变形而出。对此种多引出端元器件的情况，利用本实用新型的焊料供配装置可以避免现有技术中使用波峰焊时易造成引出端中间交错区域过热的问题，并省略了专用于这种情况的分流波峰焊炉，节省了设备及工时，并保证了焊接质量。

Claims (8)

1、一种焊料供配装置，其特征是：

此焊料供配装置由预先按穿孔型电子元器件引出部分尺寸确定重量及尺寸的焊料预制件，以及定位和支撑此焊料预制件的分瓣可拆开的挠性耐热托片组合装配而成，托片上有对应于穿孔型电子元器件引出端的通孔及用于抽出之开口，焊料预制件镶入此通孔中，以机械固定方式或粘接剂连接的方式与托片组合在一起；焊料预制件为中空的，四周有一定壁厚的、上下两端开口的壳体。

2、如权利要求1所述的焊料供配装置，其特征是：

所述焊料预制件的外壳向四周外伸辐状杆，杆的末端向上铆卡在托片上。

3、如权利要求1所述的焊料供配装置，其特征是：

辅助焊接的焊药包含在所述的焊料预制件壳体的壁内，或是涂敷于焊料预制件壳体的焊接接触面上。

4、如权利要求1所述的焊料供配装置，其特征在于：在所述托片的通孔间及托片的对角线处设有便于抽出托片的切开线，且托片中心部位为空心。

5、一种焊料供配装置，由焊料预制件及支持件组成，其特征是：

该支持件为挠性耐热的托片，所述托片上有对应于表面安装型电子元器件引出部分的开口，焊料预制件为对应于此开口的薄片，该焊料预制件与托片背向电子元器件一面搭接而形成定位电子元器件的引出部分的凹槽，焊料预制件用机械固定或粘接方式与此托片装配在一起，辅助焊接的焊药包含在焊料预制件薄片内或涂于焊料预制件表面。

6、如权利要求5所述的焊料供配装置，其特征是：

所述焊料预制件薄片做成“Z”字形，并在其两侧端有向上的杆，该杆穿入托片上设置的通孔中形成铆头将托片卡住。

7、如权利要求5所述的焊料供配装置，其特征是：

所述焊料预制件薄片做成“一”字形，在其两端有向上的杆，所述的托片做成分瓣可拆的托片框，该托片框中心的中空部分与电子元器件尺寸对应，该框的两端有通孔，焊料预制件上的杆穿入此通孔，其端部形成铆头卡住托片，由托片框与焊料预制件搭接形成定位电子元器件的凹槽。

8、一种焊料供配装置，其特征是：

此焊料供配装置由预先按电子元器件引出部分尺寸确定重量及尺寸的焊料预制件，以及定位和支撑此焊料预制件的分瓣可拆开的或不分瓣的挠性托片组合装配而成，托片上有对应于电子元器件引出部分位置的开口，焊料预制件配合装入此开口中以机械固定方式或粘接剂连接的方式与托片组合在一起。

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