專利名稱：用于在支撐件上焊接電接線插腳的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及焊接領(lǐng)域，特別是在印刷電路板上焊接接線插腳。
背景技術(shù)：
為了在印刷電路板上焊接電子元件，可以使用各種方法，例如利用烙鐵通過(guò)熱傳導(dǎo)或者利用有線機(jī)械手進(jìn)行焊接。但是，焊接質(zhì)量直接依賴于操作人員，并且操作時(shí)間很長(zhǎng)。可選擇的，還可使用其操作時(shí)間令人滿意的波峰焊接，但是在組裝期間使得產(chǎn)品向下定向成為一個(gè)主要的限制。還可使用激光焊接。但是，由于焊接是一個(gè)接另一個(gè)進(jìn)行的，操作時(shí)間很長(zhǎng)，而且成本很高。
還公知的是利用熱氣噴嘴進(jìn)行焊接的技術(shù)。該技術(shù)結(jié)合了其它技術(shù)有關(guān)的多個(gè)優(yōu)點(diǎn)。使得操作時(shí)間短；投資成本合理，并且易于實(shí)施。例如，一種方法包括，將元件的插腳或者焊盤安裝在它們的位于板上的孔(housing)中，將焊片滑動(dòng)到每個(gè)插腳上，垂直于該板圍繞一組插腳設(shè)置噴嘴，并且噴吹足夠熱的空氣以便熔化圍繞每個(gè)插腳的焊料。該噴嘴的形狀做成以便加熱的圍繞物包圍該組插腳。該噴嘴包括在氣體引導(dǎo)通道端部的自由邊緣，該自由邊緣抵靠基板設(shè)置。留出氣體發(fā)生逃逸的空間。這樣熱氣流首先沿著所需進(jìn)行焊接的插腳的方向垂直于所述的板被導(dǎo)向。在吹到插腳和焊料上之后，其經(jīng)由在噴嘴的自由邊緣與該板表面之間形成的逃逸空間被排出。
因此離開(kāi)的氣流平行于板的表面定向。在某些情形下，氣流仍然足夠熱，由于熔化它們的焊料而將鄰近的元件焊開(kāi)。
特別當(dāng)在連接于冷散熱片的板上焊接元件時(shí)，產(chǎn)生問(wèn)題。例如當(dāng)在控制電路板上焊接連接元件，并且此時(shí)它們自身已經(jīng)連接到大功率電子元件支撐板上時(shí)，便會(huì)發(fā)生這種情況。該支撐板設(shè)計(jì)成用于對(duì)其所支撐的電子元件產(chǎn)生的熱量進(jìn)行散熱。該支撐板例如是IMS(絕緣金屬基板)類型的板。其結(jié)果是，在一端固定連接到IMS板的連接元件，經(jīng)由大功率電路板所形成的散熱片，排放在該連接元件的相對(duì)端處所施加的熱量。在這種情況下，為了在控制電路板上焊接連接元件的端部，必須提供比只是在控制電路板上焊接電子元件所需熱量更多的熱量。
在此情形，如果使用者希望使用利用熱氣噴嘴的焊接技術(shù)，其需要使用加熱至較高溫度的氣體。特別是，位于形成該控制電路板的該板相對(duì)側(cè)上的焊料的溫度必須足夠高，以便發(fā)生熔化并且形成令人滿意的機(jī)械和電子連接。
但是，此時(shí)從噴嘴泄漏的熱氣體仍然具有能夠?qū)⒏浇搁_(kāi)的足夠高的溫度。

發(fā)明內(nèi)容
本申請(qǐng)的目的在于提供一種完善的方法，使其能夠使用高溫氣體在板上焊接元件，而該氣體不會(huì)影響相鄰的元件。
本申請(qǐng)的目的還在于，提供一種方法，該方法提供氣流通過(guò)所需焊接元件的最優(yōu)流通方式，以便減少焊接時(shí)間。
根據(jù)本發(fā)明，在板式基板上安裝包括電接線插腳的元件的方法包括經(jīng)由該基板的第一表面將該插腳插入各個(gè)孔中，該插腳在第二表面上形成至少一個(gè)梳狀排列，在該基板第二表面上圍繞插腳設(shè)置焊料并且利用熱氣流對(duì)該梳狀物進(jìn)行加熱以便實(shí)現(xiàn)焊接，其特征在于，對(duì)所述氣流進(jìn)行引導(dǎo)，以便其至少部分地從所述梳狀物的一側(cè)在形成該梳狀物的插腳之間通過(guò)，在其已經(jīng)流過(guò)該梳狀物之后，使其轉(zhuǎn)向并離開(kāi)所述基板。具體說(shuō)，在其已經(jīng)流過(guò)該梳狀物之后，使得氣流垂直于所述基板轉(zhuǎn)向。
通過(guò)使得氣流轉(zhuǎn)向并且離開(kāi)該區(qū)域，以使其從該基板離開(kāi)，因此溫度可以被升高，并且即使當(dāng)存在有散熱片時(shí)，也能夠提供足夠的熱量。
根據(jù)另一特征，入射氣流垂直于基板并且在通過(guò)所述的梳狀物之前被其轉(zhuǎn)向。
有利的是，利用熱氣噴嘴對(duì)氣流進(jìn)行導(dǎo)向，該噴嘴包括至少一個(gè)其長(zhǎng)度適應(yīng)于所述梳狀物的長(zhǎng)度的壁，以及平行于所述壁定向并且與所述壁相距一定距離的轉(zhuǎn)向器，該轉(zhuǎn)向器使得氣流轉(zhuǎn)向離開(kāi)所述的梳狀物，而不會(huì)造成任何重大的壓力損失。優(yōu)選地，該噴嘴的轉(zhuǎn)向器與壁平行。
根據(jù)該方法一個(gè)特別有利的特征，該壁與梳狀物共線地設(shè)置，從而使入射氣流的主要部分被引導(dǎo)通過(guò)該梳狀物。壁的這種設(shè)置是引導(dǎo)入射氣流的一種簡(jiǎn)單方式，以便使其得以最佳使用。
當(dāng)插腳是控制電路板與形成散熱片的大功率電路板之間的連接元件時(shí)，該方法具有特殊價(jià)值。
本發(fā)明的再一個(gè)目的在于提供一種用于實(shí)現(xiàn)該方法的噴嘴。該噴嘴包括用于引導(dǎo)熱氣流的通道與外部導(dǎo)流板，該通道的至少一部分直線壁以自由邊緣終止，該導(dǎo)流板平行于所述自由邊緣。特別是，該導(dǎo)流板還平行于壁延伸。
為使氣流與所需焊接的插腳之間的熱交換效率盡可能高，自由邊緣與轉(zhuǎn)向器之間的氣體通路的橫截面基本等于在所述通道中的氣體通路的橫截面。因此壓力損失盡可能的小。
根據(jù)具體實(shí)施例，該噴嘴包括至少一個(gè)具有第二轉(zhuǎn)向器的第二壁，用于焊接形成兩個(gè)相互平行的梳狀物的插腳。
附圖簡(jiǎn)要說(shuō)明通過(guò)參考附圖閱讀下面的具體描述，可理解該方法的其它特征和優(yōu)點(diǎn)，其中

圖1是大功率電路板與控制電路板之間的組件的截面視圖；圖2為用于本發(fā)明的噴嘴的縱向截面視圖；圖3為沿著圖2的III-III方向的截面視圖；圖4是根據(jù)本發(fā)明噴嘴的另一個(gè)實(shí)施例。
具體實(shí)施例方式
例如動(dòng)力車中的電動(dòng)泵模塊的控制單元包括通過(guò)連接元件連接到其控制電路板的電子大功率元件支撐板。在圖1中，IMS類型的大功率電路板10包括基板11，電子元件安裝在該基板上。該基板與金屬板13相連接，元件所產(chǎn)生的熱量通過(guò)該金屬板13排出。該金屬板本身與模塊殼體15形成熱接觸，該殼體也是金屬的，以便使得熱量朝著單元外部排出。例如，殼體的壁具有5mm的厚度并且金屬板13的厚度是1.6mm。支撐電子控制元件的板20與板10成一定距離的安裝在殼體中。在該兩個(gè)板的元件之間的電連接由連接元件30提供。
當(dāng)裝配該組件時(shí)，首先設(shè)置板10，使其元件位于殼體15的底部，然后將連接元件30焊接到該板上。這些元件由導(dǎo)電材料制成并且設(shè)計(jì)成能夠發(fā)生變形，并且降低由于構(gòu)成該單元的構(gòu)件的膨脹而導(dǎo)致的內(nèi)部機(jī)械應(yīng)力。元件30包括相對(duì)于板10垂直指向的插腳31。然后在第一板10的上方，設(shè)置出控制電路板20的孔的位置。板20合適地被穿孔，使其具有孔22，以使得插腳31通過(guò)該板的第一表面201，該表面與板10相對(duì)。該插腳31在板20的第二表面202上從孔22中伸出，以便提供從第二表面202伸出的部分311。本發(fā)明尤其意在解決的問(wèn)題涉及利用熱氣流將插腳焊接到板20上。
例如由錫鉛制成的焊料以環(huán)的形式提供，圖中未示出，其被滑落到每個(gè)插腳31上。將該組件加熱至足夠的溫度以便使得焊料通過(guò)毛細(xì)作用進(jìn)入插腳與其中容納有該插腳的孔22的壁之間。為了使得插腳與板之間的連接是令人滿意的，焊料應(yīng)該在板20的每個(gè)表面處形成角焊縫。這里的困難在于，在該板的第一表面上使得能夠形成這種角焊縫。
如上所指出的，由兩個(gè)金屬片15和13所形成的組件構(gòu)成的散熱片沿著連接元件形成熱梯度。估計(jì)該熱梯度為每毫米12℃。對(duì)散熱片進(jìn)行預(yù)熱至80℃可以稍稍將該梯度值降低至每毫米10℃。這樣，現(xiàn)存條件需要應(yīng)用具有較高溫度的熱氣。插腳的溫度應(yīng)該達(dá)到250℃，以便在第一表面201一側(cè)，溫度達(dá)到所需要的220℃的值。由于吹向板的表面202，熱氣流可以使得已經(jīng)形成的焊點(diǎn)破裂。
圖2和3示出能夠解決該問(wèn)題的本發(fā)明的實(shí)施例。
板20由兩排插腳31穿過(guò)，所述的兩排插腳31分別形成兩個(gè)梳狀物31A和31B。在該示例中，該梳狀物31A包括五個(gè)插腳并且梳狀物31B包括四個(gè)插腳。將噴嘴1與這些插腳共線地設(shè)置在這兩個(gè)梳狀物上。該噴嘴包括管狀元件2，該管狀元件形成用于沿著支撐這些銷的板的方向引導(dǎo)熱氣流的柱體。該管狀元件2利用連接元件連接到未示出的熱氣源。該管狀元件在此處具有梯形橫截面，其中相互平行的兩個(gè)第一壁2A和2B以及另外兩個(gè)壁2C和2D形成梯形。所需焊接的插腳的布置及其數(shù)目決定該元件的形狀。兩個(gè)壁分離的距離優(yōu)選等于將兩個(gè)梳狀物31A和31B相分離的距離的一半，但是其也可以更大。壁2A和2B的長(zhǎng)度足夠大，從而，如由圖3所見(jiàn)，它們可被設(shè)置為能夠圍繞所述的兩個(gè)狀物31A和31B。
當(dāng)兩個(gè)壁2A和2B的間距等于這兩個(gè)梳的間距時(shí)，它們的自由邊緣2A’和2B’與插腳的頂端相齊。該噴嘴還包括位于柱體2外部并且分別平行于自由邊緣2A’和2B’的壁3A和3B。這些形成轉(zhuǎn)向器的壁3A和3B通過(guò)邊緣3A’和3B’坐落在基板20上。優(yōu)選地，該轉(zhuǎn)向器還平行于壁2A和2B延伸。如可以從圖3看到的，轉(zhuǎn)向器3A和3B通過(guò)分別將壁2C和2D加以延伸的壁3C和3D連接到壁2A和2B。
為了焊接兩個(gè)梳狀物31A和31B，例如以環(huán)的形式將焊料設(shè)置到插腳上，并且如圖2和3所示設(shè)置噴嘴。該噴嘴利用自由邊緣3A’和3B’坐落在基板20上。在此位置，壁2A和2B的自由邊緣2A’和2B’與這兩個(gè)梳狀物共線。在轉(zhuǎn)向器的與所述壁的自由邊緣之間的高度差使得自由邊緣2A’和2B’與插腳頂端相分離的距離很小?？紤]到機(jī)械應(yīng)力，采取措施以使得該距離盡可能小。必須避免它們之間形成接觸。該距離可以為5/10mm。將足夠熱的氣流供給該噴嘴以便使得焊料B熔化，并且由于重力和毛細(xì)作用而滲入孔22中。由噴嘴2沿著板20的方向引導(dǎo)氣流并且使其以90°進(jìn)行轉(zhuǎn)向。其平行于該板的表面通過(guò)這些梳狀物并且然后當(dāng)碰到轉(zhuǎn)向器3A和3B時(shí)被再次以90°進(jìn)行轉(zhuǎn)向。因此該氣流被豎直的導(dǎo)向，而不會(huì)與鄰近這兩個(gè)梳狀物31的任何元件形成接觸。具有微小體積和速率的溢出氣流進(jìn)入在自由邊緣3A’和3B’與基板20之間余留的空間中。將該噴嘴設(shè)計(jì)為使得所形成的該間隙盡可能的小。例如，在15/100mm量級(jí)的間隙是可以接受的。用于加熱的氣體可以是空氣、氮?dú)?、氬氣或者氦氣?br> 由于壁2A和2B以很小的間隙與這些梳狀物共線的設(shè)置，大部分的供入熱氣流必然被導(dǎo)入這些梳狀物之間的空間內(nèi)并且以最大效率通過(guò)這些梳狀物。僅有少量的氣流在插腳頂端與壁2A和2B的自由邊緣之間通過(guò)。以此方式，氣流的能量得以最優(yōu)化的利用以便減少焊接時(shí)間。所實(shí)現(xiàn)的操作時(shí)間為每個(gè)插腳1秒鐘。
而且，由于轉(zhuǎn)向器的作用，平行于板表面的泄漏量也被減少。其結(jié)果在于降低了對(duì)于鄰近元件的焊點(diǎn)造成破壞的風(fēng)險(xiǎn)。
圖4示出本發(fā)明的另一個(gè)示例性實(shí)施例。在這種情形，需要焊接單排插腳。因此噴嘴由具有單個(gè)轉(zhuǎn)向器103A的單個(gè)壁102A形成。如同前述實(shí)施例，該壁設(shè)置為當(dāng)噴嘴設(shè)置在轉(zhuǎn)向器的自由邊緣103A’上時(shí)，使其自由邊緣102A’以微小的間隙與插腳的頂端共線。該轉(zhuǎn)向器優(yōu)選相對(duì)于入射流從插腳梳狀物以180℃引導(dǎo)氣流。該角度可以更小，但是總是大于90℃。形成柱體的壁102B的自由邊緣102B’與自由邊緣103A’處于同一水平以便減少在該側(cè)的泄漏量。
權(quán)利要求
1.一種在板式基板(20)上裝配電接線插腳的方法，包括經(jīng)由該基板的第一表面(201)將該插腳(31)插入各個(gè)孔(22)中，插該腳在第二表面(202)上形成至少一個(gè)梳狀排列(31A、31B)，在該基板第二表面上圍繞插腳設(shè)置焊料并且利用熱氣流對(duì)該梳狀物進(jìn)行加熱以便實(shí)現(xiàn)焊接，其特征在于，對(duì)所述氣流進(jìn)行引導(dǎo)，以便其至少部分地從所述梳狀物的一側(cè)在形成該梳狀物(31A、31B)的插腳(31)之間通過(guò)，然后，在其已經(jīng)流過(guò)該梳狀物之后，使其轉(zhuǎn)向并離開(kāi)所述基板。
2.如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，起初垂直于該基板的入射氣流在流過(guò)所述梳狀物之前被基板轉(zhuǎn)向。
3.如權(quán)利要求1或2所述的方法，其特征在于，在所述氣流已經(jīng)流過(guò)所述梳狀物之后，使該氣流垂直于所述基板轉(zhuǎn)向。
4.如前面任一權(quán)利要求所述的方法，其特征在于，利用熱氣噴嘴(1)對(duì)氣流進(jìn)行導(dǎo)向，該噴嘴包括至少一個(gè)其長(zhǎng)度適應(yīng)于所述梳狀物(31A、31B)的長(zhǎng)度的壁(2A、2B；102A)，以及平行于所述壁的自由邊緣定向并且與所述壁的自由邊緣相距一定距離的轉(zhuǎn)向器(3A、3B；103A)，以便使氣流以低的壓力損失轉(zhuǎn)向離開(kāi)所述梳狀物。
5.如前一權(quán)利要求所述的方法，其特征在于，該噴嘴的轉(zhuǎn)向器(3A、3B；103A)與壁平行。
6.如權(quán)利要求4和5中任意一個(gè)所述的方法，其特征在于，該壁(2A、2B；102A)與該梳狀物(31A、31B)共線地設(shè)置，從而入射氣流的主要部分被引導(dǎo)通過(guò)該梳狀物。
7.如前面任一權(quán)利要求所述的方法，其特征在于，該插腳(31)是控制電路板(20)與形成散熱片的大功率電路板(10)之間的連接元件。
8.一種用于實(shí)現(xiàn)如前面任一權(quán)利要求所述方法的噴嘴(1)，該噴嘴包括用于引導(dǎo)熱氣流的通道(2)與外部轉(zhuǎn)向器(3A、3B；103A)，該通道的至少一部分直線壁(2A、2B)以自由邊緣(2A’、2B’；102A’)終止，該轉(zhuǎn)向器平行于所述自由邊緣。
9.如權(quán)利要求8所述的噴嘴，其特征在于，該轉(zhuǎn)向器還平行于該壁(2A、2B；102A)延伸。
10.如權(quán)利要求8和9中任意一個(gè)所述的噴嘴，其特征在于，該自由邊緣與該轉(zhuǎn)向器之間的氣體通路的橫截面基本等于在所述通道(2)中的氣體通路的橫截面。
11.如權(quán)利要求8到10中任意一個(gè)所述的噴嘴，包括至少一個(gè)具有第二導(dǎo)流板的第二壁，用于焊接形成兩個(gè)相互平行的梳狀物的插腳。
全文摘要
本發(fā)明涉及形式為板的基板(20)上裝配電接線插腳的方法，包括經(jīng)由該基板的第一表面(201)將該插腳(31)插入各個(gè)孔(22)中，該插腳在第二表面(202)上形成至少一個(gè)梳狀物(31A、31B)物的排列，在基板第二表面上圍繞插腳設(shè)置焊料并且利用熱氣流對(duì)插該梳狀物進(jìn)行加熱以便實(shí)現(xiàn)焊接。其特征在于，對(duì)所述氣流進(jìn)行引導(dǎo)，以便其至少部分地的從所述梳狀物的一側(cè)在形成該梳狀物(31A、31B)的插腳(31)之間通過(guò)，在其已經(jīng)流過(guò)該梳狀物之后，使其轉(zhuǎn)向并離開(kāi)所述基板。特別是，使用一種噴嘴，該噴嘴具有引導(dǎo)氣流的通道以及至少利用其對(duì)氣流進(jìn)行轉(zhuǎn)向的轉(zhuǎn)向器。該通道的壁與插腳形成的梳狀物共線設(shè)置，以便減少未用于加熱的氣流部分。
文檔編號(hào)B23K1/018GK1839008SQ200480018153
公開(kāi)日2006年9月27日 申請(qǐng)日期2004年6月23日 優(yōu)先權(quán)日2003年6月27日
發(fā)明者羅伯特·貝爾納德, 克里斯托夫·珀蒂尼, 埃里克·庫(kù)西奈特 申請(qǐng)人:江森自控電子公司