專利名稱：將焊料提供給接插件的焊料保持架的制作方法
本申請是1998年5月4日提交的發(fā)明名稱為“將焊料提供給接插件的焊料保持架”的發(fā)明專利申請No.96198096.6的分案申請。
本申請享有申請系列號為60/006,205申請的優(yōu)先權(quán)，申請日為1995年11月3日，申請人為Joseph Cachina，Jack Seidler和JamesR.Zanolli，名稱為“將焊料提供給接插件或類似物的焊料保持架”。
本發(fā)明涉及一種用于連接具有無焊料插頭式或其它接頭的接插件或其它電子元件與襯板如印刷電路板或其它電子元件的裝置和方法。
當(dāng)通過焊接連接多接頭元件時，如接插件與襯板，特別是具有內(nèi)部電鍍孔的襯板，尤其特別需要如專利號4,597,625；4,802,862；4,883,435；5,139,448和5,334,059等美國專利所披露的裝置。元件具有不帶焊料的接頭，由于它們所在的位置常常需要特定的方法把焊料提供給接頭與襯板上的接觸墊，和/或襯板上的電鍍孔的襯套。一種把焊料提供給元件接頭和接觸墊的方法是在特定的焊接區(qū)域內(nèi)和周圍使用焊藥，如在孔的周圍。然而，這種方法通常不能提供足夠容量的連接元件接頭和接觸墊的焊料。
這樣的接插件常常具有鍍金的插頭，交界面必須是金對金，須在襯板上鍍金。因此，接插件不能波動焊接，并且通常是手工焊接或者在每一個尾插頭上具有環(huán)形焊料和回流的熱空氣。對于具有大量接頭的接插件，這種裝配方法價格昂貴。
本發(fā)明提供了一種簡單廉價的適用于這種條件下提供焊料的方法，并容易自動化，不需要單獨的將焊劑提供給元件接頭、電鍍孔或襯板接觸墊。
按照本發(fā)明所提供的焊料保持架陣列，可以容易地手工或自動應(yīng)用于接插件或其它元件接頭陣列，很容易地連接接頭與接觸墊和襯板或類似裝置的電鍍內(nèi)孔。
下面通過對附圖和最佳實施例的說明，本發(fā)明將更加清楚。


圖1是用于加工本發(fā)明的一個實施例的毛坯在其長度方向上的局部平面圖；圖2是根據(jù)本發(fā)明并使用圖1毛坯的最終產(chǎn)品在其長度方向上的局部平面圖；圖3是圖2沿3-3線的剖視圖；圖4是本發(fā)明的一個將帶有插頭的接插件與襯板連接的實施例在其長度方向上的局部平面圖；圖5是圖4的實施例沿5-5線的放大剖視圖；圖6是在去除輸送帶板并且焊料回流后，與圖5類似的本發(fā)明的一個圖21是圖20的裝置的部分透視圖；圖22是圖20的位于接插件和電路板之間的裝置在焊料回流前的示意圖；圖23是在焊料回流后，圖22的裝置的示意圖；圖24是本發(fā)明另一個實施例的前視圖。
圖1至圖6表示本發(fā)明的一個實施例。如圖1所示，一個導(dǎo)體材料的如銅或銅鈹合金的長平帶板11，沖壓成圖示形狀的半成品毛坯。最好是步進沖壓(progressive stamping)加工出大量軋制的支架毛坯17陣列，用于按照本發(fā)明的一種形式的保持架。另外，由于焊料部分與支架的連接提供了必要的導(dǎo)電系數(shù)，使接頭與襯板或其它元件電連接，帶板11不需導(dǎo)體材料制成。帶板11制有縱向延伸的輸送帶板15，輸送帶板15沿其長度方向隔開的常用的分度或定位孔13，通過步進沖壓機帶動帶板以連續(xù)步進的方式移動。輸送帶板15與各支架17是一體，相互獨立的支架17從輸送帶板15橫向按規(guī)則間距伸出，并相應(yīng)于電子接插件上的接頭或插頭的間距彼此隔開，支架17的使用方式在下面說明。支架17可以是0.05或0.100英寸間距的間隔。
在每個支架上的一對彼此隔開的夾指19與輸送帶板15制成一體，通過連接段21與輸送帶板15相連，連接段21上制有凹槽23，以允許輸送帶板15容易折斷或從支架17的序列分離開。當(dāng)使用支架17時，夾指19的間隔距離為d，以配合電路元件31(如圖4至6所示)的插頭或接頭的寬度。
如圖2和3所示，一個焊料塊25，最好以分段焊絲的形式橫跨一對夾指19，夾指19然后部分地圍繞焊料塊25，充分地保持焊料在該位置上。這在步進沖壓過程中很容易加工，如圖2和3所示，通過敷設(shè)焊絲25(最好包含焊料)橫跨一些支架17，繞焊絲25卷曲夾指19，剪斷在支架17之間的焊料，留下由一對夾指19保持的焊料塊25，使其適于焊接所需的體積。
在使用中，如圖4和5所示，接插件或其它電路元件31具有多個對準(zhǔn)的接頭或插頭33，通過相應(yīng)的襯板37上的彼此隔開的內(nèi)部電鍍孔35。如圖5的襯板37在垂直方向，很清楚也可以是在水平或其它合適的方向。一組支架17的帶板部分如圖2所示，相應(yīng)于一些與襯板37焊接的元件接頭，具有一些支架，置于接插件接頭33的陣列上，如圖4所示。例如，如果元件31具有21個對準(zhǔn)的接頭，圖4的支架陣列的斷面上具有21個支架用于夾在元件接頭33上，如圖所示，并從剩余的支架分離。所選擇的每個分離支架的夾指19的間隙，便于在隨后的運轉(zhuǎn)期間，在每個支架17和與之相應(yīng)接插件接頭33之間摩擦接合，使支架的帶板保持在圖4和圖5所示的位置上。很清楚，盡管圖4和5所示的僅僅是一行，元件31具有兩行或多行接頭，可以提供具有圖4的支架帶板的元件31的每行接頭。
然后，向焊料供應(yīng)熱量，如通過熱空氣或其它慣用的方法，引起焊料回流并通過毛細管作用流至接頭33和電鍍襯板孔35側(cè)面之間間隙?？?5具有金屬表面，如通過在其內(nèi)部電鍍，如39所表示的。電鍍層可以環(huán)形延伸至襯板37的表面形成接觸墊，如41所表示的。正常地，小間隙43留在接頭33和襯板孔35的電鍍層39之間，融化的焊料被吸入其中。在正常操作中，可以不考慮所形成的間隙，由于正常輕度的元件接頭或孔35內(nèi)的電鍍層39的形式上的不規(guī)則將允許融化的焊料流入其間，以使接頭33與電鍍層39結(jié)合，如圖6所示。在焊接完成以后，輸送帶板15從各自的支架17在切斷凹槽23處折斷，離開支架17所在的位置，但是焊接在元件接頭與孔的電鍍層和接觸墊片41上。如果需要，輸送帶板可在焊接完成之前折斷，盡管這不是最好的方法。
圖7示出了另外一種使用圖2和圖3的支架的方法。在這個例子中，接插件或其它元件31a如圖示具有兩行尾插頭33取代了圖5所示的一行尾插頭。在這個例子中，支架17在元件插頭33插入襯板37前，位于元件插頭33上，并位于元件31a和襯板37之間。如圖5和圖6所示的情況，通過焊接連接插頭33與襯板的電鍍孔39時，需要提供熱量。
圖8至圖12示出了本發(fā)明的改進形式。如圖8所示，毛坯具有與圖1類似的帶分度孔113的輸送帶板115。從輸送帶板115橫向伸出的是獨立的焊接保持架117。如圖8所示，每個支架毛坯117與輸送帶板115通過一個具有折斷凹槽123的連接段121連接。獨立的支架毛坯117包括具有狹長切口149的主體部分147，狹長切口149延伸至主體部分147的邊緣，其一端與主體部分制成一體形成夾指119。如圖9所示，在支架陣列沿步進沖壓裝置移動時，焊絲151(最好包括焊藥)鋪設(shè)在部分支架117陣列的連續(xù)的主體部分147上。如圖9至圖11所示，夾指119繞焊絲151彎曲并使焊絲151保持在主體部分147上。在使用并通過夾指119保持住焊絲151后，孔145制成如圖9所示，打穿支架主體147。同時，焊絲151被分成兩部分，跨越每一個孔145，在相鄰支架主體147之間的焊絲151上存在間隙153，如圖9和圖11所示。以此方式，每一個主體部分147帶有兩個焊料塊125，跨越孔145。孔145具有與元件接頭133摩擦接合的尺寸，使焊料塊定位于相應(yīng)的元件接頭133的側(cè)面，這樣支架主體陣列被保持在了元件接頭133上，如圖11所示。焊料塊125保留由每個支架主體147保持住，其尺寸作成能提供用于連接每個支架117與相應(yīng)的元件接頭133的足夠的焊料。
如圖11和圖12所示，這種焊料保持架可以以圖6或圖7或圖12所示的形式使用。
進一步，支架117可以用于連接元件31或元件131與任一所希望的襯板或其它元件，無論襯板137是否被使用。如圖13和圖14所示，支架117可以具有可以用作其它裝置的接頭或?qū)Ь€的延伸段161例如，每一延伸段161的一端可以制成用于圖13和圖14所示的襯板的邊緣支架形狀163，以允許與元件131平行或?qū)R的改進襯板(未示出)與元件131插頭的連接。通過使延伸段161彎曲90°，改進襯板可以與襯板137垂直。代替邊緣支架163，每個延伸段161的一端可以制成用于表面安裝在襯板接觸墊上或具有其它所希望的形狀。
圖15和圖18示出了本發(fā)明的進一步改進。在該例子中，每一個焊料保持架219制有通過背面203連接的一對側(cè)臂201。每一側(cè)臂201具有一對夾指或接頭片205部分圍繞焊料塊225延伸，在焊料塊225和背面203之間的間隙207，用于接收接插件211的尾插頭209。另外，最好臂201之間的間隙具有與插頭209摩擦接合的尺寸。如圖1 8所示，插頭209穿過具有內(nèi)部電鍍孔和/或?qū)w墊的襯板213，插頭209將被焊接在內(nèi)部電鍍孔和/或?qū)w墊上。
本發(fā)明的這種形式也適用于多級步進沖壓。在加工中，一個細長的導(dǎo)體材料帶板被沖壓如圖15所示，成為具有一系列橫向伸出的支架219的輸送帶板215。支架主體彎成如圖17所示的U形，形成每個支架側(cè)臂201，每個支架側(cè)臂201具有一對夾指或接頭片205。焊絲225的直徑與一對夾指205之間的間距一致并敷設(shè)在一對夾指205之間，夾指圍繞焊絲225部分彎曲并使焊絲225定位。而后，切斷支架219之間的焊絲225，保留適當(dāng)數(shù)量的用于支架特定用途的焊料。連接部分221用于支架219與輸送帶板215的連接，并具有偏離的彎曲，如圖17和圖18所示，以便于當(dāng)裝配一行接頭209時，避免尾插頭209a、209b和輸送帶板215之間的干涉。
支架209之間的間隙與接插件211的插頭209a和209b之間的間隙有關(guān)，以便于在使用中，圖15所示的部分帶板所具有支架219的數(shù)量等于一行接插件211的插頭209的數(shù)量，并插在插頭209上，如圖15虛線所示和圖18所示。圖18示出雙行類型的接插件211，具有尾插頭209a和209b等間隔位于與頁面垂直的方向上。很清楚，本發(fā)明可以用于尾插頭從一行增加至多行。通過圖示說明，接插件211可以是J1或J2類型，并且襯板213可以是PC104板。接頭209可以是0.100英寸間距的彼此間隔，并且插頭可以是0.480英寸長度為0.025英寸的長方形斷面。
在回流時，焊料將圍繞插頭209流動并通過毛細管作用進入襯板213的內(nèi)部電鍍孔。在焊接完成后，支架通過其上的凹槽223使其連接段脫離或切斷。
本發(fā)明的焊接保持架不僅僅用于將接插件或其它具有非焊接支承接頭的元件焊接到襯板的電鍍通孔上，也可以用于把一些具有所需接頭形狀的導(dǎo)線焊接在插頭或其它電子元件的接頭上。圖19所示的帶有導(dǎo)線221的導(dǎo)線支架219相對尾插頭209向外彎曲90°，并且在焊料保持裝置250內(nèi)中斷以允許安裝在襯板(未示出)上的接插件221表面上。焊料保持裝置可以具有多種相適應(yīng)的結(jié)構(gòu)，如美國專利NO 4,679,889所示。
現(xiàn)在參照圖20，其中示出了本發(fā)明的與圖1至6所示相似的另一個實施例。然而，如圖20所示，所提供的支架317帶有兩對夾指319，一對夾指位于與輸送帶板15相鄰的支架317一側(cè)，另一對夾指位于支架317的相對側(cè)，支架317具有常見的雙I字形，可通過步進沖壓操作制成。兩個焊料部分321橫跨一對夾指319上。兩個焊料部分321可按與焊絲25大致相同的形式制成(圖2)。
每對夾指319圍繞相應(yīng)的焊料部分321彎曲，牢固保持住焊料部分321(圖21)。如圖20所示，焊料部分321部分伸進支架317的中間孔?，F(xiàn)在參照圖22，其中接插件或其它電路元件31具有多個插頭33，每個插頭33穿過相應(yīng)的支架317的中間孔。由于焊料部分321部分伸進中間孔，與插入的插頭33摩擦接合。在支架317定位于接插件31后，插頭33接著插入襯板37的相應(yīng)的孔35。這時供應(yīng)熱量，引起焊料部分321回流并被吸入接頭33和孔35的側(cè)面之間的間隙(圖23)。盡管圖20至圖23所示的支架317定位于接插件31和襯板37之間，支架317也可以在襯板37與支架317連接后定位，與圖5相似。
現(xiàn)在參照圖24，其中示出了用于焊接接插件31上的一對插頭33與位于襯板37相對兩側(cè)的一對接觸墊350的一對支架219。事實上，該對支架219提供一個在接插件插頭33和襯板37之間的“跨式安裝”。如圖24所示，支架219的焊料部分225彼此面對。接插件插頭33插入相對的支架219，襯板位于支架219之間，以便于通過相對的焊料部分225摩擦接合。這時供應(yīng)熱量，如上所述，會引起焊料回流。支架219以一對陣列的形式焊接邊緣接插件與兩行接觸墊，其中每行定位于襯板37上的相對兩側(cè)。
很清楚，焊接元件25、125、151和321可以裝有常用的焊藥，使正常的焊接操作更容易。
在使用接插件接頭，詳細說明本發(fā)明的焊接保持架時，很清楚，這些支架可以用于集成電路芯片的連接，芯片保持架，電阻，電容和其它非焊接支撐電子元件與印刷電路板或其它襯板的接觸墊或電鍍孔的連接。
上面的實施例僅僅作為例子說明，本發(fā)明通過下面的權(quán)利要求限定。
權(quán)利要求
1.一種用于連接電子裝置接頭的焊料保持架包括一個具有孔的主體，該孔用于接收所述接頭，所述孔具有用于摩擦接合所述接頭上主體的尺寸，所述主體具有焊料保持結(jié)構(gòu)，與所述孔相鄰，被所述結(jié)構(gòu)保持的焊料塊。
2.按照權(quán)利要求1所述的支架，其特征在于所述支架所在的平面大體與第二裝置的導(dǎo)體區(qū)域平行。
3.按照權(quán)利要求1所述的支架，其特征在于所述支架所在的平面大體與第二裝置的導(dǎo)體區(qū)域垂直。
4.按照權(quán)利要求1所述的支架，其特征在于所述主體具有至少一個與所述主體成一體的夾指，并相對于所述主體保持所述焊料塊。
5.按照權(quán)利要求4所述的支架，其特征在于所述主體具有一對夾指與所述主體成一體，各沿所述主體的每個邊緣，所述夾指相對所述主體至少保持一個焊料塊。
6.按照權(quán)利要求5所述的支架，其特征在于每個所述夾指在所述孔的相應(yīng)側(cè)，并且所述焊料塊通過每個所述夾指被保持，與所述孔相鄰，但不疊置在所述孔上。
7.按照權(quán)利要求1所述的支架，其特征在于所述主體具有U形結(jié)構(gòu)部分，U形結(jié)構(gòu)部分具有一對隔開的兩側(cè)通過背部連接，所述焊料塊通過所述兩側(cè)保持，并且所述孔通過所述背部和所述兩側(cè)形成。
8.一種用于連接到電子裝置接頭陣列的焊料保持架陣列，所述陣列包括一種材料的細長帶板，所述帶板的縱向延伸部分形成了輸送帶板，多個橫向伸出的支架與所述輸送帶板成一體，所述支架與所述相應(yīng)的接頭陣列彼此分離，每個支架具有帶孔主體部分，并且焊料保持結(jié)構(gòu)與所述孔相鄰，每個所述孔制成具有摩擦接合相應(yīng)接頭的尺寸，每個主體部分具有至少一個焊料塊通過所述結(jié)構(gòu)保持，并與所述孔相鄰。
9.一種用于連接到電子裝置接頭陣列的焊料保持架陣列，所述陣列包括一種材料的細長帶板，所述帶板的縱向延伸部分形成了輸送帶板，多個橫向伸出的支架與所述輸送帶板成一體，所述支架相應(yīng)接頭陣列彼此分離，每個支架具有帶孔主體部分，所述孔用于接收一個所述接頭，每個所述主體部分具有第一和第二焊料保持結(jié)構(gòu)設(shè)置在所述孔的兩側(cè)，每個所述焊料保持結(jié)構(gòu)具有保持在該處的焊料塊，所述焊料塊位于具有摩擦接合并保持每個所述接頭上的每個所述支架的位置。
10.按照權(quán)利要求2所述的焊料保持架陣列，其特征在于所述支架適于連接所述接頭陣列與相應(yīng)的第二裝置的導(dǎo)體區(qū)域陣列，并且其中所述導(dǎo)體區(qū)域陣列所在平面與所述接頭陣列大體平行。
11.按照權(quán)利要求8所述的焊料保持架陣列，其特征在于所述主體部分是平板。
12.按照權(quán)利要求8所述的焊料保持架陣列，還包括至少一條導(dǎo)線從每個所述主體部分伸出，用于形成另一裝置的相應(yīng)接頭。
13.按照權(quán)利要求1所述的焊料保持架，其特征在于所述主體具有帶有一對側(cè)的U形結(jié)構(gòu)，并且背面連接所述兩側(cè)，每側(cè)具有一對彼此分開的接頭，所述焊料保持在每對側(cè)的所述的一對接頭之間。
14.按照權(quán)利要求13所述的焊料保持架，其特征在于所述焊料與所述支架背面隔開與所述支架兩側(cè)在兩者之間形成接頭-接收孔。
全文摘要
提供了一種用于形成焊料保持架(17)陣列的陣列及方法，適用于通過自動步進沖壓技術(shù)加工，并成套應(yīng)用于電子裝置的尾插頭(33)的陣列，用于將插頭直接地焊接到導(dǎo)體墊(41)或襯板的內(nèi)部電鍍孔(35)，或提供如插頭(33)與襯板的導(dǎo)線連接。
文檔編號B23K35/02GK1438734SQ0210457
公開日2003年8月27日 申請日期1996年11月1日 優(yōu)先權(quán)日1995年11月3日
發(fā)明者朱瑟夫·卡西那, 杰克·塞德勒, 詹姆斯·R·扎努里 申請人:納斯因特普拉克斯公司