专利名称：凸焊焊点以及用于形成其的方法
技术领域：
本发明总体上涉及一种焊接方法，更具体是涉及一种凸焊方法。
技术背景凸焊是用于连接两个交叠金属板的已知技术。在常规的凸焊中， 小凸起布置在其中一个板上，并横向延伸至该板的侧面，使得其顶端 与另一板接触。电流产生装置(例如焊枪的电极)按压成与一个板接 触并对齐凸起，且力和焊接电流的组合施加在电才及上，以侵 使该凸起 消失并形成焊接熔核，该焊接熔核在由凸起确定的接触区域将两个板 连接在一起。电阻凸焊是一种固态连接方法，它不需要预热(电弧焊方法需要 预热)。凸焊还快速，它减少了制造时间。不过， 一些金属的特性使 得这些金属不能通过该方法相互直接焊接。此外，在高导热材料(例 如铜)中很难形成接头。热量从接头快速带走，从而产生有缺陷的接 头。在焊接中，这可能导致不熔合和多孔。但是，铜接头在很多用途中是必须的，特别是在MRI设备的磁线圈中。因此，需要更高效地形成 接头，并需要用于凸焊不能相互直接焊接的金属的装置。发明内容这里公开了一种凸焊方法，它包括提供第一金属基片、第二金 属基片以及凸起材料，该凸起材料是与第一金属基片和第二金属基片 相独立的结构；将该金属凸起材料布置在第 一金属基片和第二金属基 片之间；向第一金属基片和所述第二金属基片中的至少一个施加电流 和压力；通过施加该电流和压力而^f吏得该金属凸起材料熔化；通过该 熔化而在第一金属基片和所述第二金属基片之间形成焊点；以及，通 过该焊点而使得第一金属基片和所述第二金属基片牢固相连。还公开了一种凸焊焊点，它包括第一金属基片、第二金属基片、 与第 一金属基片和第二金属基片相独立的凸起材料，以及凸坪熔核， 该凸焊熔核包括第 一金属基片、第二金属基片和凸起材料的混合物。还公开了一种凸焊方法，包括提供第一金属基片、第二金属基片 以及金属凸起材料，该金属凸起材料是与该第 一金属基片和第二金属基片相独立的结构；将金属凸起材料固定至第一金属基片；将第二金 属基片与凸起材料和第一金属基片布置成这样，即，使得凸起材料布 置在第 一金属基片和第二金属基片之间；向第一金属基片和第二金属 基片中的至少一个施加电流和压力；通过施加该电流和压力而使得金 属凸起材料熔化；通过该熔化而在第一金属基片和第二金属基片之间 形成焊点；以及，通过该焊点而使得第一金属基片和第二金属基片牢 固相连。
下面的说明不应该;故认为是以任何方式进行限制。参考附图，类 4以元 <牛进4亍类 <以才示^己图l是示例实施例的分解的凸焊焊点的側视透视示意图； 图2是接收电流的凸焊焊点元件的侧视透视示意图； 图3是凸焊焊点的示意側视图； 图4是多个凸焊焊点的示意侧视图；以及 图5是表示凸焊方法的方框图。 部件列表10凸焊焊点12第一金属基片14第二金属基片16金属凸起材料18凸起16的端部20凸起16的另一相对端端22内表面24内表面26电流28电极30电极32焊点33焊点熔核36 压力 100凸焊方法 102操作框 104操作框 106操作框具体实施方式
参考图l-3,凸焊焊点10表示为包括第一金属基片12、第二金属 基片14和金属凸起材料16。如图中所示(特别是图3),该金属凸起材 料16使得第一基片12和第二基片14通过凸焊而牢固相连。下面将介绍 产生该焊接的方式的示例实施例。参考图l,示出了在焊接之前该凸焊焊点10的各部件。如图所示， 第一基片12、第二基片14和凸起材料16都为彼此独立的结构。第一和 第二基片12和14可以为具有相同或不同组分的任意金属(或多元合 金)，例如但不局限于碳、钢、铝和铜。在示例实施例中，这些基片 12和14是基本上为平面的板，如图所示。凸起材料16也可以由任意金 属或具有任意所需组分的多元合金构成，并由线、网状线(任一种都 可以有焊剂芯或者用焊剂涂覆)、粉末或者任意其它合适材料形成。 在一个示例实施例中，由银网构成的凸起材料布置在钢基片和铝基片 之间。根据第一基片12和第二基片14的特性，凸起材料16的形状和金 属组分选择为在第一基片12和第二基片14之间提供强的凸焊。该凸起 16也可以包括任意所希望的形状，例如但不局限于截头圓锥或部分球 形。参考图2， 一旦选择了凸起材料16,并将其布置在基片12和14之间， 基片12和14可以与凸起16形成接触(或者几乎接触)，以便准备凸焊 该基片12和14。该接触(或者几乎接触)在凸起16的相对端部18和20 处产生，且端部18和20分别与第一和第二基片12和14的相关内表面22 和24接触。然后，可以通过向基片12和14中的至少一个基片施加电流 26和压力36来完成凸焊。在图2的示例实施例中，电流26和压力36通过 电才及28和30而施加在两个基片12和14上。在该实施例中，电才及28和30 与凸起基体16对齐，并从而提供与凸起16对齐的电流。如上所述，电 极28和30还向基片12和14提供压力，也与凸起16对齐，这进一步促进了该凸焊工艺。下面参考图3，向基片12和14提供电流26和压力36以产生焊点32， 该焊点32使凸起材料16完全熔化。通过由电流26和压力36产生的热量 而产生的该焊点32形成凸焊熔核33，该凸焊熔核33包括基片12和14以 及凸起材料16的混合物。该焊点32使第一基片12和第二基片14通过该 凸焊工艺而牢固相连。应当知道，在将电流26施加给基片12和14中的至少一个之前，该 独立构成的凸起16的一个端部18或20可以先通过^f壬意合适方式而固定 至一个表面22或24上，例如但不局限于通过常规焊接。然后，另一个 表面22或24可以布置成接近(或接触)另一端部18或20，并可以施加 电流26和压力36。如上所述，电流26和压力36将产生焊点，该焊点将 完全消耗凸起材料16。因此，应当知道，凸起(例如凸起16)将是与 基片12和14独立的结构，即使当在施加电流和压力之前(即产生该凸 焊熔核33之前)将凸起16固定至一个或两个基片12和14上时也是这样， 如上面参考基片12和14之一所述的那样。该凸起16还可以包括与一个 或两个基片12和14相同的组分，并考虑是与基片12和14相独立的结构， 而不管在施加电流和压力之前该凸起16是否固定在一个或两个基片12 和14上。参考图4，还应当知道，基片U和U可以通过多个焊点10而焊接在 一起，这些焊点10通过上述凸焊工艺形成。该多个焊点10包括相互间 隔开的多个凸起材料件16。参考图5，图中表示了凸焊方法IOO，该凸焊方法100包括提供第一 金属基片12、第二金属基片14以及凸起材料16，该凸起材料16是与该 第一金属基片12和第二金属基片14相独立的结构，如操作框102中所 示。该方法100还包括将该金属凸起材料16布置在第一金属基片12和第 二金属基片14之间；向第一金属基片和第二金属基片中的至少一个基 片施加电流和压力；以及，通过所施加的电流和压力而使得该金属凸 起材料16熔化，如操作框104中所示。该方法100还包括通过该熔化而 在第一金属基片12和第二金属基片14之间形成焊点32;并且通过该焊 点32而使得第一金属基片12和第二金属基片14牢固相连，如操作框106 中所示。尽管已经参考示例实施例介绍了本发明，但是本领域技术人员应当知道，在不脱离本发明的范围的情况下可以进行各种变化，且它们 的元件可以由等效物代替。此外，在不脱离本发明的范围的情况下， 可以对本发明的教导进行多种变化，以便适应特殊情况或材料。因此， 重要的是本发明并不局限于特定实施例(介绍为实现本发明的最佳方 式)，而是本发明将包括落在所附权利要求的范围内的所有实施例。 而且，除非特别说明，使用的术语"第一，，、"第二"等并不表示任 何顺序，或者并不重要，而是术语"第一"、"第二，，等用于将一个 元件与另一元件区分开。
权利要求
1.一种凸焊方法，该方法包括提供第一金属基片(12)、第二金属基片(14)以及凸起材料(16)，该凸起材料(16)是与所述第一金属基片(12)和所述第二金属基片(14)相独立的结构；将所述金属凸起材料(16)布置在所述第一金属基片(12)和所述第二金属基片(14)之间；向所述第一金属基片(12)和所述第二金属基片(14)中的至少一个施加电流(26)和压力(36)；通过施加所述电流(26)和压力(36)而使得所述金属凸起材料(16)熔化；通过所述熔化而在所述第一金属基片(12)和所述第二金属基片(14)之间形成焊点(10)；以及通过所述焊点(10)而使得所述第一金属基片(12)和所述第二金属基片(14)牢固相连。
2. 根据权利要求l所述的方法，其中，所述这些金属基片为同基 合金。
3. 根据权利要求l所述的方法，其中，所述第一金属基片(12) 是钢，所述第二金属基片(14)是铝，所述金属凸起材料(16)是银 或铜合金。
4. 根据权利要求l所述的方法，其中所述这些金属基片为不同 基的合金。
5. 根据权利要求l所述的方法，其中，所述金属凸起材料(16) 是线、网和粉末中的至少一种。
6. 根据权利要求l所述的方法，其中所述金属凸起材料(16) 包括多元合金。
7. 根据权利要求l所述的方法，其中，所述第一金属基片(12) 和所述第二金属基片(14)为基本平面形，所述金属凸起材料(16) 为相互间隔开的多个凸起材料件。
8. —种凸焊焊点(10)包括 第一金属基片(12); 第二金属基片(14);凸起材料(16),该凸起材料(16)与所述第一金属基片(12) 和所述第二金属基片(14)相独立；以及凸焊(10)熔核，该凸焊熔核包括第一金属基片(12)、第二金 属基片(14)和凸起材料(16)的混合物。
9. 一种凸焊方法，该方法包括提供第一金属基片(12)、第二金属基片(H)以及金属凸起材 料(16)，该金属凸起材料(16)是与所述第一金属基片(12)和所 述第二金属基片(14)相独立的结构；将所述金属凸起材料(16)固定至所述第一金属基片(12);将所述第二金属基片(14)与所述凸起材料(16)和所述第一金 属基片(12)布置成使得所述凸起材料(16)布置在所述第一金属基 片(12)与所述第二金属基片(l"之间；向所述第一金属基片(12)和所述第二金属基片(14)中的至少 一个施加电流(26)和压力(36);通过施加所述电流(26)和压力(36)而使得所述金属凸起材料 (16)熔化；通过所述熔化而在所述第一金属基片(12)和所述第二金属基片 (14)之间形成焊点(10);以及通过所述焊点而使得所述第一金属基片(12)和所述第二金属基 片(14)牢固相连。
10. 根据权利要求9所述的方法，其中，所述金属凸起材料U6) 固定在所述第一金属基片(12)上是通过焊接来完成的
全文摘要
一种凸焊方法包括提供第一金属基片(12)、第二金属基片(14)以及凸起材料(16)，该凸起材料(16)是与该第一金属基片(12)和第二金属基片(14)相独立的结构；将所述金属凸起材料(16)布置在所述第一金属基片(12)和所述第二金属基片(14)之间；向所述第一金属基片(12)和所述第二金属基片(14)中的至少一个施加电流(26)和压力(36)；通过施加所述电流(26)和压力(36)而使得所述金属凸起材料(16)熔化；通过所述熔化而在所述第一金属基片(12)和所述第二金属基片(14)之间产生焊点(14)；以及通过所述焊点(10)而使得所述第一金属基片(12)和所述第二金属基片(14)牢固相连。
文档编号B23K11/14GK101234453SQ20081000448
公开日2008年8月6日 申请日期2008年1月30日 优先权日2007年1月30日
发明者D·A·诺瓦克, G·A·小墨菲, G·C·穆基拉, M·D·阿尔内特, S·C·科蒂林加姆 申请人:通用电气公司