一种用于光器件软板与PCB焊接的工装的制作方法

本发明涉及通信模块领域，特别是一种用于光器件软板与pcb焊接的工装。

背景技术：

全球通信的快速建设，极大地促进了模块通信行业的快速发展，良好的模块性能也成为在该行业立足的关键。光器件软板是指模块通信行业封装完成的光器件所对应型号的软板，其中光器件和软板处于连接状态。在光通信模块上，光通信器件和光模块pcb通过软板(柔性印刷电路板fpc)连接，而fpc软板体积小、质量轻，有一定自由度可以折弯。光器件软板和pcb焊接的质量也成为决定模块性能好坏的关键因素，对光器件软板和pcba焊接的工装夹具进行研究和设计对提高光模块焊接质量具有重要意义。

现有用于光器件软板和pcb焊接的工装较为杂乱，没有较为统一的形式，基本上都是以人工焊接为主，焊接效率低。如图1，目前用于光器件软板和pcb焊接工装主要针对于单发单收系列光通信模块(包括rosa光器件100和tosa光器件200)，rosa光器件100和tosa光器件200分别通过对应的光器件软板与光模块pcb300连接，光器件软板不需要折弯整形；其主要的热压焊接方式为：将pcb300固定在工装的pcb卡槽上，将待焊接光器件固定在工装单发单收器件卡槽中，并在光器件软板对应放置面上开孔，通过吸气来固定光器件软板进行焊接定位。

现有工装在焊接定位过程中，主要存在以下问题：(1)光器件软板的固定方式不可靠；(2)器件卡槽和器件间隙配合，器件在焊接过程中易松动，从而影响软板焊盘和pcb焊盘焊接的质量；(3)器件卡槽只能实现单发、单收器件软板对pcb的焊接，无法实现双发、双收器件软板和pcb的焊接，兼容性、通用性、灵活性差；(4)器件软板焊盘和pcb焊盘采用平面平行贴合方式焊接，软板焊盘易翘起，影响焊接质量；(5)pcb固定方式不可靠，pcb在卡槽中经常松动，影响与软板焊盘的焊接质量。

而bidi系列光通信模块整合信号的发射端与接收端于单个器件，发射端和接收端分别与tosa光器件软板和rosa光器件软板连接；在实际生产过程中，正因为光器件软板有弹性、易变形，且bidi光通信模块中的光器件软板大部分需要折弯整形，因此在将bidi系列光通信模块中的光器件软板焊接到pcb板上时，难度很大，目前用于光器件软板和pcb焊接的工装不适用于bidi光器件软板和pcb的焊接定位。

技术实现要素：

本发明的目的在于：针对现有技术用于光器件软板和pcb焊接的工装存在器件固定夹紧不可靠的问题，提供一种用于光器件软板与pcb焊接的工装。

为了实现上述目的，本发明采用的技术方案为：

一种用于光器件软板与pcb焊接的工装，包括底板、三维台、垫块、器件端卡座和pcb端卡座；

所述底板用于固定在焊接平台上，能够实现工装前后左右调节，实现工装平面xy轴方向的大调；所述底板上可拆卸连接所述三维台和所述垫块；

所述三维台能够实现前后左右及周向的微调，所述三维台上连接所述器件端卡座，所述器件端卡座用于固定光器件；所述垫块上连接所述pcb端卡座，所述pcb端卡座用于固定pcb；所述器件端卡座和所述pcb端卡座相对设置且相配合使用；

其中，所述器件端卡座包括卡座本体和螺旋压紧装置，所述卡座本体上靠近所述pcb端卡座的一端设有器件卡槽，所述器件卡槽根据光器件不同放置形式，如竖向、横向或纵向进行设置，用于装夹所述光器件，限制所述光器件的活动范围；所述螺旋压紧装置用于顶推所述光器件。

采用本发明所述的一种用于光器件软板与pcb焊接的工装，仅需要针对不同类型的光器件和其对应光器件软板及pcb之间的焊接结构形式，更换器件端卡座和pcb端卡座；在安装过程中，通过调节底板位置进行工装前后左右(xy轴)定位，通过调节垫块的个数和厚度进行工装的高度定位(z轴)；待工装一次性安装完成后，将pcb固定在pcb端卡座上，将光器件限位于器件卡槽中，再通过螺旋压紧装置顶推光器件，将光器件夹紧，避免在光器件软板与pcb对位焊接时光器件松动，影响焊接质量。

优选地，所述螺旋压紧装置包括螺旋杆和滑块，所述卡座本体上设有带有滑槽的凸块，所述滑块与所述滑槽滑动连接，所述螺旋杆用于顶推所述滑块将光器件夹紧。

优选地，所述pcb端卡座上设有pcb压紧装置，所述pcb压紧装置的一端与所述pcb端卡座转动连接、另一端用于固定pcb。pcb压紧装置用于压紧pcb，避免在焊接光器件软板和pcb时pcb松动或翘起。

优选地，所述pcb压紧装置包括摇柄、连接螺钉和弹簧，所述摇柄的转动端设有凹槽，所述凹槽中设有供所述连接螺钉通过的光孔，所述连接螺钉套接于所述弹簧内；所述弹簧的直径大于所述光孔的直径且小于所述连接螺钉端盖的直径。当旋进连接螺钉直至弹簧受压，弹簧两端能够分别抵靠于凹槽和连接螺钉端盖，则pcb压紧装置与pcb接触固定，将pcb压紧。压紧压力的大小可通过连接螺钉的旋进旋出进行调节；装取pcb时只需转动摇柄即可。

优选地，所述器件端卡座上设有变形压紧装置，所述变形压紧装置用于将预折弯光器件软板固定；所述变形压紧装置包括软板压钉和压钉底座，所述压钉底座固定在所述器件端卡座上，所述软板压钉的一端与所述压钉底座铰接、另一端用于接触光器件软板；当所述软板压钉与所述光器件软板对应接触时，所述软板压钉还与所述器件端卡座磁吸连接。当光器件竖向装夹或者纵向装夹、光器件软板需要折弯变形时，在器件端卡座上设置变形压紧装置，能够避免预折弯的光器件软板反弹，进而稳定将光器件软板折弯变形焊接。

优选地，所述底板包括第一底板和第二底板；所述第一底板上设有至少两个供焊接平台固定的第一长腰孔，每个所述第一长腰孔的长度方向沿横向设置，用来实现工装左右(x轴)方向的位移大调；所述第二底板上还设有至少两个供所述第一底板固定的第二长腰孔，每个所述第二长腰孔的长度方向沿纵向设置，用来实现工装的前后(y轴)方向的位移大调。

优选地，所述垫块包括多个，每个所述垫块上设有至少两个用于与所述底板连接的第三长腰孔，每个所述第三长腰孔的长度方向沿纵向设置；所述pcb端卡座上对应设有至少两个用于与所述垫块连接的第四长腰孔，每个所述第四长腰孔的长度方向沿横向设置。在安装底板后，可进一步通过垫块上的第三长腰孔调节前后位移、通过pcb端卡座上的第四长腰孔调节左右位移；此外，垫块可多个叠加连接使用，同时起高度调节的作用。

优选地，所述pcb端卡座上四周设有4个第一螺纹孔，所述第一螺纹孔连接第一紧定螺钉，所述第一紧定螺钉用于微调所述pcb端卡座的高度，具有调平、支撑的作用。

优选地，所述器件端卡座和所述三维台之间可拆卸连接圆盘垫块；所述器件端卡座上设有至少两个用于与所述圆盘垫块连接的第五长腰孔，每个所述第五长腰孔的长度方向沿纵向设置。器件端卡座上沿纵向设置的第五长腰孔，供器件端卡座前后调节，与pcb端卡座上沿横向设置的第四长腰孔相适应调节，灵活性高。

优选地，所述器件端卡座上四周设有4个第二螺纹孔，所述第二螺纹孔连接第二紧定螺钉，所述第二紧定螺钉用来微调所述器件端卡座高度，具有调平、支撑的作用。

综上所述，由于采用了上述技术方案，本发明的有益效果是：

1、在焊接定位中，本发明采用螺旋压紧装置将光器件夹紧、采用pcb压紧装置将pcb压紧，并在bidi光器件软板需要变形时采用变形压紧装置将光器件软板压紧；本发明根据bidi不同类型光器件及其对应焊接形式，更换器件端卡座和pcb端卡座，选择不同装夹方式，兼容性、通用性、灵活性强，对bidi系列光器件软板焊接的适用性好，尤其适用于需要整形的光器件软板焊接。

2、本发明在定位安装过程中，可分别通过第一底板上的第一长腰孔实现左右位移大调、通过第二底板上第二长腰孔实现前后位移大调、通过垫块实现高度大调；进一步地，可通过三维台实现器件端卡座前后左右及周向微调、通过器件端卡座上的第五长腰孔和pcb端卡座上的第四长腰孔实现前后左右的定位校核、以及第一紧定螺钉/第二紧定螺钉实现高度微调；本发明各组成模块之间可多层次相互调节，以使光器件软板与pcb对位焊接，灵活性高，避免多次反复。

附图说明

图1是现有单发单收光通信模块的结构示意图。

图1中标记：100-rosa光器件；200-tosa光器件；300-pcb。

图2是实施例1中焊接工装用于光器件软板和pcb焊接定位的安装状态示意图。

图3是图2中安装结构爆炸示意图。

图4是实施例1中a型光器件rosa端软板焊接时的结构示意图。

图5是实施例1中a型光器件竖向装夹时的安装状态示意图。

图6是pcb端卡座本体的结构示意图。

图7是pcb端卡座的结构示意图。

图8是pcb压紧装置的结构示意图。

图9是光器件竖向装夹时器件端卡座的结构示意图。

图10是螺旋压紧装置的结构示意图。

图11是变形压紧装置的结构示意图。

图12是实施例2中焊接工装用于光器件软板和pcb焊接定位的安装状态示意图。

图13是图12中安装结构爆炸示意图。

图14是实施例2中b型光器件rosa端软板焊接时的结构示意图。

图15是实施例2中b型光器件横向装夹时的安装状态示意图。

图16是光器件横向装夹时器件端卡座的结构示意图。

图17是实施例3中焊接工装用于光器件软板和pcb焊接定位的安装状态示意图。

图18是图17中安装结构爆炸示意图。

图19是实施例3中c型光器件rosa端软板焊接时的结构示意图。

图20是实施例3中c型光器件纵向装夹时的安装状态示意图。

图21是光器件纵向装夹时器件端卡座的结构示意图。

图22是器件端卡座安装状态示意图。

图2-图22中标记：1-pcb端卡座；2-弹簧；3-pcb焊盘端垫块；4-沉头螺钉；5-pcb；6-连接螺钉；7-紧定螺钉；8-连接螺钉；9-销钉；10-压钉底座；11-软板压钉；12-螺旋杆；13-封口块；14-沉头螺钉；15-滑块；16-磁铁；17-器件端卡座；18-三维台；19-圆盘垫块；20-第一底板；21-第二底板；22-垫块；23-摇柄；24-沉头螺钉；25-光器件；26-tosa端软板；27-rosa端软板；28-连接螺钉；29-凸块；30-器件卡槽。

具体实施方式

下面结合附图，对本发明作详细的说明。

为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

实施例1

一种用于光器件软板与pcb的焊接工装，如图2-图11，包括底板、三维台18、垫块22、器件端卡座17和pcb端卡座1。该焊接工装用于装夹a型光器件25并将相应光器件软板焊接在对应的pcb5板上，其中a型光器件软板包括相对应的tosa端软板26和rosa端软板27。

如图5-图7，pcb端卡座1主要用来卡紧pcb5的尾部、与器件端卡座17相对配合使用。在pcb5安装后，使pcb5上的光器件25处于悬空状态，不与pcb端卡座1发生干涉，该pcb端卡座1的外部结构形状、大小、厚度根据实际所需设计。具体地，如图6，pcb端卡座1设有三级阶梯状凹槽，其中上部凹槽作为与pcb5尾部形状尺寸相适配的卡槽，起固定限位的作用；中部凹槽便于人工安放和取出pcb5；如图7，下部凹槽与沉头螺钉4配合装入pcb焊盘端垫块3，pcb焊盘端垫块3与pcb5轮廓形状适配，能够支撑pcb5并起横向限位作用。由于热压焊接时温度高，为保证焊接质量，pcb焊盘端垫块3采用强度高、保温效果好、耐高温、耐磨损的材料制成，如电木、合成石等，能够起到吸热、保温的作用。

如图5、7，pcb端卡座1上还设有pcb压紧装置，pcb压紧装置与pcb端卡座1转动连接，用于压紧pcb5的尾端，避免pcb5松动或翘起。具体地，如图8，pcb压紧装置包括摇柄23、连接螺钉6和弹簧2，其中摇柄23包括转动部、连接部和压紧部，压紧部用于与pcb5尾部焊盘接触，连接部连接压紧部和转动部，转动部设有凹槽，凹槽中设有供连接螺钉6通过的光孔；弹簧2的直径大于光孔的直径且小于连接螺钉6端盖的直径，弹簧2套接于连接螺钉6的螺杆上，分别与转动部和连接螺钉6端盖相抵接，该弹簧2的大小、长度根据实际所需选取。相对应地，pcb端卡座1上设有与连接螺钉6相适配的螺纹孔。当向下转动连接螺钉6，直到弹簧2受力压缩，则pcb压紧装置将pcb5尾部夹紧；压紧压力的大小通过调节连接螺钉6实现，只需要一次调节好连接螺钉6的位置即可；由于弹簧2的弹力，操作手可通过上提摇柄23并转向来实现pcb的装取。

如图3、6，pcb端卡座1上设有两个沿横向方向设置的长腰孔，用于固定pcb端卡座1且便于实现横向调整，四周还设有4个螺纹孔，螺纹孔中设置紧定螺钉7，用于微调pcb端卡座1高度，直到pcb端卡座1端面调平符合焊接要求；当调高pcb端卡座1，紧定螺钉7与垫块22抵接。

垫块22位于pcb端卡座1下方设有多个，根据焊接调整高度情况，垫块22能够重复叠加连接使用，用来实现pcb端卡座1高度大调，该垫块22的厚度根据实际需要进行设计。垫块22分别连接底板和pcb端卡座1。每个垫块22的中部设有两个与底座上的螺纹孔相对应的长腰孔，四周设有4个与pcb端卡座1上的长腰孔相对应的螺纹孔。相邻垫块22之间通过连接螺钉28穿过四周的螺纹孔相连接。

底板位于垫块22底部，用于将焊接工装固定在热压焊机焊接平台上，底板包括第一底板20和第二底板21。第一底板20是连接热压焊机与工装的关键媒介，第一底板20上的螺纹孔大小、数量、布局以及腰孔的长短、大小、数量根据热压焊接平台决定；具体地，第一底板20上设有三个长腰孔，该长腰孔的长度方向沿横向方向，以实现工装左右方向的大调，第一底板20通过连接螺钉28与热压焊接平台固定。第二底板21是连接三维台18和垫块22的直接支撑平台，第二底板21通过连接螺钉28固定在第一底板20的上面，第二底板21沿纵向方向设有三个长腰孔，用于实现工装前后方向的大调。

进一步地，与pcb端卡座1相对配合使用的器件端卡座17，用来固定带有软板的光器件25，待将光器件软板折弯整形后与pcb5焊接。如图9-11，该器件端卡座17的外部结构形状、大小、厚度根据实际所需设计。器件端卡座17包括卡座本体、带有滑槽的凸块29、螺旋压紧装置和变形压紧装置。其中，如图3、9，卡座本体的两侧设有长腰孔，该长腰孔的长度方向沿纵向方向设置，卡座本体通过连接螺钉28与三维台18连接；卡座本体靠近pcb端卡座1的一端开设圆形截面通孔，作为器件卡槽30，该器件卡槽30用于竖向装夹a型光器件25，将光器件25卡接于器件端卡座17上，限制光器件25的活动范围。为将光器件25进一步限位固定，通过带有滑槽的凸块29与螺旋压紧装置相配合以实现对光器件25的压紧和放松，其中凸块29与卡座本体可一体成型或者可拆卸连接，凸块29具有一定斜度、呈l形，凸块29中滑槽结构的长度方向沿纵向方向，即正对于pcb端卡座1。

如图10，螺旋压紧装置包括螺旋杆12、封口块13、沉头螺钉14和滑块15。螺旋杆12与滑块15可拆卸连接，滑块15适配安装于l形凸块29的滑槽中，螺旋杆12纵向穿过l形凸块29用于推动滑块15将光器件夹紧，其中螺旋杆12与凸块29螺纹连接，凸块29既为螺旋杆12提供支撑，也为滑块15的滑移限位。具体地，螺旋杆12杆身的中部带有螺纹、尾部为带有凸台的光轴，螺旋杆12在尾部的直径(包括凸台的直径)小于在中部的杆身直径；滑块15在朝向螺旋杆12的一端设有封口块13，滑块15与封口块13通过沉头螺钉14连接，滑块15与封口块13之间设有用于容纳螺旋杆12尾部凸台的空间，螺旋杆12尾部穿过封口块13与滑块15相对固定。当旋转螺旋杆12顶推滑块15时，能够使滑块15在螺旋杆12的推动下沿滑槽运动直至与光器件25表面相接触，将光器件25与器件端卡座17边缘壁抵靠夹紧，起到固定压紧光器件25的作用；反之螺旋杆12带动滑块15回程，方便取出光器件25。滑块15与器件的接触面随器件的形状、大小做相应改变以满足夹紧要求，且该滑块15与器件表面接触面粘有软胶以保护器件壳体。

如图11，变形压紧装置包括软板压钉11和压钉底座10，压钉底座10通过沉头螺钉24与器件端卡座17连接，为软板压钉11提供支撑平台，软板压钉11的一端通过销钉9与压钉底座10铰接，可通过转动软板压钉11，使软板压钉11的另一端与预折弯的软板接触夹紧，起折弯整形作用；其中，软板压钉11与软板的接触面为与凸块29同斜度的斜面，使软板上的焊盘与pcb上焊盘紧密接触，有利于保证焊接质量。由于软板为柔性材质、具有一定弹性，为避免软板预折弯后反弹影响焊接质量，在器件端卡座17上相应位置上开设磁铁装配孔，并在磁铁装配孔中设置磁铁16，磁铁16与磁铁装配孔过盈配合，利用磁铁16对软板压钉11产生足够的吸力来实现对软板的整形，其中，软板压钉11为不锈钢材质。在对软板进行折弯整形时，软板压钉11与软板接触面粘有软胶，能够起到保护软板的作用。

在器件端卡座17下方设有三维台18，且三维台18与第二底板21通过连接螺钉28相固定。三维台18为现有通用装置，主要由圆盘和三维台底座构成，三维台底座可进行前后左右方向的微调，圆盘主要进行圆周转向的微调。三维台18是进行器件端卡座17微调的关键部分。考虑到在通信模块领域经常需要在三维台18上面拆装更换器件端卡座17，容易导致三维台18上表面的连接螺纹丝口滑丝，因此，本焊接工装在三维台18上设置圆盘垫块19，圆盘垫块19与三维台18通过连接螺钉8连接，圆盘垫块19上固定器件端卡座17，以起到保护三维台圆盘的作用。

实施例2

本实施例提供一种用于光器件软板与pcb的焊接工装，如图12-图16，该工装用于横向装夹b型光器件25并将相应光器件软板焊接在对应的pcb5板上，其中b型光器件软板同样包括相对应的tosa端软板26和rosa端软板27。当焊接b型光器件软板不需要整形时，其整形结构形式如图14，在焊接工装结构上及焊接工艺上，本实施例与实施例1的主要区别在于：

b型光器件25采用横向装夹的装夹方式装夹于器件端卡座17中；与之适应，为了保护软板，在pcb端卡座1上的软板干涉区域进行开槽处理。由于b型光器件软板焊接时不需要整形，所以未设计软板压钉11等软板整形装置；其余零部件的基本组成与用于a型光器件软板与pcb的焊接工装保持一致。

实施例3

本实施例提供一种用于光器件软板与pcb的焊接工装，如图17-图22，该工装用于纵向装夹c型光器件25并将相应光器件软板焊接在对应的pcb5板上，其中c型光器件软板同样包括相对应的tosa端软板26和rosa端软板27。当焊接c型光器件软板时，其整形结构形式如图19，在焊接工装结构上及焊接工艺上，本实施例与实施例1的主要区别在于：

c型光器件25采用纵向装夹的装夹方式装夹于器件端卡座17中；与之适应，滑块15与器件的接触面将做对应调整，以满足装夹固定要求。该工装热压焊接的c型器件rosa端软板27与a型器件rosa端软板27类似，需要整形，但整形的方式有所区别；其余零部件的基本组成与用于a、b型光器件软板的焊接工装保持一致。

在上述实施例1-实施例3中，a、b、c型光器件25为具有不同的整形形式但实质相同的bidi系列光器件25，相应适用于不同装夹方式。pcb端卡座1的结构尺寸随a、b、c型光器件软板对应的pcb5的大小、形状、卡位、放置方式的变化而变化；pcb焊盘端垫块3的形状、大小、卡位随pcb5大小、形状、卡位、放置方式的调整而调整。为了更好地固定夹紧光器件25，滑块15与光器件25的直接接触面也随器件壳体外形的变化而变化；器件端卡座17的器件卡槽30也随器件的大小、形状、装夹方式的变化而相应调整。软板压钉11的长短、斜面斜度、斜面高度将根据器件端卡座17的软板的整形斜面的斜度和软板整形的形状而做相应调整；器件端卡座17的第一层平行台阶的厚度将根据实际需要增减，第二层台阶的斜度将根据实际需要调整。

一般情况下，基于行业标准的规定：具有同速率或相近速率乃至差别很大速率的pcb5的大小、形状、高度、卡位相同，因此pcb端卡座1能够与大量不同型号的软板热压焊配合使用，pcb端卡座1的通用性很强。上述焊接工装仅需根据实际产品结构选择性更换少量零部件，如pcb端卡座1、pcb焊盘端垫块3、器件端卡座17、滑块15、变形压紧装置，即可适用大部分bidi光器件25，也能用于单发单收光器件的定位焊接，兼容性、通用性、灵活性高。

以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。