专利名称：用于在支撑件上焊接电接线插脚的方法
技术领域：
本发明涉及焊接领域，特别是在印刷电路板上焊接接线插脚。
背景技术：
为了在印刷电路板上焊接电子元件，可以使用各种方法，例如利用烙铁通过热传导或者利用有线机械手进行焊接。但是，焊接质量直接依赖于操作人员，并且操作时间很长。可选择的，还可使用其操作时间令人满意的波峰焊接，但是在组装期间使得产品向下定向成为一个主要的限制。还可使用激光焊接。但是，由于焊接是一个接另一个进行的，操作时间很长，而且成本很高。
还公知的是利用热气喷嘴进行焊接的技术。该技术结合了其它技术有关的多个优点。使得操作时间短；投资成本合理，并且易于实施。例如，一种方法包括，将元件的插脚或者焊盘安装在它们的位于板上的孔(housing)中，将焊片滑动到每个插脚上，垂直于该板围绕一组插脚设置喷嘴，并且喷吹足够热的空气以便熔化围绕每个插脚的焊料。该喷嘴的形状做成以便加热的围绕物包围该组插脚。该喷嘴包括在气体引导通道端部的自由边缘，该自由边缘抵靠基板设置。留出气体发生逃逸的空间。这样热气流首先沿着所需进行焊接的插脚的方向垂直于所述的板被导向。在吹到插脚和焊料上之后，其经由在喷嘴的自由边缘与该板表面之间形成的逃逸空间被排出。
因此离开的气流平行于板的表面定向。在某些情形下，气流仍然足够热，由于熔化它们的焊料而将邻近的元件焊开。
特别当在连接于冷散热片的板上焊接元件时，产生问题。例如当在控制电路板上焊接连接元件，并且此时它们自身已经连接到大功率电子元件支撑板上时，便会发生这种情况。该支撑板设计成用于对其所支撑的电子元件产生的热量进行散热。该支撑板例如是IMS(绝缘金属基板)类型的板。其结果是，在一端固定连接到IMS板的连接元件，经由大功率电路板所形成的散热片，排放在该连接元件的相对端处所施加的热量。在这种情况下，为了在控制电路板上焊接连接元件的端部，必须提供比只是在控制电路板上焊接电子元件所需热量更多的热量。
在此情形，如果使用者希望使用利用热气喷嘴的焊接技术，其需要使用加热至较高温度的气体。特别是，位于形成该控制电路板的该板相对侧上的焊料的温度必须足够高，以便发生熔化并且形成令人满意的机械和电子连接。
但是，此时从喷嘴泄漏的热气体仍然具有能够将附近元件焊开的足够高的温度。
发明内容
本申请的目的在于提供一种完善的方法，使其能够使用高温气体在板上焊接元件，而该气体不会影响相邻的元件。
本申请的目的还在于，提供一种方法，该方法提供气流通过所需焊接元件的最优流通方式，以便减少焊接时间。
根据本发明，在板式基板上安装包括电接线插脚的元件的方法包括经由该基板的第一表面将该插脚插入各个孔中，该插脚在第二表面上形成至少一个梳状排列，在该基板第二表面上围绕插脚设置焊料并且利用热气流对该梳状物进行加热以便实现焊接，其特征在于，对所述气流进行引导，以便其至少部分地从所述梳状物的一侧在形成该梳状物的插脚之间通过，在其已经流过该梳状物之后，使其转向并离开所述基板。具体说，在其已经流过该梳状物之后，使得气流垂直于所述基板转向。
通过使得气流转向并且离开该区域，以使其从该基板离开，因此温度可以被升高，并且即使当存在有散热片时，也能够提供足够的热量。
根据另一特征，入射气流垂直于基板并且在通过所述的梳状物之前被其转向。
有利的是，利用热气喷嘴对气流进行导向，该喷嘴包括至少一个其长度适应于所述梳状物的长度的壁，以及平行于所述壁定向并且与所述壁相距一定距离的转向器，该转向器使得气流转向离开所述的梳状物，而不会造成任何重大的压力损失。优选地，该喷嘴的转向器与壁平行。
根据该方法一个特别有利的特征，该壁与梳状物共线地设置，从而使入射气流的主要部分被引导通过该梳状物。壁的这种设置是引导入射气流的一种简单方式，以便使其得以最佳使用。
当插脚是控制电路板与形成散热片的大功率电路板之间的连接元件时，该方法具有特殊价值。
本发明的再一个目的在于提供一种用于实现该方法的喷嘴。该喷嘴包括用于引导热气流的通道与外部导流板，该通道的至少一部分直线壁以自由边缘终止，该导流板平行于所述自由边缘。特别是，该导流板还平行于壁延伸。
为使气流与所需焊接的插脚之间的热交换效率尽可能高，自由边缘与转向器之间的气体通路的横截面基本等于在所述通道中的气体通路的横截面。因此压力损失尽可能的小。
根据具体实施例，该喷嘴包括至少一个具有第二转向器的第二壁，用于焊接形成两个相互平行的梳状物的插脚。
附图简要说明通过参考附图阅读下面的具体描述，可理解该方法的其它特征和优点，其中
图1是大功率电路板与控制电路板之间的组件的截面视图；图2为用于本发明的喷嘴的纵向截面视图；图3为沿着图2的III-III方向的截面视图；图4是根据本发明喷嘴的另一个实施例。
具体实施例方式
例如动力车中的电动泵模块的控制单元包括通过连接元件连接到其控制电路板的电子大功率元件支撑板。在图1中，IMS类型的大功率电路板10包括基板11，电子元件安装在该基板上。该基板与金属板13相连接，元件所产生的热量通过该金属板13排出。该金属板本身与模块壳体15形成热接触，该壳体也是金属的，以便使得热量朝着单元外部排出。例如，壳体的壁具有5mm的厚度并且金属板13的厚度是1.6mm。支撑电子控制元件的板20与板10成一定距离的安装在壳体中。在该两个板的元件之间的电连接由连接元件30提供。
当装配该组件时，首先设置板10，使其元件位于壳体15的底部，然后将连接元件30焊接到该板上。这些元件由导电材料制成并且设计成能够发生变形，并且降低由于构成该单元的构件的膨胀而导致的内部机械应力。元件30包括相对于板10垂直指向的插脚31。然后在第一板10的上方，设置出控制电路板20的孔的位置。板20合适地被穿孔，使其具有孔22，以使得插脚31通过该板的第一表面201，该表面与板10相对。该插脚31在板20的第二表面202上从孔22中伸出，以便提供从第二表面202伸出的部分311。本发明尤其意在解决的问题涉及利用热气流将插脚焊接到板20上。
例如由锡铅制成的焊料以环的形式提供，图中未示出，其被滑落到每个插脚31上。将该组件加热至足够的温度以便使得焊料通过毛细作用进入插脚与其中容纳有该插脚的孔22的壁之间。为了使得插脚与板之间的连接是令人满意的，焊料应该在板20的每个表面处形成角焊缝。这里的困难在于，在该板的第一表面上使得能够形成这种角焊缝。
如上所指出的，由两个金属片15和13所形成的组件构成的散热片沿着连接元件形成热梯度。估计该热梯度为每毫米12℃。对散热片进行预热至80℃可以稍稍将该梯度值降低至每毫米10℃。这样，现存条件需要应用具有较高温度的热气。插脚的温度应该达到250℃，以便在第一表面201一侧，温度达到所需要的220℃的值。由于吹向板的表面202，热气流可以使得已经形成的焊点破裂。
图2和3示出能够解决该问题的本发明的实施例。
板20由两排插脚31穿过，所述的两排插脚31分别形成两个梳状物31A和31B。在该示例中，该梳状物31A包括五个插脚并且梳状物31B包括四个插脚。将喷嘴1与这些插脚共线地设置在这两个梳状物上。该喷嘴包括管状元件2，该管状元件形成用于沿着支撑这些销的板的方向引导热气流的柱体。该管状元件2利用连接元件连接到未示出的热气源。该管状元件在此处具有梯形横截面，其中相互平行的两个第一壁2A和2B以及另外两个壁2C和2D形成梯形。所需焊接的插脚的布置及其数目决定该元件的形状。两个壁分离的距离优选等于将两个梳状物31A和31B相分离的距离的一半，但是其也可以更大。壁2A和2B的长度足够大，从而，如由图3所见，它们可被设置为能够围绕所述的两个状物31A和31B。
当两个壁2A和2B的间距等于这两个梳的间距时，它们的自由边缘2A’和2B’与插脚的顶端相齐。该喷嘴还包括位于柱体2外部并且分别平行于自由边缘2A’和2B’的壁3A和3B。这些形成转向器的壁3A和3B通过边缘3A’和3B’坐落在基板20上。优选地，该转向器还平行于壁2A和2B延伸。如可以从图3看到的，转向器3A和3B通过分别将壁2C和2D加以延伸的壁3C和3D连接到壁2A和2B。
为了焊接两个梳状物31A和31B，例如以环的形式将焊料设置到插脚上，并且如图2和3所示设置喷嘴。该喷嘴利用自由边缘3A’和3B’坐落在基板20上。在此位置，壁2A和2B的自由边缘2A’和2B’与这两个梳状物共线。在转向器的与所述壁的自由边缘之间的高度差使得自由边缘2A’和2B’与插脚顶端相分离的距离很小。考虑到机械应力，采取措施以使得该距离尽可能小。必须避免它们之间形成接触。该距离可以为5/10mm。将足够热的气流供给该喷嘴以便使得焊料B熔化，并且由于重力和毛细作用而渗入孔22中。由喷嘴2沿着板20的方向引导气流并且使其以90°进行转向。其平行于该板的表面通过这些梳状物并且然后当碰到转向器3A和3B时被再次以90°进行转向。因此该气流被竖直的导向，而不会与邻近这两个梳状物31的任何元件形成接触。具有微小体积和速率的溢出气流进入在自由边缘3A’和3B’与基板20之间余留的空间中。将该喷嘴设计为使得所形成的该间隙尽可能的小。例如，在15/100mm量级的间隙是可以接受的。用于加热的气体可以是空气、氮气、氩气或者氦气。
由于壁2A和2B以很小的间隙与这些梳状物共线的设置，大部分的供入热气流必然被导入这些梳状物之间的空间内并且以最大效率通过这些梳状物。仅有少量的气流在插脚顶端与壁2A和2B的自由边缘之间通过。以此方式，气流的能量得以最优化的利用以便减少焊接时间。所实现的操作时间为每个插脚1秒钟。
而且，由于转向器的作用，平行于板表面的泄漏量也被减少。其结果在于降低了对于邻近元件的焊点造成破坏的风险。
图4示出本发明的另一个示例性实施例。在这种情形，需要焊接单排插脚。因此喷嘴由具有单个转向器103A的单个壁102A形成。如同前述实施例，该壁设置为当喷嘴设置在转向器的自由边缘103A’上时，使其自由边缘102A’以微小的间隙与插脚的顶端共线。该转向器优选相对于入射流从插脚梳状物以180℃引导气流。该角度可以更小，但是总是大于90℃。形成柱体的壁102B的自由边缘102B’与自由边缘103A’处于同一水平以便减少在该侧的泄漏量。
权利要求
1.一种在板式基板(20)上装配电接线插脚的方法，包括经由该基板的第一表面(201)将该插脚(31)插入各个孔(22)中，插该脚在第二表面(202)上形成至少一个梳状排列(31A、31B)，在该基板第二表面上围绕插脚设置焊料并且利用热气流对该梳状物进行加热以便实现焊接，其特征在于，对所述气流进行引导，以便其至少部分地从所述梳状物的一侧在形成该梳状物(31A、31B)的插脚(31)之间通过，然后，在其已经流过该梳状物之后，使其转向并离开所述基板。
2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，起初垂直于该基板的入射气流在流过所述梳状物之前被基板转向。
3.如权利要求1或2所述的方法，其特征在于，在所述气流已经流过所述梳状物之后，使该气流垂直于所述基板转向。
4.如前面任一权利要求所述的方法，其特征在于，利用热气喷嘴(1)对气流进行导向，该喷嘴包括至少一个其长度适应于所述梳状物(31A、31B)的长度的壁(2A、2B；102A)，以及平行于所述壁的自由边缘定向并且与所述壁的自由边缘相距一定距离的转向器(3A、3B；103A)，以便使气流以低的压力损失转向离开所述梳状物。
5.如前一权利要求所述的方法，其特征在于，该喷嘴的转向器(3A、3B；103A)与壁平行。
6.如权利要求4和5中任意一个所述的方法，其特征在于，该壁(2A、2B；102A)与该梳状物(31A、31B)共线地设置，从而入射气流的主要部分被引导通过该梳状物。
7.如前面任一权利要求所述的方法，其特征在于，该插脚(31)是控制电路板(20)与形成散热片的大功率电路板(10)之间的连接元件。
8.一种用于实现如前面任一权利要求所述方法的喷嘴(1)，该喷嘴包括用于引导热气流的通道(2)与外部转向器(3A、3B；103A)，该通道的至少一部分直线壁(2A、2B)以自由边缘(2A’、2B’；102A’)终止，该转向器平行于所述自由边缘。
9.如权利要求8所述的喷嘴，其特征在于，该转向器还平行于该壁(2A、2B；102A)延伸。
10.如权利要求8和9中任意一个所述的喷嘴，其特征在于，该自由边缘与该转向器之间的气体通路的横截面基本等于在所述通道(2)中的气体通路的横截面。
11.如权利要求8到10中任意一个所述的喷嘴，包括至少一个具有第二导流板的第二壁，用于焊接形成两个相互平行的梳状物的插脚。
全文摘要
本发明涉及形式为板的基板(20)上装配电接线插脚的方法，包括经由该基板的第一表面(201)将该插脚(31)插入各个孔(22)中，该插脚在第二表面(202)上形成至少一个梳状物(31A、31B)物的排列，在基板第二表面上围绕插脚设置焊料并且利用热气流对插该梳状物进行加热以便实现焊接。其特征在于，对所述气流进行引导，以便其至少部分地的从所述梳状物的一侧在形成该梳状物(31A、31B)的插脚(31)之间通过，在其已经流过该梳状物之后，使其转向并离开所述基板。特别是，使用一种喷嘴，该喷嘴具有引导气流的通道以及至少利用其对气流进行转向的转向器。该通道的壁与插脚形成的梳状物共线设置，以便减少未用于加热的气流部分。
文档编号B23K1/018GK1839008SQ200480018153
公开日2006年9月27日 申请日期2004年6月23日 优先权日2003年6月27日
发明者罗伯特·贝尔纳德, 克里斯托夫·珀蒂尼, 埃里克·库西奈特 申请人:江森自控电子公司