专利名称：网络滤波器的无铅化激光微焊接方法及其装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及无铅化激光精密焊接技术，具体是指网络滤波器的无铅化激光 微焊接方法及其装置。
背景技术：
网络滤波器是普遍应用于计算机网络路由器、网卡、交换机、电视机顶盒
等的模块，网络滤波器由磁环线圈2、管脚架1相应的连接管脚1-1及封装外 壳3组成，磁环线圈2由铁芯2-1及围绕在铁芯上的漆包线2-2组成(如图 1-5所示)，磁环线圈2的漆包线2-2与连接管脚1-1通过焊接连成一体，磁 环线圈2与连接管脚1-1焊好，采用塑料外壳3封装成网络滤波器产品。目前 大部分网络滤波器的封装是通过回流焊的方法实现的，这种方法封装后的网络 滤波器是含有有害物质铅的，这会对环境造成污染，不能满足RoHs指令等无 铅化要求，而产品的无铅化是目前世界上的一种必然趋势。并且，由于无铅钎 料的熔点普遍比通常的有铅钎料的熔点高，所以给网络滤波器的传统焊接工艺 带来了极大的挑战。要使网络滤波器满足RoHs指令的无铅化要求，就必须探 求新的焊接方法。
激光微焊接是一种高效的、非接触性的材料加工方法，激光微焊接有普通 焊接方法无法比拟的很多特点，如其热影响区小、焊点小、非接触，电阻和电 抗变化小、金属组织变化小、热应力小、工件变形小、绿色环保、加热速度和 冷却速度极快，高速高效。激光束可以通过光纤进行柔性传输。尤其采用了计 算机精确控制振镜摆动而进行激光扫描焊接的这种新型微焊接方法，其精度 高、速度快、效率高。
对Nd: YAG固体激光器、半导体激光器、光纤激光器等的激光束可以通过 光纤进行柔性传输。采用计算机精确控制振镜摆动而进行的激光扫描焊接，其 精度高、速度快、效率高。这样，可以对网络滤波器进行无铅化激光微焊接的 制造方法提供了可能。
发明内容
本发明克服了上述现有技术的缺点与不足，提供一种网络滤波器的无铅化 激光微焊接方法，其焊接速度快、精度高、热影响区小、电阻和电抗变化小、 金属组织变化小、热应力小、效率高、可靠性好、易于控制、焊接设备成本低 (相对于回流焊设备)、材料成本低(不需要焊剂或焊膏)。
本发明的目的还在于提供实现上述网络滤波器的无铅化激光微焊接方法 的装置。
本发明通过下述技术方案实现本网络滤波器的无铅激光微焊接方法，包 括以下步骤
(1) 先将漆包线缠绕在网络滤波器的磁环上形成线圈，再将线圈末端的 漆包线缠绕在网络滤波器的管脚架相应的管脚上，然后使管脚竖直朝上，将管 脚架倒置放置在工作台上；
(2) 将网络滤波器的待焊接区域规格尺寸的相关数据输入到计算机中， 计算机向控制卡发出控制指令，控制卡将计算机的控制指令转换为可执行信号 控制X轴扫描振镜、Y轴扫描振镜和激光器的状态参数；
(3) X轴扫描振镜、Y轴扫描振镜在计算机控制下快速摆动，将激光束照 射到相应的管脚上，使所述管脚顶端待焊接处熔化后再和缠绕在其上的漆包线 焊接；
(4) 重复步骤(2)、 (3)的焊接操作，完成管脚架各个管脚的焊接，并 将未焊接前用于固定线圈的多余漆包线切除，如此从而完成一个网络滤波器的 焊接。
为更好地实现本发明，步骤(2)所述激光器的状态，包括激光器的类型、 功率、光斑大小、脉冲输出频率、激光输出波形、焊接速度等参数，为了能对 网络滤波器进行可靠的激光微焊接，这些参数可通过计算机要按不同的被焊接 材料进行设置。
为实现大规模生产，本网络滤波器的无铅化激光微焊接方法，还可以将多 个所述网络滤波器的管脚架依次固定在传送带上，采用先入先出(FIFO)的 间歇式流水线方式传送网络滤波器，进行流水线方式激光焊接操作，其包括 以下步骤
(1)先将漆包线缠绕在网络滤波器的磁环上形成线圈，再将线圈末端的 漆包线缠绕在网络滤波器的管脚架相应的管脚上，然后使管脚竖直朝上，将多 个管脚架依次放置在传送带上；
(2) 将网络滤波器的待焊接区域规格尺寸的相关数据输入到计算机中， 当传送带上的管脚架传送到焊接工位时，计算机向控制卡发出控制指令，控制 卡将计算机的控制指令转换为可执行信号控制X轴扫描振镜、Y轴扫描振镜和 激光器的状态参数；
(3) X轴扫描振镜、Y轴扫描振镜在计算机控制下快速摆动，将激光束照 射到相应的管脚上，使所述管脚顶端待焊接处熔化后再和缠绕在其上的漆包线 焊接；
(4) 重复步骤(2)、 (3)的焊接操作，完成管脚架各个管脚的焊接，并 将未焊接前用于固定线圈的多余漆包线切除，如此从而完成一个网络滤波器的 焊接；
(5) 通过传送带将焊好的网络滤波器移开，传送带将下一个需焊接的管 脚架送进焊接工位，重复步骤(1) 一 (4)，可实现多个网络滤波器的焊接；
(6) 根据需要，将焊接好的各个网络滤波器裁剪开，即可得到网络滤波 器组或单个网络滤波器。
为更好地实现本发明，步骤(2)所述激光器的状态参数，包括激光器的 类型、功率、光斑大小、脉冲输出频率、激光输出波形、焊接速度等参数，为 了能对网络滤波器进行可靠的激光微焊接，这些状态参数可通过计算机要按不 同的被焊接材料进行设置。
采用上述网络滤波器的无铅化激光微焊接方法，对单个网络滤波器进行 无铅化激光微焊接的装置，其包括计算机、激光焊接装置、控制卡、工作台； 所述激光焊接装置采用先扫描后聚焦方式，其包括激光器、X轴扫描振镜、Y 轴扫描振镜、扩束镜、聚焦镜，所述激光器、X轴扫描振镜、Y轴扫描振镜、 扩束镜、聚焦镜、网络滤波器的管脚架依次光路连接；所述计算机通过控制 卡与激光器、X轴扫描振镜、Y轴扫描振镜分别连接；所述网络滤波器的管脚 架与所述工作台固定连接。
采用上述网络滤波器的无铅化激光微焊接方法，对多个网络滤波器进行 流水线式无铅化激光微焊接的装置，其包括计算机、激光焊接装置、控制卡、 传送带；所述激光焊接装置采用先扫描后聚焦方式，其包括激光器、扩束镜、 X轴扫描振镜、Y轴扫描振镜、聚焦镜，所述激光器、扩束镜、X轴扫描振镜、 Y轴扫描振镜、聚焦镜、网络滤波器的管脚架依次光路连接；所述计算机通过 控制卡与激光器、X轴扫描振镜、Y轴扫描振镜分别连接；所述网络滤波器的 管脚架与所述传送带固定连接。
为更好地实现本发明，所述激光器为Nd:YAG激光器、半导体激光器或光 纤激光器等，通用性强；
所述X轴扫描振镜、Y轴扫描振镜采用角度在士20。的范围内线性度为 99.99%、响应速度为ms以下量级的高速高精度扫描振镜；使本发明装置的扫 描焊接速度可达每秒40 100点的范围内，定位精度可以达到10—5111的量级。
为了使激光束在其扫描范围内定位精确并获得平整的聚焦平面，有较高的 焊接精度，所述聚焦镜采用F—Theta平场透镜。
为实现更加准确精密的激光焊接或者与外部系统进行信号传输，所述控制 卡还可以连接有输入输出设备。
本发明相对于现有技术具有如下优点和效果
(1) 目前有的厂家生产的网络滤波器的外部不含铅，但内部是含铅的， 本发明是基于振镜扫描的网络滤波器的精密激光微焊接技术，是一种全新的以 激光束能量为热源进行焊接的先进焊接技术，在不用任何焊剂或焊膏的基础 上，通过本发明进行激光微焊接生产的无铅化网络滤波器，不含铅等有害物质， 满足RoHS指令的要求，尤其是在网络滤波器的内部和外部都不含有铅。
(2) 本发明焊接速度快(达到每秒焊接40 100个焊点的焊接速度)、精 度高、热影响区小、电阻和电抗变化小、金属组织变化小、热应力小，不会对 网络滤波器中的其它部件造成损毁，效率高、可靠性好、易于控制、焊接设备 成本低(相对于回流焊设备)、材料成本低(不需要焊剂或焊膏)等优点。
(3) 有利于提高网络滤波器的生产效率、节省生产成本，能完全满足当 前网络滤波器大规模自动化生产需要，对网络滤波器的自动化、规模化生产具 有重大意义。
图1是现有网络滤波器(已装封装外壳)的主视图2是图2所示网络滤波器的俯视图3是图2所示网络滤波器的A-A向视图4是图2所示网络滤波器的B-B向视图5是图2所示网络滤波器的C-C向视图6是本发明网络滤波器的无铅化激光微焊接装置的工作原理图。
具体实施例方式
下面结合附图与实施例对本发明作进一步详细描述，但本发明的实施方式 不限于此。
实施例一
如图6所示，对于单个网络滤波器进行无铅化激光微焊接，本网络滤波
器的无铅化激光微焊接装置包括计算机4、激光焊接装置、控制卡5、工作台；
所述激光焊接装置采用先扫描后聚焦方式，其包括激光器7、扩束镜8、 X轴 扫描振镜9、 Y轴扫描振镜IO、聚焦镜ll，所述激光器7、扩束镜8、 X轴扫 描振镜9、 Y轴扫描振镜10、聚焦镜11、网络滤波器12的管脚架1依次光路 连接；所述计算机4通过控制卡5与激光器7、 X轴扫描振镜9、 Y轴扫描振 镜10分别连接；所述网络滤波器12的管脚架1与所述工作台固定连接。
如图1一7所示，本装置对于单个网络滤波器进行无铅化激光微悍接，包 括以下步骤
(1) 先将漆包线2-2缠绕在网络滤波器12的磁环2-1上形成线圈，再将 线圈末端的漆包线2-1缠绕在网络滤波器12的管脚架1相应的管脚卜l上， 然后使管脚1-1竖直朝上，将管脚架1倒置放置在工作台上；
(2) 将网络滤波器12的待焊接区域规格尺寸的相关数据输入到计算机4 中，计算机4向控制卡5发出控制指令，控制卡5将计算机4的控制指令转换 为可执行信号控制X轴扫描振镜9、 Y轴扫描振镜10和激光器7的状态参数；
(3) X轴扫描振镜9、 Y轴扫描振镜10在计算机4控制下快速摆动，将 激光束照射到相应的管脚1-1上，使所述管脚1-1顶端待焊接处熔化后再和缠 绕在其上的漆包线2-2焊接；
(4) 重复步骤(2)、 (3)的焊接操作，完成管脚架1各个管脚1-1的焊 接，并将未焊接前用于固定线圈的多余漆包线2-2切除，如此从而完成一个网 络滤波器12的焊接。
其中，步骤(2)所述激光器7的状态参数，包括激光器7的类型、功率、 光斑大小、脉冲输出频率、激光输出波形、焊接速度等参数，为了能对网络滤 波器12进行可靠的激光微焊接，这些状态参数可通过计算机4要按不同的被 焊接材料进行设置。
实施例二
如图6所示，为实现大规模生产，对于多个网络滤波器12进行流水线式 无铅化激光微焊接，本网络滤波器的无铅化激光微焊接装置，包括计算机4、 激光焊接装置、控制卡5、工作台；所述激光焊接装置采用先扫描后聚焦方式，
其包括激光器7、扩束镜8、 X轴扫描振镜9、 Y轴扫描振镜IO、聚焦镜ll， 所述激光器7、扩束镜8、 X轴扫描振镜9、 Y轴扫描振镜IO、聚焦镜ll、网 络滤波器12的管脚架1依次光路连接；所述计算纟几4通过控制卡5与激光器 7、 X轴扫描振镜9、 Y轴扫描振镜10分别连接；所述网络滤波器12的管脚架
1与所述传送带固定连接。
如图1一7所示，对多个网络滤波器进行流^C线式无铅化激光微焊接，是 将多个所述网络滤波器12的管脚架1依次固定在传送带上，采用先入先出 (FIFO)的间歇式流水线方式传送网络滤波器12，进行流水线方式激光焊接 操作，其包括以下步骤
(1) 先将漆包线2-2缠绕在网络滤波器12的磁环2-1上形成线圈，再将 线圈末端的漆包线2-1缠绕在网络滤波器12的管脚架1相应的管脚1-1上， 然后使管脚1-1竖直朝上，将管脚架1倒置放置在工作台上；
(2) 将网络滤波器12的待焊接区域规格尺寸的相关数据输入到计算机4 中，计算机4向控制卡5发出控制指令，控制卡5将计算机4的控制指令转换 为可执行信号控制X轴扫描振镜9、 Y轴扫描振f竟10和激光器7的状态参数；
(3) X轴扫描振镜9、 Y轴扫描振镜10在计算机4控制下快速摆动，将 激光束照射到相应的管脚1-1上，使所述管脚1-1顶端待焊接处熔化后再和缠 绕在其上的漆包线2-2焊接；
(4) 重复步骤(2)、 (3)的焊接操作，完成管脚架1各个管脚1-1的焊 接，并将未焊接前用于固定线圈的多余漆包线2-2切除，如此从而完成一个网 络滤波器12的焊接。；
(5) 通过传送带将焊好的网络滤波器移开，4专送带将下一个需焊接的管 脚架l送进焊接工位，重复步骤(1) — (4)，可实现多个网络滤波器12的焊 接； .
(6) 根据需要，将焊接好的各个网络滤波器12裁剪开，即可得到网络滤 波器组或单个网络滤波器。
其中，步骤(2)所述激光器7的状态参数，包括激光器7的类型、功率、 光斑大小、脉冲输出频率、激光输出波形、焊接速度等参数，为了能对网络滤 波器12进行可靠的激光微焊接，这些状态参数可通过计算机4要按不同的被 焊接材料进行设置。
上述两个实施例中，所述激光器为Nd:YAG激光器、半导体激光器或光纤 激光器等；
所述X轴扫描振镜9、 Y轴扫描振镜10采用角度在±20°的范围内线性度 为99.99%、响应速度为ms以下量级的高速高精度扫描振镜；使本发明装置的 扫描焊接速度可达每秒40 100点的范围内，定位精度可以达到10—5m的量级。
为了使激光束在其扫描范围内定位精确并获得平整的聚焦平面，有较高的 焊接精度，所述聚焦镜11采用F—Theta平场透镜。
为实现更加准确精密的激光焊接或者与外部系统进行信号传输，所述控制 卡5还可以连接有输入输出设备6。
如上所述，便可较好地实现本发明，上述实施例仅为本发明的较佳实施例， 并非用来限定本发明的实施范围；即凡依本发明内容所作的均等变化与修饰， 都为本发明权利要求所要求保护的范围所涵盖。
权利要求
1、网络滤波器的无铅化激光微焊接方法，其特征在于包括以下步骤(1)先将漆包线缠绕在网络滤波器的磁环上形成线圈，再将线圈末端的漆包线缠绕在网络滤波器的管脚架相应的管脚上，然后使管脚竖直朝上，将管脚架倒置放置在工作台上；(2)将网络滤波器的待焊接区域规格尺寸的相关数据输入到计算机中，计算机向控制卡发出控制指令，控制卡将计算机的控制指令转换为可执行信号控制X轴扫描振镜、Y轴扫描振镜和激光器的状态参数；(3)X轴扫描振镜、Y轴扫描振镜在计算机控制下快速摆动，将激光束照射到相应的管脚上，使所述管脚顶端待焊接处熔化后再和缠绕在其上的漆包线焊接；(4)重复步骤(2)、(3)的焊接操作，完成管脚架各个管脚的焊接，并将未焊接前用于固定线圈的多余漆包线切除，如此从而完成一个网络滤波器的焊接。
2、 网络滤波器的无铅化激光微焊接方法，其特征在于将多个所述网络 滤波器的管脚架依次固定在传送带上，采用先入先出的间歇式流水线方式传 送网络滤波器，进行流水线方式激光焊接操作，其包括以下步骤(1) 先将漆包线缠绕在网络滤波器的磁环上形成线圈，再将线圈末端的 漆包线缠绕在网络滤波器的管脚架相应的管脚上，然后使管脚竖直朝上，将多个管脚架依次放置在传送带上；(2) 当传送带上的管脚架传送到焊接工位时，计算机向控制卡发出控制 指令，控制卡将计算机的控制指令转换为可执行信号控制X轴扫描振镜、Y轴 扫描振镜和激光器的状态参数；(3) X轴扫描振镜、Y轴扫描振镜在计算机控制下快速摆动，将激光束照 射到相应的管脚上，使所述管脚顶端待焊接处熔化后再和缠绕在其上的漆包线 焊接；(4) 重复步骤(2)、 (3)的焊接操作，完成管脚架各个管脚的焊接，并 将未焊接前用于固定线圈的多余漆包线切除，如此从而完成一个网络滤波器的 焊接；(5) 通过传送带将焊好的网络滤波器移开，传送带将下一个需焊接的管 脚架送进焊接工位，重复步骤(1) _ (4)，可实现多个网络滤波器的焊接；(6)根据需要，将焊接好的各个网络滤波器裁剪开，即可得到网络滤波 器组或单个网络滤波器。
3、 根据权利要求1或2网络滤波器的无铅化激光微焊接方法，其特征在 于所述步骤(2)'所述激光器的状态参数，包括激光器的类型、功率、光斑 大小、脉冲输出频率、激光输出波形、焊接速度，所述状态参数通过计算机 按不同的被焊接材料进行设置。
4、 实现权利要求1所述网络滤波器的无铅化激光微焊接方法的网络滤波器的无铅化激光微焊接装置，其特征在于包括计算机、激光焊接装置、控制卡、工作台；所述激光焊接装置采用先扫描后聚焦方式，其包括激光器、X 轴扫描振镜、Y轴扫描振镜、扩束镜、聚焦镜，所述激光器、X轴扫描振镜、 Y轴扫描振镜、扩束镜、聚焦镜、网络滤波器的管脚架依次光路连接；所述计算机通过控制卡与激光器、X轴扫描振镜、Y轴扫描振镜分别连接；所述网络滤波器的管脚架与所述工作台固定连接。
5、 实现权利要求2所述网络滤波器的无铅化激光微焊接方法的网络滤波器的无铅化激光微焊接装置，其特征在于包括计算机、激光焊接装置、控 制卡、传送带；所述激光焊接装置采用先扫描后聚焦方式，其包括激光器、 扩束镜、X轴扫描振镜、Y轴扫描振镜、聚焦镜，所述激光器、扩束镜、X轴 扫描振镜、Y轴扫描振镜、聚焦镜、网络滤波器的管脚架依次光路连接；所述 计算机通过控制卡与激光器、X轴扫描振镜、Y轴扫描振镜分别连接；所述网络滤波器的管脚架与所述传送带固定连接。
6、 根据权利要求4或5所述网络滤波器的无铅化激光微焊接装置，其特 征在于所述激光器为Nd:YAG激光器、半导体激光器或光纤激光器。
7、 根据权利要求4或5所述网络滤波器的无铅化激光微焊接装置，其特 征在于所述X轴扫描振镜、Y轴扫描振镜采用角度在土20。的范围内线性度 为99. 99%、响应速度为ms以下量级的高速高精度扫描振镜。
8、 根据权利要求4或5所述网络滤波器的无铅化激光微焊接装置，其特 征在于所述聚焦镜采用F—Theta平场透镜。
9、 根据权利要求4或5所述网络滤波器的无铅化激光微焊接装置，其特 征在于所述控制卡还连接有输入输出设备。
全文摘要
本发明提供网络滤波器的无铅化激光微焊接方法及其装置，方法为将漆包线缠绕在网络滤波器管脚架的管脚上，管脚架倒置放置在工作台上；将网络滤波器的待焊接区域规格尺寸输入计算机，计算机通过控制卡控制X-振镜、Y-振镜和激光器的状态；X-振镜、Y-振镜在计算机控制下快速摆动，将激光束照射到相应的管脚上，使管脚顶端待焊接处熔化后再和缠绕在其上的漆包线焊接；重复上述控制及焊接操作，完成管脚架各个管脚的焊接，并将多余漆包线切除，完成一个网络滤波器的焊接。本发明焊接速度快、精度高、热影响区小、电阻和电抗变化小、金属组织变化小、热应力小、效率高、可靠性好、易于控制、焊接设备成本低、材料成本低。
文档编号B23K26/20GK101352783SQ20081019815
公开日2009年1月28日 申请日期2008年8月29日 优先权日2008年8月29日
发明者吴伟辉, 师文庆, 杨永强 申请人:华南理工大学