专利名称：一种电缆屏蔽层与壳体的钎焊方法
技术领域：
本发明涉及一种电缆屏蔽层与壳体的钎焊方法，尤其适合只对壳体双端待钎焊部位进行非接触的快速局部加热，一次性实现其与电缆屏蔽层的高效而可靠钎焊。
背景技术：
通信、医疗等设备的电气电子部件、传感器、微波器件中广泛采用线缆传输信号， 为了保证电子设备系统免受射频和电磁干扰，不仅需要电磁屏蔽电子设备外壳，而且还要屏蔽连接各设备的电缆。为了保护线路信号不受电磁干扰，通常在线缆的导线外使用热缩绝缘胶皮，然后多股导线的外面使用屏蔽层，电缆的屏蔽层往往不是单独的一层，而是用导线编织起来的紧密编织层。通过这些屏蔽层，避免干扰会通过这些互连电缆传送到该设备的各个电路。在实际应用中，可能是单股也可能是多股的线缆的缆芯导线与电子元部件连接在一起，在有的应用中，如典型的微波器件，再利用金属壳体将整个电子元部件屏蔽，此时，需要将线缆的屏蔽层与金属壳体的端部紧密连接起来，以便实现较好的屏蔽效果。在一般的结构中，有的电缆屏蔽层与壳体只是采用螺纹紧固的方式进行简单机械固定，在一定环境条件下很容易出现电磁兼容性问题，造成系统设备不能正常工作。在很多结构中，电缆屏蔽层与壳体之间通过焊接的方法进行可靠的冶金连接。因为屏蔽层一般是由导线编织起来的比较薄的编织层，不易采用熔化焊接、固相焊接等方法，而往往采用钎焊连接方法。但是，由于电缆绝缘表面、缆芯导线外包覆的绝缘层、以及缆芯导线与电子元部件往往在屏蔽层焊接之前已预先形成钎焊接头，所以整体加热的钎焊方法难以进行。局部的钎焊方法也存在一定的问题，例如激光钎焊虽可实现精确的局部加热，但是激光设备比较昂贵，而且屏蔽层与壳体钎焊接头呈圆环形状，导致激光钎焊接头的成型均勻性和一致性都较差，更重要的是，在存在壳体接出多根线缆的情况下，激光钎焊只能逐点加热，生产效率不高；电阻钎焊必须利用Cu电极直接接触壳体与屏蔽层，并施加一定压力，对于圆环形状的接头成型不利，并且钎焊所需大电流容易造成壳体内电子元器件因发生电冲击而失效，也存在生产效率不高的问题；手工烙铁钎焊是目前使用最广泛的一种方法，但是烙铁钎焊热输入无法精确控制、焊点形态不好且一致性差、生产效率低，焊接质量受工人技能影响大。现有电磁感应钎焊虽可实现非接触式加热，但是现有方法只能针对单个接头进行钎焊，并且加热线圈呈封闭螺旋环形结构，无法将长度较大的线缆和壳体放置于加热线圈中间，造成效率低下、工艺困难等问题。因此，急需开发一种高效率、快速局部加热的电缆屏蔽层与壳体双端同时局部钎焊的方法。
发明内容
为了克服上述现有技术的不足，本发明提供一种电缆屏蔽层与壳体双端的同时快速局部加热感应钎焊方法，本发明方法适合线缆屏蔽层与屏蔽后附件、屏蔽层与壳体、屏蔽层与机箱、同一壳体与多根线缆屏蔽层钎焊等需要将线缆屏蔽层与其他屏蔽部件或者部位钎焊连接的情况。本发明采用的技术方案是提供一种电缆屏蔽层与壳体的钎焊方法，所述壳体两端设置有分线孔，所述电缆从所述分线孔中穿出，所述钎焊方法包括以下步骤
缠绕步骤在所述电缆屏蔽层上与所述分线孔相对的部位缠绕钎料丝； 固定步骤将所述电缆、所述壳体和所述钎料丝用卡具固定； 加热步骤使所述钎焊部位置于电磁感应加热线圈内；再用感应加热设备对所述焊接部位加热；
冷却步骤停止加热至所述焊接部位冷却。本发明的电缆屏蔽层与壳体的钎焊方法，预先将壳体两端与线缆组装起来，并在需要钎焊的部位缠绕钎料焊丝，同一设备单输出的高频感应加热线圈只在壳体两端的钎焊部位分布，所以钎焊过程中仅在接头部位产生热量，因所用感应加热设备频率很高，集肤效应使得快速升温的部位控制在壳体表面和焊丝等部位，同一壳体所需钎焊接头在几秒钟内同时形成，充分利用感应钎焊的非接触、升温迅速、局部表面发热的特点，不但避免其他结构过热，而且可以实现壳体双端接头的一次成型、形态均勻稳定，易于保证钎焊质量，又可以满足高效、自动化生产需求。所述加热步骤中电磁感应加热采用低频、中频或高频中的任一种方式。优选的，所述电磁感应加热线圈为带U形开口形状。采用这种形状的感应线圈，可以适用于电缆绝缘表面、缆芯导线外包覆的绝缘层、以及缆芯导线与电子元部件在屏蔽层与壳体焊接之前已预先形成钎焊接头的情形。优选的，所述钎料丝为Sn-Zn系、Zn-Al系、Al-Si系等合金中的一种或几种。进一步采用以上特征，其优点在于，Sn-Zn系、Zn-Al系、Al-Si系等合金材料由于熔点低，对母材的湿润性能好，导电性良好，钎焊性能好，价格低廉，能广泛的用于电子元器件的钎焊连接中。优选的，所述钎料丝的形状采用膏状，片状、棒状和粉状中的至少一种。进一步采用以上特征，其优点在于，采用膏状，片状、棒状和粉状等形状，更能使钎料丝直接沉积在钎焊表面上。优选的，所述感应线圈采用同一设备单输出或者双输出方式加热。优选的，所述感应线圈采用双个设备各自单输出方式加热。优选的，在上述固定步骤和加热步骤之间还包括以下步骤于所述被焊部位表面涂覆钎剂。进一步采用以上特征，其优点在于，被焊部位表面涂覆钎剂后，使被焊部位表面的洁净度更高，加热时可减少出现残余物，提高加热的效率。优选的，所述加热步骤中的钎焊方式采用气体保护钎焊或者真空钎焊方式；所述冷却步骤中采用快速冷却或者慢速冷却。例如在水、油或液氮中进行快速冷却，或者在炉中保温或感应电流缓慢减小等慢速冷却方式。进一步采用以上特征，其优点在于，可以根据不同材料及其工艺的要求，对被焊部件进行不同的焊接方式，此种方式可以用于不同领域的焊接。优选的，所述钎料丝的直径为0. 5mm 5mm。
优选的，所述感应加热电流为5-30A，频率为100 1000kHz，加热时间为0. 2 60s。进一步采用以上特征，其优点在于，焊接周期短，生产效率高；由于加热时间短、加热范围小，可以替代手工进行钎焊，因而消耗能源较少，使焊接的成本更低。
图1是本发明中用于壳体_电缆的电磁感应钎焊原理示意图。图2是本发明中在缆芯与电子元件已连接的待钎焊屏蔽层上预先缠绕钎料丝结构示意图。图3是本发明同一设备单输出双U形高频感应线圈局部加热待焊部位的结构示意图。
具体实施例方式以下是本发明的实施例，通过这些实施例并结合附图可以进一步清楚地了解本发明，但它们不是对本发明的限定。图1是用于壳体-电缆的电磁感应钎焊原理示意图。图中电缆2从壳体1两端的分线孔穿出，电磁感应加热线圈7置于电缆屏蔽层与分线孔待焊接的部位。如图2所示，选用45mm长的镀锡铝壳体1和直径为5mm的四芯电缆2，电缆均与电子元器件5连接，壳体双端共有四个分线孔需要与电缆的屏蔽层3分别钎焊。所用钎料丝4为2mm直径的Sn-3Ag-0. 5Cu焊丝，该钎焊丝的熔点为217°C。通过预置方式，将 Sn-3Ag-0. 5Cu钎料丝4缠绕在电缆线屏蔽层3需要钎焊的部位，缠绕长度约为100mm。如图3所示，将镀锡铝壳体对扣，包封电子元器件5，并使壳体双端待与裸露的屏蔽层3相钎焊在一起的分线孔6紧密接触缠绕的钎料丝4，利用上下两壳体的互锁槽组装起来；将上述组装在一起的电缆2、镀锡铝壳体1及预置钎料丝4通过卡具固定；并将待钎焊部位推送至电磁感应加热线圈7内部，由于加热线圈设计成开口双U形结构，每一个U形部位恰好半包围屏蔽层3与壳体1双端分线孔6的待钎焊部位，开启感应加热设备，频率为 1000kHz，感应电流为5-10A，通过高频电磁感应加热线圈7对拟钎焊部位以大于20°C /s的速度快速加热0. 2 60s ；使钎料丝4熔化、润湿铺展屏蔽层3与壳体1双端分线孔6的表面镀锡层后，停止感应加热设备工作，焊件在空气中自然冷却，也可采用水冷等其他冷却手段，待焊件焊接部位温度降至室温时从夹具中取出焊件，完成焊接。其中，感应加热设备亦可设置红外温控装置，对加热部位进行测温及温度控制。所焊接完成的钎焊接头外观表面光亮、形态均勻、填充饱满，外壳上镀锡层不熔化，也未发现气泡，壳体内部已焊好芯线焊点无熔化、开焊迹象；接头截面显微分析表明焊缝内组织均勻、与屏蔽层及镀锡层之间的界面反应充分，未发现气孔、裂纹等较明显缺陷，内绝缘层无受热焦糊；接头具有较高的力学性能和可靠性。上述实施方式中，壳体双端四个分线孔也可改为一个分线孔，此时加热线圈双U 形结构改为单U形结构即可。以上内容是结合具体的优选实施方式对本发明所作的进一步详细说明，不能认定本发明的具体实施只局限于这些说明。对于本发明所属技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干简单推演或替换，都应当视为属于本发明的保护范围。
权利要求
1.一种电缆屏蔽层与壳体的钎焊方法，所述壳体两端设置有分线孔，所述电缆从所述分线孔中穿出，其特征在于，所述钎焊方法包括以下步骤缠绕步骤在所述电缆屏蔽层上与所述分线孔相对的部位缠绕钎料丝；固定步骤将所述电缆、所述壳体和所述钎料丝用卡具固定；加热步骤使所述钎焊部位置于电磁感应加热线圈内；再用感应加热设备对所述焊接部位加热；冷却步骤停止加热至所述焊接部位冷却。
2.如权利要求1的电缆屏蔽层与壳体的钎焊方法，其特征在于，所述加热步骤中电磁感应加热线圈为带U形开口形状。
3.如权利要求1或2所述的电缆屏蔽层与壳体的钎焊方法，其特征在于，所述钎料丝采用Sn-Zn系、Zn-Al系、Al-Si系等合金中的一种或几种。
4.如权利要求3所述的电缆屏蔽层与壳体的钎焊方法，其特征在于，所述钎料丝的形状采用膏状，片状、棒状和粉状中的至少一种。
5.如权利要求1所述的电缆屏蔽层与壳体的钎焊方法，其特征在于，所述感应线圈采用同一设备单输出或者双输出方式加热。
6.如权利要求1所述的电缆屏蔽层与壳体的钎焊方法，其特征在于，所述感应线圈采用双个设备各自单输出方式加热。
7.如权利要求1所述的电缆屏蔽层与壳体的钎焊方法，其特征在于，所述加热步骤和固定步骤之间还包括以下步骤于所述被焊部位表面涂覆钎剂。
8.如权利要求1所述的电缆屏蔽层与壳体的钎焊方法，其特征在于，所述加热步骤中的钎焊方式采用气体保护钎焊或者真空钎焊方式；所述冷却步骤中采用快速冷却或者慢速冷却。
9.如权利要求4所述的电缆屏蔽层与壳体的钎焊方法，其特征在于，所述钎料丝的直径为0. 5mm 5mmο
10.如权利要求1所述的电缆屏蔽层与壳体的钎焊方法，其特征在于，所述感应加热设备对所述焊接部位加热的感应电流为为5-30A，频率为100 1000kHz，加热时间为0. 2 60s。
全文摘要
本发明公开了一种电缆屏蔽层与壳体的钎焊方法，所述壳体两端设置有分线孔，所述电缆从所述分线孔中穿出，所述钎焊方法包括缠绕步骤在所述电缆屏蔽层上与所述分线孔相对的部位缠绕钎料丝；固定步骤将所述电缆、所述壳体和所述钎料丝用卡具固定；加热步骤将所述钎焊部位放置感应线圈内；再用感应加热设备对所述焊接部位加热；冷却步骤停止加热至所述焊接部位冷却。本发明可以实现壳体双端接头的一次成型、形态均匀稳定，易于保证钎焊质量，又可以满足高效、自动化生产需求。
文档编号B23K1/002GK102350552SQ20111027793
公开日2012年2月15日 申请日期2011年9月19日 优先权日2011年9月19日
发明者李明雨, 王强, 肖勇, 计红军 申请人:哈尔滨工业大学深圳研究生院