专利名称：超声电阻焊焊机的制作方法
技术领域：
本发明属于电子产品的焊接生产设备的技术领域。
背景技术：
电阻焊与超声波震动焊
现在电子产品的焊接多数是使用电阻焊，特别是能直接点焊漆包线的点焊技术，
详见“可直接焊漆包线的点焊机”，ZL专利号01114785.7。电阻焊是电流通过被挤压在一起的被焊导体，使导体的表面和内部同时发热，升温软化而粘贴在一起，甚至于熔合在一起。UNITEK MIYACHI以及HUGHES都是国际上生产电阻焊焊机的大公司。广州微点焊设备有限公司以及珠海微点焊电子工业有限公司都是国内专业的电阻焊焊机生产制造厂，这些公司的网页对电阻焊有详细的阐述。但是如何保证漆包线的漆在电阻焊的焊点被可靠地清除是一个难题，最近日本的Panasonic公司就因此而接连对美国Mini-Circuits的产品投诉。提高电阻焊的焊接功率等参数有助于保证可靠地清除漆包线在焊点的漆，但是由于电阻焊的发热是在导体表面和内部同时产生，高参数焊接有可能使被焊线变得太扁平而容易断开。例如最近美国BigBang对美国Mini-Circuits的产品ADC-12-4-75+的投诉。无论高参数还是低参数进行电阻焊，都有点难。现在还有些电子产品的焊接是使用超声波震动焊。超声波震动焊，是焊头把物体挤压在一起的同时，超声波震动经焊头传递到被挤压在一起的物体上，使物体的表面互相磨擦从而产生热量，使该表层粘贴在一起，甚至于熔合在一起。超声波震动焊被广泛应用于半导体电路的金线或铝线连接。如果电路板的焊接面无镀锡，还可以依靠超声波震动直接进行漆包线点焊。例如美国West Bond Inc出产的邦机Model No. 7445EX就可以对线径小于或等于O. 006”的漆包线直接进行点焊。详见West Bond Inc 关于邦机 Model No. 7445EX 的网页。超声波震动焊在电子产品的焊接上应用不很多，因为电子产品的电路板，大多是镀锡面。镀锡面在表面互相磨擦时产生热量较少，而且锡太软，熔点又低。超声波震动使物体的锡表面互相磨擦，只是在该面形成锡渣而不会造成铜导线与电路板基体金属牢固粘贴在一起，熔合在一起。预应力点电焊电极
直接点焊漆包线的电阻焊。要使用具有自动除漆功能的预应力点电焊电极，详见“预应力点电焊电极，专利号93245377. 5。”
预应力点电焊电极(以下简称焊头)由相互绝缘的两边焊头el/e2粘合在一起构成。要使该焊头具有自动除漆的功能，焊头的尖端必须碰触在一起。
焊头的尖端碰触在一起，构成一个如图I所示的焊头尖端碰触处的碰触电阻Rtele2.
当一个设定的电压加到焊头两半el/e2时，焊接的电流分布主要决定于Rtele2，，焊头的底部压在漆包线上的接触电阻Rcl/Rc2，被焊接漆包线的电阻Rw，漆包线与焊盘的接触电阻Rtbl，Rtb2,以及焊盘的电阻Rp的相对值。
例如在刚通电的瞬间，漆包线的绝缘漆使Rcl/Rc2为无穷大，全部电流只能流过焊头 尖端的碰触处Rtele2。这一瞬间的电流/电火花熔化了漆包线的绝缘漆(对于小于32#的中/低温漆漆包线，这一熔化绝缘漆的时间一般是1-2毫秒)，从而使焊头的底部直接压在导线上。这时Rcl/Rc2从绝缘变成导通而分流电流。从图I可见，漆包线的绝缘漆熔化后，总电流I可以有3个分流，分别是
由el经Rtele2到e2的回路Il ；
由el经Rcl/Rc2到漆包线Rw到e2的回路12 ；
由el经Rcl/Rc2,再经过Rtpl/Rtp2/Rp及Rp到e2的回路13。I = 11+12+13
这三个回路电流都对焊接有贡献，但效益有重大差异。焊接是要把线焊到焊盘上，所以13最为有效。Il用于除漆。除漆后的Il对焊接效益最差而且会烧坏焊头，最好能免除。但是为了在一开始时除漆，Ii又必须存在，这是个矛盾。超声电阻焊提出了这个予盾的解决方法
用超声波震动除漆，无需预应力点电焊电极，无需II。焊接压力
焊接压力是三个主要焊接参数之一。压力能否准确控制直接影响焊接的质量。为了准确控制焊接压力,Unitek Miyachi Corporation开发了每个售价几千美元的86A/EZ压力控制器。本公司也应美国MiniCircuits的要求开发了一款电磁制动器。但也受到性价比等因素影响而未能广泛使用。本发明中带压力锁定旋钮的机头有效地解决了这一难题。电极的修整打磨
现在电子产品点电阻焊使用的电极，绝大部分是钥电极。而钥电极作焊接用的底面在点焊时会受到沾污和损坏。为了保证焊点质量，每焊接几百个焊点，就需要把电极从焊机上拆下来修整打磨。从而点电阻焊的生产线都配备有电极修整打磨技工。电极需修整打磨，不但影响了焊点质量，还降低了工效，增加了劳力成本。
发明内容
超声电阻焊焊机，是在电阻焊机的基础上，增加超声波震动到焊头上，从而在通电焊接的当时及前后一段适当长的时段，通过焊头叠加超声波震动能量到焊点，焊点的形成是依靠电流的能量和超声波震动的能量来共同形成；
超声波震动使物体的表面互相磨擦而有效地清除漆包线在焊点的漆，电流通过被挤压在一起的被焊导体，使导体发热，升温软化而牢固地粘贴在一起，甚至于熔合在一起，使到无论电子产品的电路板是镀锡面或非镀锡面都可以获得可靠的高质量焊点；
超声电阻焊用超声波震动除漆，无需预应力点电焊电极，超声波震动除漆除污，减少了手工修理打磨电极，从而提高了工效，节省了人力，并从而使电极更耐用。超声电阻焊焊机，带压力锁定旋钮的机头。
超声波震动点焊的原理，是焊头把物体挤压在一起的同时，超声波震动经焊头传递到被挤压在一起的物体，使物体的表面互相磨擦从而产生热量，使该表层粘贴在一起，甚至于熔合在一起。电阻焊需要通电，适用于导体，其发热同时产生于导体的表面和内部。超声波震动焊不需要电流通过被焊物体，既可用于导体，又可用于非导体.其发热主要产生于物体的表面。超声波震动焊在电子产品的焊接上应用不很多，因为电子产品的电路板，大多是镀锡面。镀锡面在表面互相磨擦时产生热量较少，而且锡太软，熔点又低。超声波震动使物体的锡表面互相磨擦只是在该面形成锡渣，而不会造成铜导线与电路板基体金属牢固粘贴在一起，熔合在一起。现在电子产品的连线焊接多数是使用电阻焊，特别是能直接点焊漆包线的点焊技术，
但是如何保证漆包线的漆在焊点被可靠地清除是一个难题。提高电阻焊的焊接功率等参数有助于保证可靠地清除漆包线在焊点的漆，但是由于电阻焊的发热在导体表面和内部同时产生，高参数焊接有可能使被焊线变得太扁平而容易断开，这是电阻焊一个两难的问题。直接点焊漆包线的电阻焊.要用具有自动除漆功能的预应力点电焊电极，预应力点电焊电极除漆后继续有电流直接在焊头尖端碰触在一起处流动，效益很差而且会烧坏焊头，最好能免除.但是为了在一开始时除漆，焊头尖端又必须碰触在一起，这是个矛盾。超声电阻焊是这个两难问题，这个矛盾的解决方法，超声波震动使使物体的表面互相磨擦而有效地清除漆包线在焊点的漆而不需要提高电阻焊的焊接功率等参数，不需要预应力点电焊电极。电流通过被挤压在一起的被焊导体，使导体发热，升温软化而牢固地粘贴在一起，甚至于熔合在一起，使到无论电子产品的电路板是镀锡面或非镀锡面都可以获得可靠的高质量焊点。发明效果
超声电阻焊综合了超声波震动焊与电阻焊这两项技术，从基础技术上可靠地提高现有的微点焊产品质量，从而促进微电子产业的进一步发展，超声电阻焊使中国的微点焊焊机不再是国外同类产品的仿制提高，而是自成一格，大幅超越。本超声电阻焊焊机，匹配用本公司专利技术“微点焊电极组合套”，申请号或专利号201210055135. 9制作的钨电极，可进一步发挥新一代点焊机的优势。钨电极配上本超声电阻焊焊机超声震动的除漆去污功能，可以点焊过万焊点才需要对电极进行修整打磨。不但提高了焊点质量，还提高了工效，减低了劳力成本。带压力锁定旋钮的机头以仅仅增加一个锁定旋钮的简单办法，使压力能准确控制而进一步提高焊接的质量，这一优异的性价比将会使带压力锁定旋钮的机头获得广泛应用。
图I为现有技术，预应力点电焊电极；
图2至图9为本发明视图，其中
图2是焊机电源电路；
图3是焊机脉冲发生电路；
图4是焊机脉冲前置放大电路； 图5是焊机脉冲末级放大电路；
图6是超声波时间控制电路；
图7是超声波工作电路；
图8是带压力锁定旋钮的机头；
图9是超声波主机自成一体加到电焊主机上的，超声波电阻焊焊机整体示意图。
具体实施例方式工业上现有的微点焊焊机对点焊的参数己有精确的控制，超声电阻焊所需的超声波震动只是提高焊点质量的辅助补充，也就是说超声电阻焊对超声波机的要求不高因而易于制作.超声波主机可以并入电焊主机的机箱一起制作，也可以自成一体添加到现有的电焊主机上。本发明超声波电阻焊焊机包括超声波主机，机头，超声波震动器和电焊主机构成。超声波主机的震荡电路产生10KHz-50KHz的高频震荡，通过后级和整形放大集成电路和整形集成电路IC使超声波的功率和波形达到要求。机头在工件受力达到设定压力时，触动触发开关，让超声波主机把高频震荡电流输送到安装在焊头夹主轴的超声波震动棒上，使震动棒产生高频震动以除去漆包线的绝缘漆，然后电焊主机输出焊接脉冲电流，把漆包线焊接在基板上。超声波主机和电焊主机都由单片机控制。超声波和电焊的参数通过按键输入。图2到图5中是焊接主机电流输出产生电路和控制调节电路。图6中IC为AT89C5X系列的单片机控制电路，由一个74LS00信号输入电路，输出稳定电路，输出放大电路，按键电路组成。图7中IC为NE55时基产生电路，M324放大电路，频率稳定电路，后级功放电路。图6和图7与前面的图2到图6是相互独立工作的。图8中所示机头的装置有框架10 ；
框架10内装有压力传感器20、前轴30、中轴40、以及后轴50 ；
压力传感器20与前轴30，中轴40、以及后轴50联接在一起；
前轴30的下未端装有焊头夹；
前轴30上端和下端与框架之间有线性轴承，保证前轴30只能上下平移，不能摆动；中轴40和压力传感器20接触部分套有线性轴承，中轴40被固定于框架上；
中轴使压力传感器20只能上下平移，不能转动；
中轴40和前轴30的三个线性轴承配合，使前轴30，也就是被夹在焊头夹上的焊头在焊接过程只能上下平移，不可摆动，不可旋转；
后轴50由钢丝绳和脚踏板联接在一起；
后轴50于压力传感器20后端的上下两侧分别套有上弹簧61、下弹簧62 ；
上弹簧62同时与后轴50上的定位销51相连；
脚向下踩时，钢丝绳拉动后轴50下移，后轴50下移的力由上弹簧61传递给压力传感器20，使压力传感器20下移；脚松开时，压力传感器20通过下弹簧62的回复力上移复位；上述结构把脚踩脚踏板的运动变成焊头只能上下平移，不可摆动，不可旋转的精确焊接运动；
但是这个结构对压力没有锁定功能，如果把脚踏板多向下踩，焊头压力会在达到设定值后继续增加；
压力传感器把压力转为电信号有个时滞，而操纵者对信号的反应时滞更是过百毫秒。因此实际焊接压力并不等于设定压力，例如实际焊接压力会因操纵者踏脚踏板的速度而变化；
为此后轴50在伸出框架10顶部装有压力锁定旋钮70
调节压力锁定旋钮的位置就可以锁定压力传感器需要设定压力的位置；
此外本焊机显示屏还可同步显示压力传感器的压力设定值与实时值，以保证压力锁定旋钮的压力锁定位置与设定的焊接压力数值一致。
权利要求
1.一种超声电阻焊焊机，其特征是在电阻焊机的基础上，增加超声波震动到焊头上，从而在通电焊接的当时及前后一段适当长的时段，通过焊头叠加超声波震动能量到焊点，焊点的形成是依靠电流的能量和超声波震动的能量来共同形成； 超声波震动使物体的表面互相磨擦而有效地清除漆包线在焊点的漆，电流通过被挤压在一起的被焊导体，使导体发热，升温软化而牢固地粘贴在一起，甚至于熔合在一起，使到无论电子产品的电路板是镀锡面或非镀锡面都可以获得可靠的高质量焊点； 超声电阻焊用超声波震动除漆，无需预应力点电焊电极，超声波震动除漆除污，减少了手工修理打磨电极，从而提高了工效，节省了人力，并从而使电极更耐用。
2.根据权利要求I所述的超声电阻焊焊机，其特征是带压力锁定旋钮的机头。
全文摘要
一种超声电阻焊焊机，是在电阻焊的基础上，在通电焊接的当时及前后一段适当长的时段，通过焊头叠加超声波震动能量到焊点上。也就是说焊点的形成是依靠电流的能量和超声波震动的能量来共同形成。超声波震动使被焊物体的表面互相磨擦而有效地清除漆包线在焊点的漆；电流通过被挤压在一起的被焊导体，使导体发热，升温软化而粘贴在一起，甚至于熔合在一起。这使得无论电子产品的电路板是镀锡面或非镀锡面都可以获得可靠的高质量焊点。带压力锁定旋钮的机头使压力能准确控制而进一步提高焊接的质量。用超声波震动除漆，无需预应力点电焊电极，超声波震动除漆除污，减少了手工修理打磨电极，从而提高了工效，节省了人力，并从而使电极更耐用。
文档编号B23K28/02GK102615441SQ20121010824
公开日2012年8月1日 申请日期2012年4月13日 优先权日2012年4月13日
发明者李辉, 杨仕桐, 杨士郎 申请人:珠海微点焊电子工业有限公司