用于5GSFP封装类光收发模块焊接的一体化夹具及焊接方法与流程

本发明涉及光器件制造的技术领域，具体为一种用于5gsfp封装类光收发模块焊接的一体化夹具，本发明还提供了使用该夹具进行焊接的焊接方法。

背景技术

就目前5g的规划来看，速率会达到4g网络的10—100倍，在这种速率下，基站是必须采用光模块才能达到服务功能，所以5g对光模块的需求量将会远超过4g对光模块的需求量。在5g基站和5g传输设备中的核心部件是8g以及100gsfp封装类型光模块。根据工信部数据，全球5g光模块市场规模总量达到2000亿美元。常见的5g光收发模块主要封装形式有为sfp，这种封装类型涵盖了从多模到单模，从双纤双向到单纤双向多个场景，随着技术的进一步发展以及降成本和效率的提高，现有4g光收发模块的生产工艺：排针和osa与pcba分开焊接、良品率低、返修困难易损坏光模块、甚至报废、工人装夹pcba时在底座上不好装夹、焊接合格率低。

随着5g技术的发展，要求光模块的速度越来越高,成本越来越低，灵敏度越来越高。然而满足这些特性的5g光收发模块生产焊接与数量存在严重矛盾，尤其是大规模加工问题一直是5g光收发模块高速率、低成本产能的瓶颈。

技术实现要素：

针对上述问题，本发明提供了一种用于5gsfp封装类光收发模块焊接的一体化夹具，其使得5gsfp封装类型光收发模块生产合格率提升10％以上，生产周期缩减90％以上，使得焊接操作方便，焊接性能可靠，且夹具加工简单方便。

一种用于5gsfp封装类光收发模块焊接的一体化夹具，其特征在于：其包括一工作基台，一软板焊接部分与一光器件焊接部分分别布置于所述工作基台的长度方向两端的上端位置，所述软板焊接部分用于对pcb电路板和pcb软板进行预固定和预焊接，所述光器件焊接部分将所述软板焊接部分完成的半成品器件、光器件焊接成为完整的5gsfp封装类光收发模块器件。

其进一步特征在于：所述工作基台为铝合金材质制作而成，其可以使得器件和地面进行导通；

所述软板焊接部分具体包括焊接操作台、焊接组合夹具，所述焊接组合夹具具体包括一对可翻转的压板，所述焊接操作台位于所述工作基台的长度方向前端的上端面，所述焊接操作台的中心设置有内凹孔，所述内凹孔连通至所述工作基台的前端面，所述内凹孔内设置有升降支承座，所述内凹孔的后端位置的两侧分别设置有一块压板，每块压板的长度中心区域分别固接有第一双弹簧的外凸端，所述第一双弹簧的底部设置有松紧度调节装置，两块所述压板的长度方向内端的下端面压附待焊接的pcb电路板和pcb软板，所述升降支承座的两侧和所述内凹孔的侧壁间形成滑动长槽，所述内凹孔的宽度距离为定值，其使得不同长度和高度的待焊接组件均可被放置于该焊接操作台上进行焊接；

所述焊接操作台可进行单面焊接或双面焊接；

所述升降支承座四周分别设置有垂直于所述升降支承座的上端面的第二双弹簧，四个所述第二双弹簧的底部分别设置有对应的松紧度调节装置，位于同一侧的所述松紧度调节装置的输入端通过连接轴传动设置，两侧的连接轴分别通过中间传动齿轮连接输入齿轮，所述输出齿轮套装于可伸缩的输入转轴，所述输入转轴的内端设置有轴向弹簧，所述输入转轴的外露于所述工作基台的前端面部分设置有径向侧凸，锁位状态下所述径向侧凸卡装于圆周环布的大径卡槽内，根据径向侧凸卡装于大径卡槽的位置可精确获得每根第二双弹簧的松紧度，确保及时调整松紧度，保证待焊接组件的合理受力；

需要调整第二双弹簧的松紧度时、按压输入转轴，使得径向侧凸在轴向弹簧的作用下内缩，之后转动输入转轴使得径向侧凸对准需要设定的大径卡槽，之后松开输入转轴，使得输入转轴的径向侧凸在轴向弹簧的作用下卡装于对应位置的大径卡槽内即可；

所述光器件焊接部分包括位于所述工作基台长度方向后端的焊接基台，所述焊接基台上设置有至少一组对应型号的下凹定位孔，所述焊接基台的中心设置有上凸块，所述焊接基台的两侧分别固装有支撑杆，每根所述支撑杆的长度方向沿着所述工作基台的长度方向平行布置，每根支撑杆的横截面为直角三角形结构，两根所述支撑杆的其中一直角边位于上端面布置，两个所述支撑杆的斜边分别相向布置，使得两个所述支撑杆和所述焊接基台的表面形成自下而上收口的导向槽，所述导向槽确保器件的位置准确可靠；

优选地，所述焊接基台上设置有两组对应型号的下凹定位孔，确保对两种信号产品的通用性；

所述工作基台的前部的下端设置为插拔槽结构，其可用于自动化焊接设备内部进行便捷插拔，实现了焊接翻转的自动化，降低了原来由于翻转导致的焊接质量的影响。

一种用于5gsfp封装类光收发模块焊接的焊接方法，其特征在于：首先将pcb电路板和pcb软板在软板焊接部分进行预固定和预焊接，之后将所述软板焊接部分完成的半成品器件、光器件在光器件焊接部分焊接成为完整的5gsfp封装类光收发模块器件。

其进一步特征在于：

通过手工将软板焊接的具体步骤如下：

1、戴上防静电手链，将手链插入到工作台的接地点，使手链与工作台的地相连；

2、打开电烙铁，检查烙铁是否正常。在烙铁正常工作的情况下调节电烙铁温度到360±20℃，并清洁电烙铁头；

3、将软板装配到对应型号的pcb板上后，将管脚剪到2-6mm，用镊子将软板压到底，之后加锡焊接；

4、焊接过程中要求焊点需要饱满且无拔尖，无虚焊；

5、目检模块焊点有无虚焊、漏焊、短路、拔尖，检查管脚顺序是否焊错，在确保无错的状态下转入下一道工序。

通过光器件焊接部分焊接成产品的具体步骤如下：

1、将接收组件软板和发射组件软板分别焊接在pcb后，全铜板面朝上，有布线面朝下布置；

2、将接收组件和发射组件分别装入软板上，软板有布线面朝上进行组件焊接；

3、操作者按接插原则：先小后大、先轻后重、先低后高、先里后外将元器插入pcb板相应的焊盘孔内，将pcb板放入托盘转入焊接工序；

4、将烙铁头放在被焊件的焊盘上，使焊点温度升高；

5、用焊锡丝接触到焊接处，熔化适量的焊料，焊锡丝从烙铁头侧面加入；

6、从焊锡丝开始熔化数3秒后，先移开焊锡丝，再移开电烙铁；

7、焊点冷却后，用斜口钳子将元器件的管脚剪掉，剪去管脚的长度依结构图的要求而定。

采用上述技术方案后，用于5gsfp封装类型光收发模块焊接一体化夹具采用一整块硬度大、重量轻、导电率大的板材一次打磨成型，且工作基台上设置的夹紧机构，与放置焊件的焊接操作台配合使用；其通过软板焊接部分与光器件焊接部分一体化组合，与插拔槽结合可用于自动化焊接设备内部进行便捷插拔，实现了焊接翻转的自动化，降低了原来由于翻转导致的焊接质量的影响，简化了工人的操作，只需极少的手动操作，对工人的熟练度和操作技术要求较低，保证了焊接产品的质量，提高了焊接效率以及自动化程度。与此同时，本发明的另一特点是可最大限度的保护5gsfp封装类型光器件的因静电问题引起的损坏。

本发明这种光发射一体化次模块的结构紧凑，一体化成型，可以有效降低制作成本。同时采用这种一体化焊接的方法，缩短了焊接时间，只需常规测试时间的十分之一，提高了焊接效率，本发明对5gsfp封装类型光收发模块质量与可靠性的提高，起到了极大的作用，缩短了产品投放市场的周期；综上，其使得5gsfp封装类型光收发模块生产合格率提升10％以上，生产周期缩减90％以上，使得焊接操作方便，焊接性能可靠，且夹具加工简单方便。

附图说明

图1为本发明的一体化夹具的立体图结构示意简图；

图中序号所对应的名称如下：

工作基台1、软板焊接部分2、光器件焊接部分3、焊接操作台4、压板5、内凹孔6、升降支承座7、第一双弹簧8、松紧度调节装置9、滑动长槽10、第二双弹簧11、连接轴12、输入转轴13、径向侧凸131、大径卡槽14、焊接基台15、上凸块16、支撑杆17、导向槽18、to46孔19、to56孔20、插拔槽结构21。

具体实施方式

一种用于5gsfp封装类光收发模块焊接的一体化夹具，见图1：其包括一工作基台1，一软板焊接部分2与一光器件焊接部分3分别布置于工作基台1的长度方向两端的上端位置，软板焊接部分2用于对pcb电路板和pcb软板进行预固定和预焊接，光器件焊接部分3将软板焊接部分2完成的半成品器件、光器件焊接成为完整的5gsfp封装类光收发模块器件。

工作基台1为铝合金材质制作而成，其可以使得器件和地面进行导通；

软板焊接部分2具体包括焊接操作台4、焊接组合夹具，焊接组合夹具具体包括一对可翻转的压板5，焊接操作台5位于工作基台1的长度方向前端的上端面，焊接操作台4的中心设置有内凹孔6，内凹孔6连通至所工作基台1的前端面，内凹孔6内设置有升降支承座7，内凹孔6的后端位置的两侧分别设置有一块压板5，每块压板5的长度中心区域分别固接有第一双弹簧8的外凸端，第一双弹簧8的底部设置有松紧度调节装置9(属于现有成熟结构、图中仅示意)，两块压板5的长度方向内端的下端面压附待焊接的pcb电路板和pcb软板，升降支承座7的两侧和内凹孔6的侧壁间形成滑动长槽10，内凹孔6的宽度距离为定值，其使得不同长度和高度的待焊接组件均可被放置于该焊接操作台上进行焊接；

压板5通过杠杆原理进行压附和打开，其分别驱动压板5长度的内端和外端即可完成压板的压附和打开动作；

焊接操作台4可进行单面焊接或双面焊接；

升降支承座7四周分别设置有垂直于升降支承座7的上端面的第二双弹簧11，四个第二双弹簧11的底部分别设置有对应的松紧度调节装置(图中未画出)，位于同一侧的松紧度调节装置的输入端通过连接轴12传动设置，两侧的连接轴12分别通过中间传动齿轮连接输入齿轮(该机械传动属于成熟传动技术、图中未画出)，输出齿轮套装于可伸缩的输入转轴13，输入转轴13的内端设置有轴向弹簧，输入转轴13的外露于工作基台的前端面部分设置有径向侧凸131，锁位状态下径向侧凸131卡装于圆周环布的大径卡槽14内，根据径向侧凸131卡装于大径卡槽14的位置可精确获得每根第二双弹簧11的松紧度，确保及时调整松紧度，保证待焊接组件的合理受力；

需要调整第二双弹簧11的松紧度时、按压输入转轴13，使得径向侧凸131在轴向弹簧的作用下内缩，之后转动输入转轴13使得径向侧凸131对准需要设定的大径卡槽14，之后松开输入转轴13，使得输入转轴131的径向侧凸在轴向弹簧的作用下卡装于对应位置的大径卡槽14内即可；

光器件焊接部分3包括位于工作基台1长度方向后端的焊接基台15，焊接基台15上设置有至少一组对应型号的下凹定位孔，焊接基台15的中心设置有上凸块16，焊接基台15的两侧分别固装有支撑杆17，每根支撑杆17的长度方向沿着工作基台15的长度方向平行布置，每根支撑杆17的横截面为直角三角形结构，两根支撑杆17的其中一直角边位于上端面布置，两个支撑杆17的斜边分别相向布置，使得两个支撑杆17和焊接基台15的表面形成自下而上收口的导向槽18，导向槽18确保器件的位置准确可靠。

具体实施例中，焊接基台上设置有两组对应型号的下凹定位孔，分别to46孔19与to56孔20，to46孔119与to56孔20是对针对5gsfp封装类型光收发器件尺寸定做，其确保一体化夹具对两种型号产品的通用性；

工作基台1的前部的下端设置为插拔槽结构21，其可用于自动化焊接设备内部进行便捷插拔，实现了焊接翻转的自动化，降低了原来由于翻转导致的焊接质量的影响。

一种用于5gsfp封装类光收发模块焊接的焊接方法：首先将pcb电路板和pcb软板在软板焊接部分进行预固定和预焊接，之后将软板焊接部分完成的半成品器件、光器件在光器件焊接部分焊接成为完整的5gsfp封装类光收发模块器件。

通过手工将软板焊接的具体步骤如下：

1、戴上防静电手链，将手链插入到工作台的接地点，使手链与工作台的地相连；

2、打开电烙铁，检查烙铁是否正常。在烙铁正常工作的情况下调节电烙铁温度到360±20℃，并清洁电烙铁头；

3、将软板装配到对应型号的pcb板上后，将管脚剪到2-6mm，用镊子将软板压到底，之后加锡焊接；

4、焊接过程中要求焊点需要饱满且无拔尖，无虚焊；

5、目检模块焊点有无虚焊、漏焊、短路、拔尖，检查管脚顺序是否焊错，在确保无错的状态下转入下一道工序。

通过光器件焊接部分焊接成产品的具体步骤如下：

1、将接收组件软板和发射组件软板分别焊接在pcb后，全铜板面朝上，有布线面朝下布置；

2、将接收组件和发射组件分别装入软板上，软板有布线面朝上进行组件焊接；

3、操作者按接插原则：先小后大、先轻后重、先低后高、先里后外将元器插入pcb板相应的焊盘孔内，将pcb板放入托盘转入焊接工序；

4、将烙铁头放在被焊件的焊盘上，使焊点温度升高；

5、用焊锡丝接触到焊接处，熔化适量的焊料，焊锡丝从烙铁头侧面加入；

6、从焊锡丝开始熔化数3秒后，先移开焊锡丝，再移开电烙铁；

7、焊点冷却后，用斜口钳子将元器件的管脚剪掉，剪去管脚的长度依结构图的要求而定。

焊接过程中，移开烙铁头的时间、方向和速度，决定着焊接点的焊接质量，正确的方法是先慢后快，烙铁头移开沿45°角方向移动，及时清理烙铁头；

焊点内部填90％以上锡为合格品，否则为虚焊不允许；

焊点有特殊的光泽和良好颜色；在光泽和高度及颜色上不应有凹凸不平和明暗等明显的缺陷。焊点不应有拉尖、缺锡、锡珠污物等现象，焊接要求一次成形，不要翘曲、脱落。

本发明专利通过软板焊接部分与光器件焊接部分一体化组合，与插拔槽15结合可用于自动化焊接设备内部进行便捷插拔，实现了焊接翻转的自动化，降低了原来由于翻转导致的焊接质量的影响，简化了工人的操作，只需极少的手动操作，对工人的熟练度和操作技术要求较低，保证了焊接产品的质量，提高了焊接效率以及自动化程度。与此同时，本发明的另一特点是可最大限度的保护5gsfp封装类型光器件的因静电问题引起的损坏。

本发明这种光发射一体化次模块的结构紧凑，一体化成型，可以有效降低制作成本。同时采用这种一体化焊接的方法，缩短了焊接时间(只需常规测试时间的十分之一)，提高了焊接效率，本发明对5gsfp封装类型光收发模块质量与可靠性的提高，起到了极大的作用，缩短了产品投放市场的周期。

以上对本发明的具体实施例进行了详细说明，但内容仅为本发明创造的较佳实施例，不能被认为用于限定本发明创造的实施范围。凡依本发明创造申请范围所作的均等变化与改进等，均应仍归属于本专利涵盖范围之内。