电子设备元件的焊接结构的制作方法

专利名称：电子设备元件的焊接结构的制作方法
本项发明涉及一种电子设备元件的焊接结构，该元件是通过把电子设备元件抵靠在导电基座的凸头上而完成的电阻焊，该电子设备元件例如磁头，具有一个导电罩。
在附

图11中，总体上用1表示的指示数码代表一个安装在磁带录象机(VTR)上的磁头，该磁头用于录音、放音和控制磁带的运动。磁头1固定在基座2上，然后通过基座2上的安装孔2a固定在磁带录象机的元件座上。
尽管磁头1和基座2通常用螺丝相互固定，但是现在使用电阻焊的方法以改善可操作性和减少螺丝元件的数目。
在传统的电阻焊的工艺中，在基座2的表面上加工成型许多小凸头2b，形成小凸头2b的表面与磁头1的屏蔽罩3的基面3a相互面对。这些小凸头2b是在冲压工序中由冲模形成的，总体上说具有球形的表面。如附图12所示，当凸头2b抵靠在屏蔽罩3的底面3a上时，磁头1和基座2被夹持在电极4和5之间。然后，当磁头1和基座2被加压后，电流在电极4和5之间通过。小凸头2b和底面3a间通过。小凸头2b和底面3a间的抵靠范围内由于电流通过因电阻而发热，从而屏蔽罩3和基座2局部熔化并焊接在一起。
上述的小凸头2b是为了在屏蔽罩3和基座2之间聚集电流而设置的。为了使因电阻而产生的热量的传导保持均衡，凸头2b通常在不太容易保留热量的元件上加工成型，例如，在要相互焊接在一起的两个元件中的较厚的一个元件上加工成型。
然而，传统的电阻焊结构存在着下列问题。
(1)图13是基座2和屏蔽罩3之间抵靠部分的放大的断面图。小凸头2b在具有较大厚度的基座2上加工成型。小凸头2b抵靠屏蔽罩3的底面3a，而屏蔽罩3的表面被加工成了平面，因此，在该两个元件之间的抵靠范围内因电阻而产生的热量趋于保留在小凸头2b中，如图13中的等温线h所示的那样，其中屏蔽罩3的底面3a中的热量容易从其中散发掉，由此失去了两个元件之间的热均衡。由于热传导的不同而导致了两个元件之间等温线h的分布差异，相应地，小凸头2b比屏蔽罩3更倾向于熔化状态，从而限制了完成焊接所需要的电流的范围，并且也不能保证足够的焊接强度。
就上文所述的关于热均衡的问题而言，可以通过扩大小凸头2b来改善，然而，在这种情况下，热量倾向于从基座2中散发掉，因此，焊接电流必须加大以提高热量值。这样除了提高焊接部分的温度以外，也提高了屏蔽罩3其他部分的温度，由此而产生的热量对内部的磁芯和线圈产生了不利影响，并且也导致了磁带滑动面的恶化。由于上述讨论的原因，从实际的观点看，小凸头2b不能扩大。
另一个方面，当基座2的厚度小于屏蔽罩3的厚度时，小凸头应该在具有较大厚度的屏蔽罩3上加工成型。然而，由于在屏蔽罩3上加工出小凸头是比较困难的，小凸头必须设置在基座2上，在这种情况下，热量更倾向于在没有凸头的屏蔽罩3的焊接部分散发掉，从而失去了热均衡，甚至限制了完成焊接所需要的电流的范围。
(2)在上述的传统的焊接结构的例子中，通过把在基座2上加工成型的小凸头2b抵靠在屏蔽罩3的底面3a上，屏蔽罩3被焊接以基座2上。相应地，在图13中由F1所表示的拉伸力方向上有可能获得一定的强度，但是，在由F2所表示的剪切力方向上焊接强度则较弱。
(3)由于焊接部分夹持在屏蔽罩3的底面3a和基座2之间，焊接状态不能从外部观察到，也不能在焊接之后进行确认。
为了解决上述的传统问题，本项发明的目的就是提供一种电子设备元件的焊接结构，它能够保持屏蔽罩和基座的良好的热均衡，从而扩大了完成焊接所需的电流的范围，并且可以得到足够的焊接强度，因此更容易确认焊接状态。
为了达到上述目的，本项发明提供了一种电子设置元件的焊接结构，该元件带有一个导电罩和一个导电基座，而导电基座应用于支撑电子设备元件，其中在基座上加工成型了许多小凸头以抵靠导电罩弯折部分表面上的曲面部分，该曲面部分和小凸头通过电阻焊而焊接在一起。
另外，用于抵靠导电罩曲面部分的小凸头的表面应优选为曲面，更优选的方案可以是圆柱面。
本发明提出一种电子设备元件的焊接结构，该元件具有一个导电罩和一个导电基座，导电基座用于支撑所述的电子设备元件，其特征是，在所述的基座上加工成型了许多小凸头以抵靠所述罩的弯折部分的曲面部分，所述曲面部分和所述凸头由电阻焊方法焊接在一起。
其中与所述罩的所述曲面部分相抵靠的所述凸头的表面是曲面。
其中与所述罩的所述曲面部分相抵靠的所述凸头的表面是圆柱面。
本发明还提出一种磁头装置，包括一个磁头罩和一个基座，该基座用于支撑所述的磁头，其特征是，在所述的基座上加工成型了许多凸头以和所述罩的弯折部分的曲面相抵靠，所述曲面部分和所述凸头用电阻焊方法而相互焊接在一起。
本发明还提出一种生产磁头装置的方法，该磁头装置具有一个磁头罩和一个基座，该基座用于支撑所述的罩，其特征是，该方法包括以下工序为所述基座提供一个孔并且在所述孔的周围加工成型出凸头;把所述凸头抵靠在所述磁头的一个表面上;把电极分别接触在所述凸头的反面以及所述磁头的一个表面上;在所述电极间通电以使凸头加热并使凸头熔化，从而所述基座就与所述磁头的一个表面焊接在一起。
其中所述凸头和所述孔通过冲床或类似设备冲压所述基座而同时成型。
在上述的方法中，导电罩弯折部分表面上的曲面部分抵靠在基座的小凸头上，从而完成了电阻焊。导电罩弯折部分和平面部分相比，热量不易从中散发掉，从而更容易维持导电罩和具有凸头的基座之间的良好的热均衡，因而扩大了完成焊接所需电流的范围，并且可以获得足够的焊接强度。进一步地说，导电罩的弯折部分焊接在基座的小凸头上，从而提高了基座水平方向上的与剪切力有关的焊接强度。
另外，小凸头的表面是曲面，当因电阻而产生的热量使其熔化时，小凸头的表面不会变平，从而保证了焊接部分面积的一致性并且获得了稳定的焊接强度。另一方面，小凸头的表面是圆柱形的，保证了抵靠部分横截面积的一致性，尽管导电罩弯折部分相对于小凸头的抵靠位置要依小凸头而发生变化。结果，在所有的焊接部分都能获得一致的焊接状态。
以下结合附图对本发明的实施例作进一步说明。其中，图1是根据本项发明的一个实施例的磁头和基座的焊接结构的分解的透视图;
图2是图1所示实施例中焊接部分的放大的截面图;
图3A是屏蔽罩弯折部分和基座小凸头的放大的透视图;
图3B是在小凸头的每个位置上焊点点核的截面图;
图4A是根据本项发明的另外一个实施例的具有圆柱形表面的小凸头的透视图;
图4B是在小凸头的每个位置上焊点点核的截面图;
图5A是具有球形表面的小凸头的透视图;
图5B是在小凸头的每个位置上焊点点核的截面图;
图6A是锥形小凸头的透视图;
图6B是在小凸头的每个位置上焊点点核的截面图;
图7A是三角锥形小凸头的透视图;
图7B是在小凸头的每个位置上焊点点核的截面图;
图8是关于焊接操作的一个例子的透视图;
图9是图8所示的焊接操作的截面图;
图10是一幅表示焊接电流和焊接强度之间关系的曲线图，该曲线图是通过本项发明的实施例和一个传统焊接结构例子而得到的。
图11是传统的磁头和基座的焊接结构的分解的透视图;
图12是传统的焊接操作的正视图;
图13是传统的焊接部分的放大的截面图;
附图中部分指示数码如下，以供参考1磁头3屏蔽罩3a底面3c弯折部分3d曲面部分10基座11小凸头11a抵靠面11b顶部母线12孔21、22焊接电极现在参照附图描述本项发明的一个实施例。
图1通过数码1总体上部分地表示了和图11中所示的磁头同样的磁头。通过把磁芯和缠绕在磁芯上的线圈用树脂固定在屏蔽罩3内，就得到了磁头1。磁头1包括其前部的磁带滑动面1a，在该滑动面上可以看到一部分磁芯1b和磁芯1b上的一条缝。
磁头1的屏蔽罩3由导电的板金制成，包括一个底面3a、横侧面3b和底面与横侧面交界处的弯折部分3c。该弯折部分的透视图和截面图分别由图3A和图2表示。屏蔽罩3是通过冲压把一块金属平板弯折或拉延而成的，由平板弯曲而得的弯折部分3c的表面形成了曲面部分3d。尽管曲面部分3d没有必要是精确的圆柱面，为了方便起见，还是描述成了具有固定曲率半径r的圆柱面，如图2和图3A所示，并且弯曲部分的中心轴线在图3A中用01表示。
图1图示出了一个支撑磁头1的基座10。这样的基座10由导电金属板制成，并且比屏蔽罩3具有较大的厚度。在基座10的表面上有四处加工成型了小凸头11以抵靠屏蔽罩3的弯曲部分3d。
图3A是小凸头11的局部放大图。在本实施例中，小凸头11的抵靠面11a抵靠着屏蔽罩3，抵靠面11a是半径为R的假想圆柱的圆柱面的一部分，该圆柱在图3A中用虚线表示。在图2和图3A中，沿着基座10的表面的水平方向用H表示，相对于基座10表面的垂直方向用V表示。假想圆柱的轴线02相对于水平方向H上仰45°另外，在由图2和图3A所示的本实施例中，小凸头11的端面11C的延伸方向与相对于基座10表面的V方向延伸的垂直面相一致。每个屏蔽罩3的弯折部分3C的曲面部分3d抵靠着每个小凸头11的抵靠面11a的顶部母线11b。图2是两个元件抵靠状态的横截面图。
如图2所示，由于抵靠面11a的顶部母线11b从基座10的表面上上仰了45°，在磁头1垂直地放置在基座10上的状态下，屏蔽罩3的曲面部分3d的中心点Oa抵靠在顶面母线11b上。在这种状态下，图3A所示的假想圆柱体的轴线02和屏蔽罩3的曲面部分3d的曲面中心轴线相互成90°夹角，并且曲面部分3d和顶部母线11b相互点接触。
在图2所示的抵靠状态下，焊接电流在基座10和屏蔽罩3之间通过，从而由于电阻的作用，在屏蔽罩3的曲面部分3d和小凸头11的顶部母线11b之间的点接触处就产生了热量。所产生的热量倾向于保留在屏蔽罩3的弯折部分3c中，这样热量和传统的焊接结构相比较就容易扩散到屏蔽罩3中，如图13所示，传统焊接结构中在底面3a上产生热量。因此，如图2中的等温线h所示，在屏蔽罩3和小凸头11之间热量的扩散没有明显的不同，从而易于维持热均衡。如上所述，如图2所示，在屏蔽罩3和小凸头11之间形成了相似的等温线，从而保证了良好的热均衡，由此避免了要相互焊接在一起的两个元件之间的熔化状态的大的不同，因此，扩宽了焊接条件的范围并且保证了足够的焊接强度。
图10示出了电流和与拉伸力(F1)有关的焊接强度之间的关系，这里的屏蔽罩3与上述实施例中所描述的小凸头11和与如图11至13所示的传统的小凸头2b所进行的是电阻焊。
在电阻焊中，焊接强度与电流的加大成正比地显著增加。然而，当电流达到一个特定值时，焊接强度却因电流过大而明显下降，如图10中的虚线所示。这种电流过大的出现是由于小凸头2b或11的内热增大过猛以致于熔化过度而不能焊接良好所致。
如图10所示，在由β所代表的传统的焊接结构的例子中，将引起电流过大的电流I1较低，从而大大地限制了要获得所需强度的电流I0和过大电流I1之间的范围。另一方面，以由α所代表的上述实施例中，将引起电流过大的电流I2较大，从而扩大了要获得所需强度的电流I0和过大电流I2之间的范围。它证实了上述实施例能够扩宽焊接条件以便和传统的焊接结构的例子相比能更容易地设置电流和提高焊接强度。
另外，既使屏蔽罩3的厚度大于基座10的厚度，热量也被禁止从屏蔽罩3的弯折部分3c上散发掉，从而也类似地能够和传统的焊接结构相比扩宽焊接条件的范围和提高焊接强度。
进一步地说，在上述的实施例中，以设置四处小凸头11和两侧固定屏蔽罩3为例，在这样的状态下完成了焊接，因此，不仅提高了沿拉伸力F1方向上的焊接强度，也提高了沿剪切力F2方向上的焊接强度。另外，焊接部分能够从屏蔽罩3的侧面观察到，相应地，焊接的状态也能通过观察进行确认。
小凸头11不仅仅限于图3A所示的外形。例如，在图3A中假想圆柱体的轴线02和水平方向H之间的夹角可以大于或小于45°。
如图4A所示，圆柱体式小凸头11的端面11c可不垂直于基座10的表面，但是可以垂直于假想圆柱体的轴线02。另外，小凸头11可以是球形的，如图5A所示，也可以是锥形的，如图6A所示。还有，它也可以是三棱锥形的，如图7A所示。
如图3A、5A、6A和7A所示的各种形状的小凸头11的成型方法如下。把具有与每种小凸头11的外形相匹配的凹部的模具放在基座10的正面上，然后，用冲头或类似物从基座10的反面对其加压，从而很容易地使小凸头加压成型。然而，加压成型圆柱体形的小凸头是困难的，如图4A所示，这种圆柱体插向基座10的表面，在加压成型后小凸头11将不能从模具的凹部中抽出。为了解决上述的问题，如图4A中的虚线F所示，仅仅是顶部母线11b与并蔽罩3相抵靠，这部分制成圆柱面的，而其他部分制成向基座10的表面外涨式的，从而就可以用上述的模具来加压成型小凸头11。
尽管可以使用各种形状的小凸头11，如图3A至7A所示，但使用形状如图5A和6A所示的小凸头11更好，并且采用图3A和4A所示的小凸头比采用图7A所示的小凸头对于进行实际的电阻焊来说甚至就更好了。
在如图7A所示的棱锥形状的小凸头11中，与屏蔽罩3的曲面部分3d相抵靠的部分是直角棱边。结果，当小凸头11在因电阻热之后再冷却和硬化时，顶部母线11b和屏蔽罩3之间焊接部分很容易发生变化。换句话说，在熔化时顶部母线11b非常容易变平以致于顶部母线11b和屏蔽罩3之间的焊接部分依赖小凸头11而发生变化，这样就很难保持固定的焊接强度。与此相反，分别由图5A和图6A所示的球形和锥形的小凸头11与屏蔽罩3相抵靠的部分是曲面。相应地，小凸头11在熔化时就不容易变平，从而就抑制了小凸头11和屏蔽罩3之间的焊接部分依赖小凸头11而发生变化，从而就保证了焊接强度。
进一步地说，如图3A和4A所示的具有圆柱面的小凸头11比如图5A和6A所示的小凸头具有更好的特性。也就是说，小凸头11，例如在基座10的四处加工成型，可以合理地在它与基座10的交点的位置上进行变化。另外，很难非常精确地把屏蔽罩3放置在基座10上以便使屏蔽罩3的底面3a与基座10的表面平行，但是，底面3a不可避免地会有相对于基座10的表面平行，但是，底面3a不可避免地会有相对于基座10表面的倾斜。在这种情况下，与小凸头的顶部母线相抵靠的屏蔽罩3的曲面部分3d的高度会依赖于小凸头11而发生变化。
图3A至图7A示出了曲面部分3d和小凸头11之间抵靠位置的变化，例如用a、b和c来表示。图3B至图7B进一步示出了分别在图3A至图7A的a、b和c位置上的小凸头11的抵靠部分的横截面。图3B至图7B所表示的是用与图3A所示的假想圆柱体的轴线02成直角的横截面来切割小凸头11的状态。
在分别由图5A和图6A所示的球形和锥形的小凸头11中，从基座10算起的抵靠面的高度的变化用a、b和c来表示，从而，小凸头11的抵靠部分a、b和c的截面面积(焊点点核的截面)也相应地发生变化。也就是说，小凸头11抵靠屏蔽罩3的曲面部分3d的位置也发生了变化以改变了焊点点核的截面面积，从而改变了热扩散和电流聚集的状态。相应地，小凸头11抵靠屏蔽罩3的曲面部分3d的焊接条件也依赖小凸头11而发生变化，从而导致了依赖小凸头11焊接之后的强度的不同。另外，屏蔽罩3的曲面部分3d抵靠或环绕着球形或锥形小凸头11的顶部，因此，抑制了小凸头11中的热量散发掉，并且降低了导致过大电流所需要的电流，而过大电流可能造成不可焊接条件。
上述问题在图7A所示的三棱锥形的小凸头中也出现了。如图7B所示，小凸头11抵靠曲面部分3d的高度的变化用a、b和c来表示，焊点点核的截面积也相应地发生了变化。
与此相反，如图3A和4A所示，由于小凸头11具有圆柱面来抵靠屏蔽罩3的曲面部分3d，无论是哪个位置a、b和c抵靠曲面部分3d，小凸头11在每个位置上的焊点点核的截面积都是相同的(参见图3B和4B)。因此，小凸头11抵靠曲面部分3d的位置的不同不会影响焊接的条件，从而保证了焊接强度。
现在说明一种电阻焊的方法，用该方法可以把屏蔽罩3焊接在具有上述任何形状小凸头11的基座10上。
在图12所示的与传统焊接结构的例子相似的方式中，当使磁头1的屏蔽罩3和基座10的抵靠状态保持一定时，电极4和5从上下两侧把屏蔽罩3和基座10整个夹持在中间。然后，通电以焊接屏蔽罩3的曲面部分3d和小凸头11。
如图8和图9所示的另一种焊接方法也是可以的。在这个方法中，在基座10的四个位置上设置了小凸头11，在各小凸头11的正中位置设置了一个圆形孔12。磁头1倒置并且稳固地用夹具夹持在工作台(没有示出)上。然后，小凸头11朝下把基座10安装在屏蔽罩3的底面3a上，每个小凸头11的顶部母线11b抵靠在屏蔽罩3的弯折部分3c的曲面部分3d上。
把电极21插入孔12并且抵靠在屏蔽罩3的底面3a上，另外一个电极22最好直接抵靠在各小凸头11的上方，抵靠在基座10的反面(如图8和图9的上表面)上。结果，电流在电极21和22之间通过，电流从屏蔽罩3的底面3a流到弯折部分3c，再流到小凸头11和基座10，最后到达电极22。
在上述方法中，因为电流除了底面3a不在屏蔽罩3中流动，所以屏蔽罩3整体上不发热，从而避免了内部磁芯和线圈受到热的影响，并且避免了由于发热而造成的磁带滑动面的变化。
本项发明的焊接结构不是仅局限于磁头，而是可以用于各种零件之间的焊接作业，只要是具有一个带弯折部分的罩和一个基座。
如上所述，根据本项发明的第一个方面，通过把罩的弯折部分的曲面抵靠在基座的小凸头上而进行电阻焊。从而，热量不会从罩的弯折部分散发掉，这样就较容易地维持罩和带有小凸头的基座之间的良好的热均衡，因而扩宽了完成焊接所需的电流的范围，并且也获得了足够的焊接强度。另外，罩的弯折部分焊接在基座的小凸头上，从而在基座的水平方向上增大了与剪切力有关的焊接强度。还有，焊接部分可以很容易地观察到。
根据本项发明的第二个方面，小凸头的表面是曲面，当小凸头因电阻而发热处于熔化状态时，就防止了小凸头的表面变平，从而保证了焊接面积的一致。
根据本项发明的第三个方面，小凸头的表面是圆柱面以保证小凸头的截面积在抵靠部分一致，即使是罩的弯折部分相对于小凸头的抵靠位置随小凸头而发生变化时也是如此。结果，在所有的焊接部分都得到一致的焊接状态。
权利要求
1.一种电子设备元件的焊接结构，该元件具有一个导电罩和一个导电基座，导电基座用于支撑所述的电子设备元件，其特征是，在所述的基座上加工成型了许多小凸头以抵靠所述罩的弯折部分的曲面部分，所述曲面部分和所述凸头由电阻焊方法焊接在一起。
2.如权利要求1所述的电子设备元件的焊接结构，其中与所述罩的所述曲面部分相抵靠的所述凸头的表面是曲面。
3.如权利要求1所述的电子设备元件的焊接结构，其中与所述罩的所述曲面部分相抵靠的所述凸头的表面是圆柱面。
4.一种磁头装置，包括一个磁头罩和一个基座，该基座用于支撑所述的磁头，其特征是，在所述的基座上加工成型了许多凸头以和所述罩的弯折部分的曲面相抵靠，所述曲面部分和所述凸头用电阻焊方法而相互焊接在一起。
5.一种生产磁头装置的方法，该磁头装置具有一个磁头罩和一个基座，该基座用于支撑所述的罩，其特征是，该方法包括以下工序为所述基座提供一个孔并且在所述孔的周围加工成型出凸头;把所述凸头抵靠在所述磁头的一个表面上;把电极分别接触在所述凸头的反面以及所述磁头的一个表面上;在所述电极间通电以使凸头加热并使凸头熔化，从而所述基座就与所述磁头的一个表面焊接在一起。
6.如权利要求5所述的生产磁头装置的方法，其中所述凸头和所述孔通过冲床或类似设备冲压所述基座而同时成型。
全文摘要
一种电子设备元件的焊接结构，在基座10上设置小凸头11，小凸头11的表面被加工成例如圆柱面。屏蔽罩3的底面3a和侧面3b之间的交界处是弯折部分3c，弯折部分3c的表面是曲面部分3d，屏蔽罩3是为电子元件例如磁头1而设置的，曲面部分3d抵靠在小凸头11上。然后，在屏蔽罩3和基座10之间通电，以使其抵靠部分因电阻而发热而被熔接。
文档编号G11B5/127GK1112705SQ9410782
公开日1995年11月29日 申请日期1994年7月8日 优先权日1993年7月9日
发明者桜井胜, 渡部智, 阿部正富 申请人:阿鲁普斯电气株式会社