專(zhuān)利名稱：感應(yīng)軟熔裝置和使用該裝置的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明一般涉及電觸頭的制造方法和裝置，尤其涉及感應(yīng)加熱電觸頭的方法和裝置。
背景技術(shù)：
電氣和電子裝置一般包括電連接以操作該裝置的電路和元件。一般地，電路包括機(jī)械連接、表面安裝和/或焊接于電路板的電觸頭。每個(gè)電觸頭的基板材料一般涂敷有導(dǎo)電合金涂層，從而增強(qiáng)電觸頭的焊接特性。由于錫和錫合金涂層成本低、抗腐蝕并且可焊性好，所以錫和錫合金涂層已經(jīng)被用于涂敷基板材料。
不過(guò)，由于錫與基板材料之間會(huì)發(fā)生反應(yīng)，所以錫和錫合金涂層將出現(xiàn)錫的晶須增加和較差可焊性的問(wèn)題。為了克服錫晶須和差可焊性的問(wèn)題，錫涂層需被加熱直到錫被軟熔。軟熔錫的益處來(lái)自于涂層和基板材料中微觀結(jié)構(gòu)的變化和應(yīng)力的減輕。
一種用于軟熔錫涂層的傳統(tǒng)過(guò)程需要使用軟熔爐加熱電觸頭和錫涂層。一種類(lèi)型的軟熔爐是對(duì)流爐。另一種類(lèi)型的軟熔爐是紅外加熱爐。不過(guò)，使用軟熔爐的問(wèn)題在于，整個(gè)電觸頭都被加熱并且感應(yīng)錫的軟熔的過(guò)程比較緩慢。另外，一旦觸頭從爐中移出，那么觸頭已形成、模沖和/或修整至最終形狀，因此使基板材料在觸頭的各區(qū)域諸如邊緣上暴露。被暴露的基板在電子裝置的組裝期間會(huì)導(dǎo)致可焊性問(wèn)題。而且，對(duì)流軟熔爐也用于熔化觸頭上的錫鍍層，但是加熱觸頭所需要的時(shí)間會(huì)導(dǎo)致錫鍍層圍繞觸頭流動(dòng)。結(jié)果，錫鍍層的厚度可能會(huì)被改變并且整個(gè)產(chǎn)品性能也可能會(huì)受到影響。
用于軟熔錫涂層的另一種傳統(tǒng)過(guò)程需要使用感應(yīng)加熱器以加熱基板和錫涂層。該過(guò)程需要向感應(yīng)加熱器供給大量預(yù)涂布有錫的材料。一旦錫被軟熔，那么這些材料已成形。不過(guò)，在成形過(guò)程中，基板材料通過(guò)剪切和彎曲過(guò)程被暴露。被暴露的基板在電氣裝置的組裝期間將導(dǎo)致可焊性的問(wèn)題。因此，采用傳統(tǒng)感應(yīng)加熱過(guò)程制造的電氣觸頭不適用于焊接應(yīng)用。

發(fā)明內(nèi)容
這一問(wèn)題通過(guò)一種快速地、局部的用于生產(chǎn)電觸頭的方法得以解決，其軟熔錫以阻止錫須晶增加并且從暴露的銅邊緣消除可焊性的問(wèn)題。該方法包括向電鍍臺(tái)供給一系列的連接于承載帶上的電觸頭，該電鍍臺(tái)之后為感應(yīng)加熱臺(tái)。在所述電鍍臺(tái)，使用導(dǎo)電金屬涂層電鍍所述電觸頭從而形成具有涂層的電觸頭。在所述感應(yīng)加熱臺(tái)，感應(yīng)加熱具有涂層的電觸頭。


圖1是根據(jù)本發(fā)明示例性實(shí)施例的用于制造元件的機(jī)器的示意圖。
圖2是用于制造圖1所示的元件的感應(yīng)加熱臺(tái)的透視圖。
圖3是使用圖1所示機(jī)器進(jìn)行制造的示例性方法的流程圖。
圖4是使用圖1所示機(jī)器進(jìn)行制造的成形電觸頭的俯視圖。
圖5是圖4所示的成形電觸頭的側(cè)視圖。
具體實(shí)施例方式
圖1是根據(jù)本發(fā)明示例性實(shí)施例的用于制造元件12的機(jī)器10的示意圖。元件12由導(dǎo)電材料制成(例如銅、鋁、鋼等)。元件12通過(guò)機(jī)器10或機(jī)器部件從普通(stock)材料14(例如銅片)形成或操作形成終端可用的產(chǎn)品16(例如，電觸頭)。普通材料14一般是導(dǎo)電材料的平面體，具有預(yù)定的寬度、長(zhǎng)度和厚度。
機(jī)器10包括傳輸系統(tǒng)20，用于將元件12傳輸或者運(yùn)送穿過(guò)機(jī)器10。機(jī)器10用于使元件12成形，該成形步驟是制造元件12的初始過(guò)程。在一項(xiàng)實(shí)施例中，機(jī)器10包括模沖臺(tái)22和有利于元件12成形的形成臺(tái)24。普通材料14供給入模沖臺(tái)22，然后普通材料14被壓制、沖切或機(jī)制為具有間隔的電觸頭26。例如，普通材料14的一部分被移除從而使具有間隔的電觸頭26沿著承載帶28串聯(lián)地相互連接。在模沖過(guò)程中，一部分普通材料14受到剪切力的作用。
具有間隔的電觸頭26隨后被傳輸至形成臺(tái)24。在形成臺(tái)24處，具有間隔的電觸頭26形成或成形為成形電觸頭30。成形電觸頭30具有預(yù)定的形狀。例如，成形電觸頭30可被彎曲或彎折為特定非平面形狀。形成臺(tái)24可包括使用模具的壓制過(guò)程和壓制機(jī)從而形成彎曲或彎折的形狀?？蛇x擇地，形成臺(tái)24可包括卷曲過(guò)程以提供非平面的形狀。一旦形成，該成形電觸頭30在基部32與末端34之間延伸。每個(gè)基部32連接于承載帶28，從而使每個(gè)成形電觸頭30相互連接?？蛇x擇地，除了提供模沖和成形電觸頭，該成形過(guò)程還可包括模制或鑄造臺(tái)和過(guò)程從而提供成形電觸頭30。
成形過(guò)程提供形狀與終端可用產(chǎn)品16基本上相似的成形電觸頭30。成形電觸頭30隨后被傳輸或提供至電鍍臺(tái)36，以及隨后的感應(yīng)加熱臺(tái)38。在成形電觸頭30被提供至電鍍臺(tái)36和感應(yīng)加熱臺(tái)38之后，進(jìn)一步的成形和形成過(guò)程就不需要了?？蛇x擇地，成形電觸頭30在傳輸至電鍍臺(tái)36之前被纏繞于卷軸40上?？蛇x擇地，卷軸40可定位于電鍍臺(tái)36的下游，在觸頭傳輸至電鍍臺(tái)36之后但是在觸頭30被傳輸至感應(yīng)加熱臺(tái)38之前觸頭30可纏繞至卷軸40上。結(jié)果，成形過(guò)程和/或電鍍過(guò)程可分離于感應(yīng)加熱過(guò)程而進(jìn)行。例如，每個(gè)過(guò)程可使用不同的機(jī)器10進(jìn)行，電觸頭30的卷軸40可按照需要設(shè)置于電鍍臺(tái)36或感應(yīng)加熱臺(tái)38?？蛇x擇地，電觸頭30可從形成臺(tái)24直接傳輸至電鍍臺(tái)36，然后再到感應(yīng)加熱臺(tái)。
在電鍍臺(tái)36處，成形電觸頭30由導(dǎo)電合金涂層(例如錫或錫合金)電鍍或涂敷從而形成具有涂層的電觸頭42。因此電觸頭42在電鍍臺(tái)36進(jìn)行電鍍之前形成和成形，所以電鍍或涂敷不太易于被損壞或移除。例如，施加到元件12上的彎曲或剪切力，尤其是元件12上進(jìn)行的涂敷，會(huì)導(dǎo)致至少一部分涂層弱化或剝落，因此使普通材料14的下層暴露。下層的暴露導(dǎo)致在焊接應(yīng)用期間由于普通材料14的腐蝕而出現(xiàn)可焊性的問(wèn)題。尤其易于受到普通材料14的弱化或剝落影響的一個(gè)區(qū)域是元件12的各邊緣。在電鍍臺(tái)36進(jìn)行電鍍之后但是在感應(yīng)加熱臺(tái)38進(jìn)行熱處理之前，通過(guò)減小或者基本上消除電觸頭42的形狀的任何彎曲或變化。導(dǎo)電合金涂層的弱化基本上被消除。在一項(xiàng)實(shí)施例中，導(dǎo)電合金涂層是錫或錫合金涂層。可選擇地，導(dǎo)電合金涂層是金或金合金涂層。不過(guò)，也可使用其他涂層。電觸頭42上的涂層有利于強(qiáng)化電觸頭42的焊接和電氣特性。導(dǎo)電合金涂層可在整個(gè)電鍍過(guò)程中使用。可選擇地，導(dǎo)電合金涂層可在浸漬過(guò)程、噴鍍過(guò)程等中應(yīng)用。在一項(xiàng)實(shí)施例中，整個(gè)成形電觸頭30被涂敷。可選擇地，成形電觸頭30可在預(yù)選定區(qū)域進(jìn)行涂敷。在涂敷之后，具有涂層的電觸頭42被傳輸至感應(yīng)加熱臺(tái)38。
在感應(yīng)加熱臺(tái)38處，具有涂層的電觸頭42在感應(yīng)加熱過(guò)程中進(jìn)行熱處理。感應(yīng)加熱過(guò)程導(dǎo)致導(dǎo)電合金涂層熔化和軟熔，因此釋放涂層中的內(nèi)應(yīng)力。結(jié)果，在存儲(chǔ)和使用終端可用產(chǎn)品16期間，在涂層中須晶增加的風(fēng)險(xiǎn)基本上可被減小。另外，感應(yīng)加熱過(guò)程可導(dǎo)致導(dǎo)電涂層與導(dǎo)電涂層下方的基板金屬之間發(fā)生反應(yīng)。該反應(yīng)可包括金屬間化合物的形成，這些化合物可增加涂層的有效硬度以及進(jìn)一步減小形成晶須的趨勢(shì)。另外，該反應(yīng)可導(dǎo)致金屬獲得更高程度抵抗表面變形的應(yīng)力阻力，這也減輕了內(nèi)部應(yīng)力和須晶的形成。一旦電觸頭42在感應(yīng)加熱臺(tái)38處進(jìn)行熱處理，那么電觸頭42將形成終端可用的形狀?？蛇x擇地，電觸頭42可在進(jìn)行熱處理之后被冷卻或硬化(cure)。電觸頭42也可纏繞在卷軸44上從而存儲(chǔ)或運(yùn)輸成形的、具有涂層的和經(jīng)處理的電觸頭42。在一項(xiàng)實(shí)施例中，成形電觸頭30涂敷有至少兩種不同類(lèi)型的涂層。每種涂層具有不同的熔化溫度，涂層的軟熔可在感應(yīng)加熱臺(tái)38處進(jìn)行控制。例如，觸頭30可涂敷有錫基涂層和金基涂層。在感應(yīng)加熱臺(tái)38處，通過(guò)調(diào)整感應(yīng)加熱臺(tái)38的線圈設(shè)計(jì)、處理速度和處理動(dòng)力，錫基涂層可被軟熔，金基涂層可不發(fā)生變化。
圖2是根據(jù)本發(fā)明示例性實(shí)施例的用于制造元件12的感應(yīng)加熱臺(tái)或系統(tǒng)38的透視圖。如上所示，感應(yīng)加熱臺(tái)38表示在一系列制造步驟中的一個(gè)工作臺(tái)或制造步驟。其他制造步驟可在感應(yīng)加熱步驟之前進(jìn)行，例如，模沖、成形或形成該元件，或者電鍍?cè)撛灾苽湓撛糜诟袘?yīng)加熱步驟。另外，其他制造步驟可在感應(yīng)加熱步驟之后進(jìn)行，例如冷卻或者纏繞該元件以便于封裝或運(yùn)輸。
該感應(yīng)加熱臺(tái)38包括連接于動(dòng)力供給裝置56的感應(yīng)加熱器54。該感應(yīng)加熱器54包括從其中延伸的管或線圈58。管58由銅材料制成。可選擇地，管58可采用另一導(dǎo)電材料制成。管58沿感應(yīng)加熱通道延伸，并且當(dāng)采用感應(yīng)加熱臺(tái)38時(shí)，該元件12沿感應(yīng)加熱通道導(dǎo)向。感應(yīng)加熱通道由管58的第一部分60和第二部分62限定并且定位在其間。第一和第二部分60和62以距離64相互平行并且間隔。距離64經(jīng)選擇以使得該元件12在接近管58時(shí)被加熱。另外，距離64經(jīng)選擇以使得該元件在元件12傳輸通過(guò)感應(yīng)加熱臺(tái)38時(shí)不接觸第一和第二部分60和62的任一個(gè)?？蛇x擇地，管58，尤其在第一和第二部分60和62處，具有保護(hù)性套筒66。保護(hù)性套筒66由絕緣材料制成，諸如聚四氟乙烯材料。保護(hù)性套筒66保護(hù)管58和元件12以使其間不發(fā)生無(wú)意的接觸?？蛇x擇地，導(dǎo)引系統(tǒng)可用于沿著感應(yīng)加熱路徑導(dǎo)引各觸頭42。第一和第二部分58和60在外端68相互連接。外端68離開(kāi)感應(yīng)加熱路徑傾斜并且向上升起，從而使該元件12可傳輸至感應(yīng)加熱器54的下游。
動(dòng)力供給裝置56操作連接于感應(yīng)加熱器54。動(dòng)力供給裝置56用作電源以施加通過(guò)感應(yīng)加熱器54和感應(yīng)加熱器54的管58的交流電。通過(guò)導(dǎo)電管58的電流會(huì)在感應(yīng)加熱通道中產(chǎn)生磁場(chǎng)，從而導(dǎo)致渦流電流流過(guò)元件12。管58中的交流磁場(chǎng)反復(fù)地改變?cè)?2中的渦流電流，導(dǎo)致元件12的摩擦和加熱。從動(dòng)力供給裝置供給至感應(yīng)加熱器54的電流量可以是不同的。因此，感應(yīng)加熱器54的輸出動(dòng)力和/和輸出頻率也可以是不同的。
可選擇地，感應(yīng)加熱臺(tái)38可包括微處理器(未示出)，該微處理器控制供給至感應(yīng)加熱器54的電流并由此控制施加于元件12的電壓。結(jié)果，元件12加熱的速度可被控制。感應(yīng)加熱臺(tái)38也可包括溫度或反射率探針(未示出)，用于提供反饋以幫助調(diào)節(jié)元件12的加熱。
圖3是使用圖1所示機(jī)器10的制造100的示例性方法的流程圖。該方法包括提供102不具有涂層的普通材料片。普通材料片一般是由導(dǎo)電材料制成的平面體，具有預(yù)定的寬度、長(zhǎng)度和厚度。
普通材料片隨后被模沖104或切割為具有在末端和基部之間延伸的主體部分、具有間隔的電觸頭。普通材料在模沖臺(tái)處被模沖104以形成具有間隔的電觸頭。具有間隔的電觸頭的主體部分由普通材料在每個(gè)主體之間的移除部分限定。材料被移除的量，以及由此得到的主體部分的尺寸對(duì)應(yīng)于所希望的終端使用的產(chǎn)品。間隔，尤其是基部，沿著承載帶相互連接。結(jié)果，每個(gè)具有間隔的電觸頭相互連接，具有間隔的電觸頭可連續(xù)地傳輸或供給穿過(guò)各個(gè)制造臺(tái)。
具有間隔的電觸頭隨后被傳輸至形成臺(tái)，此處形成106具有間隔的電觸頭。當(dāng)電觸頭形成106時(shí)，形成的電觸頭具有預(yù)定的形狀。例如，形成的電觸頭可彎曲或彎折為非平面的模式，其形狀基本上類(lèi)似于終端使用的產(chǎn)品?？蛇x擇地，形成106過(guò)程可包括使用模具的壓制過(guò)程和壓制機(jī)器，從而提供彎曲或彎折的圖案?？蛇x擇地，形成106過(guò)程可包括擠壓過(guò)程。
形成的電觸頭隨后被傳輸或者提供至電鍍臺(tái)，以及感應(yīng)加熱臺(tái)。在所形成的電觸頭被提供給電鍍臺(tái)或感應(yīng)加熱臺(tái)之后，不需要進(jìn)一步的成形和形成。所形成的電觸頭在傳輸至電鍍臺(tái)之前被纏繞108至卷軸上。可選擇地，所形成的電觸頭在被傳輸至電鍍臺(tái)之后但是被傳輸至感應(yīng)加熱臺(tái)之前被纏繞108于卷軸上?？蛇x擇地，所形成的電觸頭可直接從形成臺(tái)傳輸至電鍍臺(tái)，然后到達(dá)感應(yīng)加熱臺(tái)。在將所形成的電觸頭供給至電鍍臺(tái)之前，可選擇的處理步驟包括準(zhǔn)備110所形成的電觸頭從而通過(guò)沖洗或淋洗步驟進(jìn)行電鍍。
在電鍍臺(tái)處，所形成的電觸頭由導(dǎo)電合金涂層進(jìn)行電鍍112。各觸頭可通過(guò)浸漬過(guò)程或噴濺過(guò)程進(jìn)行電鍍112?？蛇x擇地，所形成的電觸頭在預(yù)選定的區(qū)域中進(jìn)行選擇性地電鍍112，諸如電觸頭的預(yù)定焊接或者接觸區(qū)域。具有涂層的電觸頭隨后被傳送至感應(yīng)加熱臺(tái)。
在感應(yīng)加熱臺(tái)處，具有涂層的電觸頭使用諸如圖2所示感應(yīng)加熱器54的感應(yīng)加熱器進(jìn)行感應(yīng)加熱114。所進(jìn)行的感應(yīng)加熱1114導(dǎo)致導(dǎo)電合金涂層被軟熔，由此釋放涂層中的內(nèi)部應(yīng)力。結(jié)果，在終端使用產(chǎn)品16的焊接期間的在涂層中的須晶增加的危險(xiǎn)基本上被減小?？蛇x擇地，感應(yīng)加熱由控制器諸如微處理器進(jìn)行控制116。感應(yīng)加熱可通過(guò)調(diào)節(jié)感應(yīng)加熱器54的操作動(dòng)力進(jìn)行控制116。感應(yīng)加熱也可通過(guò)調(diào)節(jié)感應(yīng)加熱器的操作頻率進(jìn)行控制116。感應(yīng)加熱也可通過(guò)調(diào)節(jié)感應(yīng)加熱器線圈58的形狀或者觸頭與線圈58的接近程度進(jìn)行控制116。感應(yīng)加熱也可通過(guò)具有涂層的電觸頭穿過(guò)感應(yīng)加熱器54傳輸?shù)乃俣龋蛘咄ㄟ^(guò)調(diào)節(jié)具有涂層的電觸頭接近感應(yīng)加熱器54定位的時(shí)間量進(jìn)行控制116。如此所述，具有涂層的電觸頭的溫度可被控制，或者在電觸頭上進(jìn)行涂敷的軟熔過(guò)程可被控制。在感應(yīng)加熱114具有涂層的電觸頭之后，電觸頭可纏繞118至卷軸上，以運(yùn)輸或存儲(chǔ)成形的、具有涂層的和經(jīng)處理的電觸頭。
圖4和5是使用如圖1所示的機(jī)器10制造的成形電觸頭30的俯視圖和側(cè)視圖。圖4示出承載帶28上的多個(gè)成形電觸頭30。每個(gè)所形成的電觸頭在基部32和末端34之間的延伸。如圖5所示，成形電觸頭30包括主體部分130，該部分具有一系列彎折132和弧形部分134。成形電觸頭頭30可根據(jù)所需要的特定終端使用產(chǎn)品16形成為任何形狀，成形電觸頭30在本文中只是作為示意。一旦成形電觸頭30具有所需形狀，例如與終端使用產(chǎn)品16基本上類(lèi)似的形狀，那么電觸頭30可傳送至電鍍臺(tái)36和感應(yīng)加熱臺(tái)38。
雖然本發(fā)明的已經(jīng)參照各種特定實(shí)施例進(jìn)行了說(shuō)明，但是本領(lǐng)域技術(shù)人員可認(rèn)識(shí)到本發(fā)明可在權(quán)利要求的精髓和范圍內(nèi)實(shí)現(xiàn)并且進(jìn)行改進(jìn)。
權(quán)利要求
1.一種制造電觸頭的方法，該方法的特征在于向電鍍臺(tái)(36)供給一系列的連接于承載帶(28)上的電觸頭(30)，所述電鍍臺(tái)之后為感應(yīng)加熱臺(tái)(38)，在所述電鍍臺(tái)(36)，使用導(dǎo)電金屬涂層電鍍所述電觸頭從而形成具有涂層的電觸頭；以及在所述感應(yīng)加熱臺(tái)(38)，感應(yīng)加熱所述具有涂層的電觸頭。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，還包括將普通材料片(14)模沖形成連接在承載帶(28)上的具有間隔的電觸頭(26)，其中，所進(jìn)行的模沖包括移除所述材料的一部分。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，還包括提供具有間隔的電觸頭(26)；以及將所述具有間隔的電觸頭形成為連接于承載帶上的成形電觸頭，其中，所述成形電觸頭(30)具有適于終端使用的形狀。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的方法，其中，所進(jìn)行的形成包括將具有間隔的電觸頭(26)形成為成形電觸頭(30)，每個(gè)成形電觸頭具有在末端(34)與基部(32)之間延伸的非平面觸頭體部。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中，所進(jìn)行的電鍍包括選擇性地使用錫和錫合金之一電鍍所述電觸頭的部分。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中，提供一系列電觸頭包括下述兩種方法之一，即向所述電鍍臺(tái)(36)和所述感應(yīng)加熱臺(tái)(38)連續(xù)地提供所述電觸頭(30)，和向所述電鍍臺(tái)和所述感應(yīng)加熱臺(tái)成批地提供所述電觸頭。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中，所述提供一系列電觸頭包括提供一系列在卷軸(40)上的電觸頭，所述方法還包括在感應(yīng)加熱所述具有涂層的電觸頭(42)之后，將所述具有涂層的電觸頭纏繞至第二卷軸(44)上。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，還包括在所述感應(yīng)加熱臺(tái)通過(guò)調(diào)節(jié)所述具有涂層的電觸頭供給至所述感應(yīng)加熱臺(tái)的速度而控制所述具有涂層的電觸頭的溫度。
9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，還包括在所述感應(yīng)加熱臺(tái)(38)處設(shè)置感應(yīng)加熱器(54)，其中，所述感應(yīng)加熱器具有操作頻率和操作動(dòng)力；以及在所述感應(yīng)加熱臺(tái)通過(guò)調(diào)節(jié)所述操作頻率和所述操作動(dòng)力之一控制所述具有涂層的電觸頭的溫度。
10.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，還包括在所述感應(yīng)加熱臺(tái)(38)處設(shè)置感應(yīng)加熱器(54)；以及導(dǎo)引所述具有涂層的電觸頭通過(guò)所述感應(yīng)加熱器，從而保持所述電觸頭與所述感應(yīng)加熱器之間的間隔。
全文摘要
本發(fā)明公開(kāi)一種制造電觸頭的方法，該方法包括向電鍍臺(tái)(36)供給一系列的連接于承載帶(28)上的電觸頭(30)，該電鍍臺(tái)之后為感應(yīng)加熱臺(tái)(38)。在所述電鍍臺(tái)，使用導(dǎo)電金屬涂層電鍍所述電觸頭從而形成具有涂層的電觸頭。在所述感應(yīng)加熱臺(tái)，感應(yīng)加熱具有涂層的電觸頭。
文檔編號(hào)H01R43/02GK1925237SQ20061012166
公開(kāi)日2007年3月7日 申請(qǐng)日期2006年8月28日 優(yōu)先權(quán)日2005年8月26日
發(fā)明者周治善, 羅伯特·D·希爾蒂 申請(qǐng)人:蒂科電子公司