[發明專利]一種適于小空間焊接用高熱傳輸烙鐵頭

有效

• 申請號: 201510257871.6
• 申請日: 2015-05-19
• 公開（公告）號: CN104842036A
• 公開（公告）日: 2015-08-19
• 發明（設計）人: 王修利;嚴貴生;董蕓松;李思陽
• 申請（專利權）人: 北京控制工程研究所
• 主分類號: B23K3/02
• 分類號: B23K3/02
• 代理公司: 中國航天科技專利中心 11009
• 代理人: 安麗

技術領域

本發明是一種適于小空間焊接用高熱傳輸烙鐵頭，尤其適用于3D-PLUS等器件的小空間焊接。

背景技術

隨著航天電子產品高集成及小型化發展，3D-PLUS器件應用越來越廣，在帶鉭殼3D-PLUS器件裝聯，3D-PLUS器件返修及先底填環氧后裝聯等場合均需采用手工焊；3D-PLUS器件引腳從芯片底部伸出，為典型SOP器件，其中最小引線中心距達到0.5mm，引腳間隙越小越難焊接。該器件本體由環氧樹脂材料灌封，環氧樹脂表面鍍鎳，鎳表面鍍金，并通過激光刻蝕形成線路，裝聯過程需避免器件本體粘錫，以防發生短路現象。3D-PLUS推薦手工裝聯工藝要求烙鐵頭溫度250℃～280℃，焊接時間小于5s。

3D-PLUS器件封裝結構導致焊接時，一般烙鐵頭無法伸到引腳腳跟處，為使焊錫盡可能流向引腳腳跟，使用常用小馬蹄烙鐵頭實測溫度達到315℃左右，反復加熱本體外側引腳，焊點根部(彎折處)無錫，如圖4所示，不滿足ECSS-Q-ST-70-38C中規定，標準要求焊點爬錫高度需高于引腿上表面，3D-PLUS裝聯工藝與推薦工藝相比時間較長、溫度較高，依然無法形成標準焊點，但由于器件封裝及烙鐵形狀所限，長期以來一直無法改善；同時，焊接過程易形成引腿橋連，同樣因烙鐵無法伸進器件本體以下，形成橋連后返修非常困難。若要改善3D-PLUS的手工焊接必須改變烙鐵形狀，烙鐵頭應滿足：

a.形狀要求：可以伸進器件本體下方，接觸引腿根部，且焊接過程中烙鐵頭任何部分不與器件本體接觸，避免器件粘錫；

b.傳熱要求：在280℃以下，5s內可形成標準焊點。

c.最好具有防器件本體粘錫設計，即使烙鐵頭不小心碰到器件本體，也不會導致器件本體粘錫。

經過對市場中烙鐵調研，發現有少數型號可以滿足上述a，如Weller烙鐵頭T0054443699及T0054442699，對其進行試驗驗證表明，因烙鐵整體尺寸過細，傳熱較差，若想得到合格焊點，整板預熱60℃～70℃，烙鐵頭實際溫度在320℃，焊接時間6s～8s。可見，工藝上仍然不滿足要求，同時勞動條件較差。

發明內容

本發明技術方案的目的：克服現有技術的不足，提供了一種適于小空間焊接用高熱傳輸烙鐵頭，能夠完美對3D-PLUS器件進行焊接。

本發明的技術方案：

一種適于小空間焊接用高熱傳輸烙鐵頭，包括：尖部、第一過渡部分、第二過渡部分和烙鐵裝配部分；

所述尖部的頭部端面和尾部端面均為矩形，頭部端面矩形的長邊長度小于尾部端面矩形的長邊長度，頭部端面矩形的寬邊長度等于尾部端面矩形的寬邊長度，頭部端面和尾部端面之間均勻過渡，尖部的底面和頂面形狀相同，均為等腰梯形；尖部的尾部端面與所述第一過渡部分的頭部端面匹配并固定連接，第一過渡部分的尾部與第二過渡部分的頭部連接，第二過渡部分的尾部與烙鐵裝配部分固定連接，所述烙鐵頭通過烙鐵裝配部分與裝配在烙鐵上；

第一過渡部分的底面與所述尖部的底面共面，且尖部的底面與第一過渡部分的底面共同組成等腰梯形焊接面；第一過渡部分的頭部端面面積小于第一過渡部分的尾部端面面積，第一過渡部分的尾部端面面積小于第二過渡部分的尾部端面面積；

尖部、第一過渡部分、第二過渡部分和烙鐵裝配部分之間平滑過渡且一體成型。

烙鐵頭的基體材料為紫銅，在基體外部依次整體鍍鐵和鎳，鍍鎳層的外部除所述等腰梯形焊接面以外進行鍍鉻處理，所述等腰梯形焊接面做粘錫處理。

所述尖部頭部端面矩形的長邊長度為1.5±0.2mm，尖部尾部端面矩形的長邊長度為1.8±0.2mm，尖部底面等腰梯形的高度為1.8±0.2mm，尖部頭部端面矩形的寬邊長度為0.7±0.2mm。

鍍鐵層的厚度為100～200μm，鍍鎳層的厚度為3-20μm，鍍鉻層的厚度為1-10μm，所述等腰梯形焊接面做粘錫層厚度為10-50μm。

本發明與現有技術相比有益效果為：

(1)本發明設計的烙鐵頭適用于小空間高熱傳輸要求的器件焊接，尖部可伸進器件本體下方，接觸至引腿根部，采用拖焊或單點焊接方式，在推薦工藝下(溫度275℃～280℃，單點焊接時間小于5s)，能夠形成理想焊點，焊點效果如圖5所示，引腳根部(彎折處)有焊錫，滿足ECSS相關標準要求。同時可用于引腿橋連后的返修。

(2)本發明在烙鐵鍍層設計上，依據器件特點，僅與引腳接觸部位的鍍層與焊錫潤濕，其余部位鍍層與焊錫不潤濕，避免了焊接過程中烙鐵頭和器件本體接觸導致器件粘錫問題。