CN104972224A - 一种自动焊锡方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种自动焊锡方法，利用铜丝对激光的吸收率随着激光波长增大而减小的特性，选取一段特定波长的激光，照射铜丝的焊锡焊接处，使铜丝上的绝缘层自动脱落并与焊锡完美焊接；本发明的实施使得焊接过程中不需要传统的焊接机、焊锡条、松香，焊接后的焊接处也不需要进行清洗，提高了生产效率，同时减小了因传统焊接带来的铜丝熔断率的问题，环保、经济。

Description

一种自动焊锡方法

技术领域

本发明涉及焊接领域，尤其是涉及到精密器件采用焊锡的焊接方法。

背景技术

目前，智能手机市场占有量在不断扩大，相应的手机用振动马达市场占有量也在增大；同时，手机在向着小型化，超薄化方向发展，对其使用的贴片马达也提出了新要求：即超薄超微型，并可以同其它电子元器件一样实现标准化生产制造。为此，根据市场要求，将马达体积做到了业界最小，厚度最小可低至3.4mm。但是，随之而来的是一系列的技术上的难点需要突破，其中最为突出的是因为使用的导体线径极小(只有0.025mm),在传统的生产方式下导致的以下结果。

传统的焊接方式都是采用手动焊接，焊接过程中需要使用电烙铁，烙铁头，锡线等设备，而且在焊接过程中必须采用人工焊接，而被焊接的对象如手机电动马达属于精密器件，因此在焊接过程中对温度的控制和焊接点的把握提出了非常高的需求，而因为电烙铁的温度属于恒定的，是不能精密控制的，在加上人工操作导致的不确定性因素，会造成大量的过焊接情况，也就是说焊接点因为焊接时间过长或温度过高导致被焊接铜丝出现断线的情况。

为了控制焊接过程中出现的一系列问题，特别是改善铜丝断线的问题，那么就只能降低焊接点的焊锡温度，因为随着焊锡温度的升高铜的溶解率也逐步升高，但是因为被焊接点有绝缘膜保护，如果降低焊接中焊锡的温度，绝缘膜是不能去除的，又不能达到焊接效果，因此焊接的温度是不能降低，温度不能降低就从根本上解决不了问题。

同时因为采用人工焊接的方式，需要大量的人力和物力才能满足生产的需要，基本上一条焊接线需要6人以上，而且焊接后对被焊接点还存在清洗的问题，清洗过程中所产生的松香和焊锡以及水还会对环境造成污染。因此需要研发一种新的焊接方法来代替传统的焊锡焊接方法。

激光，是一种众所周知的技术，随着现代工业技术的发展，激光已经被运用于各个领域，特别是利用激光能产生大量的热量对物件进行焊接，被焊接对象一般也是因采用常规焊接手段不能有效焊接的对象。

发明内容

本发明的目的是提供一种自动焊锡方法，解决目前在精密器件的焊接过程中，特别是被焊接铜丝直径特别小的情况下出现的焊接过程中断线的情况；

进一步的目的是在焊接过程中实现自动化焊接，避免人工焊接过程中出现的工业污染，提高焊接效率。

本发明采用的技术方案：一种自动焊锡方法，所述焊锡方法包括两个步骤：

步骤一：将缠绕好铜丝的转子放置好，调整激光头，确定激光点位置，打开激光源，调节激光的波长，使激光照射在转子基板上的铜丝处，铜丝吸收激光产生热量，使铜丝上的绝缘膜自动裂开；

步骤二：激光继续照射在去掉绝缘膜的铜丝与基板的连接处，铜丝吸收激光产生的热量使基板上的焊锡快速融化并与基板上的铜丝融合在一起，完成焊接。

在上述技术方案中，所述激光的波长范围为234 nm～500nm。

在上述技术方案中，所述激光照射的时间为0.05ms。

在上述技术方案中，所述转子的基板上涂敷有一层焊锡层。

在本发明中，采用了激光焊接技术，代替了传统的手工焊接，从激光本身进行分析，我们知道金属对激光的吸收率是随光的波长变化的，激光的波长越长，金属对激光的吸收率越低，参考<金属材料的激光吸收率研究>中的公式与计算得出，如图2所示，铜对激光的吸收率随波长增大而减小，波长在234～500nm时，吸收率可以达到50%以上。

如果继续降低激光的波长，虽然能提高铜对激光的吸收率，但是因为吸收太多的激光会导致铜线快速升温，过高的温度会使得铜线在焊锡液体中进行腐蚀，出现和手工焊接过程中一样的问题，因此必须控制激光的波长，和激光照射的时间。同样的，如果激光的波长太短，必然就得降低激光照射的时间，而对激光的控制时间一般都是及其短，对控制时间提出太高的要求是目前工业设备不能达到的。因此本方案中选定激光波长在234 nm～1000nm之间。

波长在500 nm～1000nm之间，铜对光线的吸收率非常低，当波长在532nm时，铜吸收的激光产生的热量可以瞬间使包覆在铜丝上的绝缘膜炸裂开，且不会伤害铜丝，而且波长在500 nm～532nm时，铜瞬间吸收的热量也达不到融化焊锡的温度，因此这个波长段是脱去绝缘膜的最佳时机。

当波长处于234 nm～500nm时，随着铜对激光的吸收率增加，铜丝的温度快速上升到200摄氏度以上，该温度段能迅速使焊锡融化，融化后的焊锡液将铜丝包融在一起，即完成焊接。在这个过程中，波长为234 nm的激光发射装置是目前激光熔接机中能达到的最小波长，且在焊接过程中是必须控制激光的照射时间，时间定为0.05ms，如果时间过长产生的大量热量也会造成铜线熔断。

综上所述，由于采用了上述技术方案，本发明的有益效果是：改善传统的手动焊接工艺，被焊接处只需要进行两次激光照射即可完成焊接，且通过控制过程中的激光波长和时间，有效的控制了被焊接处的温度，使得铜线上的绝缘膜自动脱落并与焊锡完美的融合在一起，避免因温度过高出现的铜线熔断。

进一步的优点是通过实施本方案，可以完成生产线上的自动生产，通过采用相应的自动化设备，只需要一个人就能控制，大大的减少了人力资源的投入，提高生产效率。

在进一步的优点在于，传统的手动焊接，因为采用焊锡条和松香，会产生大量的空气污染物，同时焊接结束后对被焊接处清洗的残留物会对环境进行污染，而本方案的焊接，不会涉及到使用焊锡条和松香，同时焊接结束后也不需要进行清洗，因此本方案的焊接工程基本上不会产生对环境和人体有害物质。

附图说明

本发明将通过例子并参照附图的方式说明，其中：

图1是马达转子的局部放大图；

图2是金属对激光的吸收率图表。

具体实施方式

本说明书中公开的所有特征，或公开的所有方法或过程中的步骤，除了互相排斥的特征和/或步骤以外，均可以以任何方式组合。

如图1 所示，本发明焊接的对象是用于手机或移动数码产品上的电动马达，马达的核心部件就是里面的转子，每一个转子上面按规则都缠绕着大量的细铜丝，铜丝的表面都覆有一层绝缘膜，图1中的被焊接处1是细铜丝缠绕在转子的基板上，在本发明中，基板上做了相应的处理，基板的表面上在缠绕铜丝前已经覆盖有一层焊锡。当缠绕好细铜丝后，便可以直接焊接。

因为本发明中焊接的铜丝相当细，直径只有0.025mm，为了更好的控制焊接精度，本发明选用了目前已有的能将波长降低到最低的激光焊接机，对被焊接处进行焊接。

将准备好的转子放入自动化焊接设备中，调节激光机的激光头的位置，确定焊接点，调节转子的相对位置，固定转子；根据激光焊接点的位置，适当调节转子与激光头的位置，最好能成45度角，方便操作者能进行焊接后的观察；准备好即可开始焊接。

焊接时，激光的波长要控制在234 nm～523nm之间，500 nm～523nm之间的波长段是用于铜丝上的绝缘层自动脱落的，而234 nm～500nm之间的波长段是用于焊锡融化焊接的，焊接的时间要控制在0.05ms内，如果超出这个时间，铜线吸收的热量会导致铜丝在焊锡液中被腐蚀，导致最后铜线断掉。因此本发明选用波长为234 nm～500nm的激光，对被焊接处进行一次性焊接，该波长的激光能在瞬间将温度升高到焊锡融化需要的温度，同时该温度也能瞬间使绝缘膜自己脱掉，最后完成焊接。

采用本发明进行工厂作用，一条生产线只需要一套自动化焊接设备，不要烙铁头 ，不要焊锡机，不要锡线， 一个工人即可操作；焊接后保持了转子焊锡后的清洁,不再需要清洗机或清洗水,减少了废水的排放,更环保，提供了工作效率，节约了生产成本，能带来巨大的经济效益。

本发明并不局限于前述的具体实施方式。本发明扩展到任何在本说明书中披露的新特征或任何新的组合，以及披露的任一新的方法或过程的步骤或任何新的组合。

Claims (4)

1.一种自动焊锡方法，其特征为所述焊锡方法包括两个步骤：

步骤一：将缠绕好铜丝的转子放置好，调整激光头，确定激光点位置，打开激光源，调节激光的波长，使激光照射在转子基板上的铜丝处，铜丝吸收激光产生热量，使铜丝上的绝缘膜自动裂开；

步骤二：激光继续照射在去掉绝缘膜的铜丝与基板的连接处，铜丝吸收激光产生的热量使基板上的焊锡快速融化并与基板上的铜丝融合在一起，完成焊接。

2.根据权利要求1所述的一种自动焊锡方法，其特征为所述激光的波长范围为234 nm～500nm。

3.根据权利要求2所述的一种自动焊锡方法，其特征为所述激光照射的时间为0.05ms。

4.根据权利要求1所述的一种自动焊锡方法，其特征为所述转子的基板上涂敷有一层焊锡层。