一种焊接工具.pdf

本发明提供了一种焊接工具，用于将电子部件的引脚焊接到印刷电路板，其中，焊接工具包括本体和覆盖涂层，本体的凹槽用于容纳焊料，覆盖涂层覆盖本体的外表面的至少上部部分，覆盖涂层用于避免或者减少由焊料和/或焊接工具形成的金属间化合物和/或金属氧化物在焊接工具的外表面上的堆积。

权利要求书
1.   一种焊接工具，用于将电子部件的引脚焊接到印刷电路板，所述焊接工具包括本体，所述本体具有外表面、内表面和顶表面，所述本体的内表面形成用于容纳焊料的凹槽，其特征在于，所述焊接工具还包括覆盖涂层，所述覆盖涂层覆盖所述本体的外表面的至少上部部分，所述覆盖涂层用于避免或者减少由焊料和/或焊接工具形成的金属间化合物和/或金属氧化物在焊接工具的外表面上的堆积。

2.   如权利要求1所述的焊接工具，其特征在于，所述焊料为包含锡的合金、由锡和铅构成的合金或者由锡银铜构成的合金。

3.   如权利要求1所述的焊接工具，其特征在于，所述焊接工具的本体的内表面和顶表面涂覆有对所述焊料浸润的材料。

4.   如权利要求1所述的焊接工具，其特征在于，所述焊接工具的本体由不锈钢制成。

5.   如权利要求1所述的焊接工具，其特征在于，所述覆盖涂层由对所述焊料不浸润的惰性材料制成。

6.   如权利要求5所述的焊接工具，其特征在于，所述惰性材料为以下材料之一：碳化钨、氮化钛、锌、铱、陶瓷。

7.   如权利要求1所述的焊接工具，其特征在于，所述覆盖涂层通过以下方式之一形成在所述焊接工具的本体上：物理气相沉积、磁控溅射、热喷涂。

8.   如权利要求1所述的焊接工具，其特征在于，所述覆盖涂层的厚度为至少5微米。

9.   如权利要求1所述的焊接工具，其特征在于，所述覆盖涂层不覆盖所述本体的顶表面和内表面。

说明书一种焊接工具
技术领域
本发明涉及一种焊接工具，具体而言涉及一种用于将电子部件的引脚焊接到印刷电路板的焊接工具。
背景技术
图1示出了利用现有技术的焊接工具将电子产品上的电子部件的引脚焊接到印刷电路板上时容易出现电子产品上的表面贴装元件掉落或者桥接的示意图。如图1所示，一般，首先使得电子产品的表面贴装元件4焊接到电子产品的印刷电路板1上，随后使得电子产品的电子部件3的引脚9穿过设置在电子产品的印刷电路板1上与其对应的焊接孔7，焊接孔7周围布置有焊接垫（未示出），接着利用焊接工具5对电子产品的电子部件3的引脚9进行焊接。
当使用现有技术的焊接工具5对电子产品的电子部件3进行批量焊接时，焊接工具5开始时正常焊接，焊料6沿着焊接工具5的外表面往下流，然而当焊接一定数量产品后，焊接工具5的外表面形成金属间化合物（例如焊料中的锡与焊接工具中的铁发生反应而形成的FeSn2，等等）和/或金属氧化物（例如焊料中的锡自身发生氧化而形成的SnO2，等等）8，并且金属间化合物和/或金属氧化物8随着时间推移而增厚，而焊料将沿着堆积的金属间化合物和/或金属氧化物8往下流，这时由于电子产品受到其印刷电路板布局的限制，电子产品的表面贴装元件4与焊接垫之间的距离较小（例如小于4 mm），从而使得焊料会与表面贴装元件4接触，进而造成表面贴装元件4的二次焊接，二次焊接的程度不同，则会造成表面贴装元件4掉落或者桥接（表面贴装元件4自身桥接）。
为了保证焊接质量，现有技术的焊接工具需要每隔例如2小时用金属刷和焊剂清理一次以去除其外表面上的金属间化合物和/或金属氧化物，这就破坏了焊接工具的外表面，加剧了金属间化合物和/或金属氧化物的生成速率，缩短了焊接工具的使用寿命。
EP 2131636A1公开了一种焊接工具，该焊接工具的外表面、内表面和顶表面均涂覆有与焊料不发生反应或基本不发生反应的惰性涂层，以便防止在焊接工具的这些表面上形成金属间化合物。然而，由于惰性涂层覆盖了焊接工具的内表面和顶表面并且惰性涂层是对焊料不浸润的，从而使得焊接时焊接工具中的焊料无法达到期望的焊接高度，这极大地影响了焊接操作，甚至使得焊接操作无法进行。
因此期待提供一种新型的焊接工具，其既可以避免或者减少金属间化合物和/或金属氧化物在焊接工具的外表面上的形成和堆积，从而防止邻近的表面贴装元件掉落或者桥接并延长焊接工具的寿命，而且焊接时能够确保所容纳的焊料达到期望的焊接高度。
发明内容
本发明的发明目的旨在解决现有技术的缺陷，其通过以下技术方案得以实现：
本发明的一个实施例提供了一种焊接工具，用于将电子部件的引脚焊接到印刷电路板，焊接工具包括本体，本体具有外表面、内表面和顶表面，本体的内表面形成用于容纳焊料的凹槽。焊接工具还包括覆盖涂层，覆盖涂层覆盖本体的外表面的至少上部部分，覆盖涂层用于避免或者减少由焊料和/或焊接工具形成的金属间化合物和/或金属氧化物在焊接工具的外表面上的堆积。
根据本发明的上述实施例提供的焊接工具，其中，焊料为包含锡的合金、由锡和铅构成的合金或者由锡银铜构成的合金。
根据本发明的上述实施例提供的焊接工具，其中，焊接工具的本体的内表面和顶表面涂覆有对焊料浸润的材料。
根据本发明的上述实施例提供的焊接工具，其中，焊接工具的本体由不锈钢制成。
根据本发明的上述实施例提供的焊接工具，其中，覆盖涂层由对焊料不浸润的惰性材料制成。
根据本发明的上述实施例提供的焊接工具，其中，惰性材料为以下材料之一：碳化钨、氮化钛、锌、铱、陶瓷。
根据本发明的上述实施例提供的焊接工具，其中，覆盖涂层通过以下方式之一形成在焊接工具的本体上：物理气相沉积、磁控溅射、热喷涂。
根据本发明的上述实施例提供的焊接工具，其中，覆盖涂层的厚度为至少5微米。
根据本发明的上述实施例提供的焊接工具，其中，覆盖涂层不覆盖本体的顶表面和内表面。
本发明的焊接工具的本体的内表面和顶表面涂覆有对焊料浸润的材料，从而有利于焊接，同时焊接工具的本体的外表面上的覆盖涂层用于避免或者减少由焊料和/或焊接工具形成的金属间化合物和/或金属氧化物在焊接工具的外表面上的堆积，进而防止电子产品上的表面贴装元件掉落或者桥接，极大地提高了电子产品的成品率并延长了焊接工具的寿命。
附图说明
下面将结合附图来详细地论述本发明的上述和其他方面，附图中：
图1示出了利用现有技术的焊接工具将电子产品上的电子部件的引脚焊接到印刷电路板上时容易出现电子产品上的表面贴装元件掉落或者桥接的示意图。
图2示意性地示出了根据本发明一个实施例的焊接工具的构造。
部件名称及标号
1印刷电路板3电子部件4表面贴装元件5、50焊接工具6焊料7焊接孔8金属间化合物和/或金属氧化物9引脚100本体100a内表面100b外表面100c顶表面102覆盖涂层
具体实施方式
以下说明描述了本发明的可选实施方式以教导本领域普通技术人员如何实施和再现本发明。为了教导本发明技术方案，已简化或省略了一些常规方面。本领域普通技术人员应该理解源自这些实施方式的变型或替换将落在本发明的保护范围内。本领域普通技术人员应该理解下述特征能够以各种方式组合以形成本发明的多个变型。由此，本发明并不局限于下述可选实施方式，而仅由权利要求和它们的等同物限定。
在本文中，DIP是英文术语“Dual In-line Package”的首字母的缩写，DIP的中文名称为“双列直插式封装技术”。PPM为英文术语“Parts per Million”的首字母的缩写，PPM的中文含义为“百万分之一”。
图2示出了根据本发明一个实施例的焊接工具的示意性剖面图。本发明的焊接工具50用于采用DIP焊接工艺的电子产品（无铅或有铅电子产品）的电子部件的引脚的焊接。如图2所示，焊接工具50可包括本体100和覆盖涂层102。本体100可包括内表面100a、外表面100b以及顶表面100c。本体100的内表面100a可限定用于容纳焊料6的凹槽。覆盖涂层102可以覆盖本体100的外表面100b的至少上部部分，也即覆盖涂层102可以至少覆盖外表面100b在焊接时与表面贴装元件4邻近的部分。在一个实施例中，覆盖涂层102可以覆盖本体100的整个外表面100b。覆盖涂层102用于避免或者减少由焊料和/或焊接工具形成的金属间化合物和/或金属氧化物在焊接工具的外表面上的堆积。
在一个实施例中，覆盖涂层102不覆盖本体100的内表面100a和顶表面100c。在一个实施例中，本体100的内表面100a和顶表面100c可以涂覆有对焊料浸润的材料（未示出）。通过使覆盖涂层102仅覆盖外表面100b而不覆盖内表面100a和顶表面100c，并且使内表面100a和顶表面100c涂覆有对焊料浸润的材料，既能够避免或者显著减少金属间化合物和/或金属氧化物形成和堆积在外表面上，同时还确保了焊接时内表面100a所形成的凹槽内的焊料6能够达到期望的焊接高度。期望的焊接高度能够有助于焊接操作的顺利进行。图2中的箭头H示出了凹槽内的焊料6达到期望的焊接高度。涂覆在内表面100a和顶表面100c上的对焊料浸润的材料可以例如是锡镀层，或者任何其他对焊料浸润的适当材料。
在一个实施例中，焊料例如为包含锡的合金、由锡和铅构成的合金或者由锡银铜构成的合金。
在一个实施例中，焊接工具50的本体100可以由不锈钢制成。当然，本领域技术人员能够明白，焊接工具50的本体100也可以由任何其他适当材料制成。
在一个实施例中，覆盖涂层102由对焊料不浸润的惰性材料制成。具体地，用于形成覆盖涂层102的惰性材料可以是以下材料之一：碳化钨、氮化钛、锌、铱、陶瓷。当然，本领域技术人员能够明白，用于形成覆盖涂层102的惰性材料也可以是对焊料不浸润的任何其他适当材料。一方面，由于用于形成覆盖涂层102的材料是惰性的，从而能够减少或防止焊料与本体之间发生化学反应。另一方面，由于用于形成覆盖涂层102的惰性材料为对焊料不浸润的材料，使得当使用本发明的焊接工具50进行焊接时，从焊接工具50的凹槽流出的焊料将会直接沿着覆盖涂层102向下流走，而基本不会残留在焊接工具50上。
在一个实施例中，覆盖涂层102可以通过例如物理气相沉积、磁控溅射或热喷涂等等方式而形成在焊接工具50的本体100上。例如，在覆盖涂层102由碳化钨形成的情况中，覆盖涂层102可以通过物理气相沉积的方式沉积到焊接工具50的本体100上。当然，本领域技术人员能够明白，覆盖涂层102也可以通过任何其他适当方式形成在焊接工具50的本体100上，只要覆盖涂层102与焊接工具50的本体100之间的结合足够牢固即可。
在一个实施例中，覆盖涂层102的厚度为至少5微米。在另一个实施例中，覆盖涂层102的厚度为至少15微米。在另一个实施例中，覆盖涂层102的厚度为至少50微米。在另一个实施例中，覆盖涂层102的厚度为至少200微米。当然，本领域技术人员能够明白，在确保覆盖涂层102正常工作的情况下，覆盖涂层102的厚度可以根据工艺水平、实际需要等等因素来确定，而不限于上面给出的范围。
本发明的焊接工具的主体的内表面和顶表面涂覆有对焊料浸润的材料，从而有利于焊接，同时焊接工具的主体的外表面上的覆盖涂层由对焊料不浸润的惰性材料制成，故避免或者减少了金属间化合物和/或金属氧化物在焊接工具的外表面上的形成和堆积，进而防止电子产品上的表面贴装元件掉落或者桥接，极大地提高了电子产品的成品率并延长了焊接工具的寿命。
在一种具体应用中，相比现有技术的焊接工具，本发明的焊接工具的使用寿命提高了220％并且将电子产品的缺陷率从1353 PPM降低到290 PPM，极大地提高了电子产品的成品率。
尽管已经参照（一个或多个）示例性实施例描述了本发明，但本领域技术人员将会理解的是，本发明不限于本文公开的确切结构和组成部分，而且在不偏离如所附权利要求限定的本发明精神和范围的情况下，从前面的描述可明白各种修改、变化和变形。因此，本发明不限于所公开的（一个或多个）具体实施例，而是将会包括落在所附权利要求的范围内的所有实施例。