极细同轴排线激光焊接.doc

极细同轴排线激光焊接 韩小平 （武汉凌云光电科技有限责任公司湖北武汉） 摘要：阐述一种线芯直径小于的极细同轴排线与连接器的激光焊接方式，由于线芯太过细软，且排线数量多达根，因此，线芯与连接器的定位非常困难。通过利用理论，推出多种解决方案。 关键词：同轴线；连接器；激光焊接；压线 ：TG456.7：50950 ：50215 引言 随着科学技术的快速发展，电子产品越来越趋向小型化、微型化，极细同轴排线主要用在笔记本显示器与主板的数据传输、手机显示器与主板的数据传输、以及其他数字化终端的数据传输中。 极细同轴排线的功能主要是：在保证数据信息不受外界杂波干扰的前提下，对信号数据进行有效的传送。但是，由于整机的小型化，将导致所有器件必须小型化，包括数据传输的接插件（亦称连接器），也必须微小化，这将导致极细同轴排线与连接器的焊接难度大大的增加，几乎成了一个制约科技发展的技术瓶颈。文章将在理论的帮助下试图寻求找到最理想的解决办法。 什么是极细同轴排线？ 图是极细同轴排线与连接器的工作图。 （参见图）连接器的作用主要是与电脑主板（或显示屏）连接的插接器件，而极细同轴排线则是用于数据传输的线缆，它的线芯需要焊接在连接器的焊盘上，同时，极细同轴排线的屏蔽层还要焊接在连接器的公共接地片上，从而保证数据的传输不丢失、也不受外界杂波的干扰。 极细同轴排线是一个很特殊的排线，说它特殊，主要是说它太过细软，那么，这种极细同轴排线到底有多细呢？（参看表、图）号线是一种笔记本电脑常用的线，其线芯直径为，外被直径，用号线组成的排线，其数量有根之多。 极细同轴排线与连接器焊接的技术难点 由于焊盘的宽度只有，焊盘与焊盘的中心距为（参见图），线芯直径为。 技术难点就是：在保证极细同轴排线的线芯（）与连接器焊盘（）焊接牢靠、无虚焊，并且，排线的线芯之间无短路。 在没有进行激光焊接之前，用的是手工电烙铁焊接，但手工电烙铁焊接的成品率太低，效率太慢，搞不好就会短路，俗称“搭桥”，或是虚焊，还不易形成自动化生产。 基于上述，尝试用激光进行焊接是一种很好的技术探索。但是，对于极细同轴排线与连接器这样特殊的焊接，不能采用激光熔接焊，因为激光一照射到线芯，直径的线芯立刻就会化为乌有，只能用激光软钎焊。 实现激光软钎焊的前提是：怎么样将多达根之多的极细同轴排线与连接器焊盘一一对位准确，并且保证线芯能够很好的贴服在焊盘上？这将给激光焊接治具的工作原理提出了课题。 由于线芯太过细软，且排线数量又多达根之多，这对治具就要有着特殊的要求，治具需要对极细同轴排线具有梳理、定型、压线的功能，从而保证激光焊接能正常进行。 极细同轴排线与连接器实现激光焊接的初期方案介绍 根据极细同轴排线与连接器实现激光焊接的特殊要求，特研制了一种专用治具。但是，在使用中，发现存在一些具体的问题没有能够达到预期效果，可以说，是完全不能实现预期的设想，在此，先将这种专用治具做一个详细介绍，以便之后有者针对性的利用理论进行定向攻关。 治具所存在的问题 以上描述的治具初期是按照预想而设计的，但在实际运用中却发现诸多问题，如：对排线梳理的问题、排线定型的问题、压线问题等。 初期设计方案介绍 （参见图）梳子机构固定在基体上。 （参见图）载板（）的前端顶住可以旋转的梳齿片，当旋转向平移台调节旋钮（）时，载板（）将迫使梳齿机构旋转，直至完全藏于载板（）之下。 （参见图）每相邻的两片梳齿片（）间隔着一片梳齿隔片（）和压线凸轮片（），形成梳齿结构，这样由多片梳齿和隔片间隔起来的“梳子”将由个梳齿片铆钉（）进行串接，形成一个整体。 （参见图）压线凸轮片转轴（）的转动，将带动压线凸轮片（）一起转动，主要是将同轴线前端的线芯压一个向下的折弯，用以保证后续线芯能够平服的落在连接器焊盘。由于线芯很细、很软，且压线位置只能在外被末端，因此，为了让线芯能够平服的落在焊盘上，预先将同轴线的线芯折一个向下的弯是必要的。图中的压线凸轮片就是起这个作用的，压线凸轮片的作用就是将线芯压出一个的弯折，以利于线芯放在焊盘上时，能够很好的贴服于焊盘。 （参见图）整个“梳子”安装在梳理机构的基座上，扭转弹簧将迫使“梳子”按顺时针方向转动，一直靠在载板的前缘（参见图），这样，当载板前进时，将迫使“梳子”按逆时针方向转动，直至整个“梳子”完全藏于载板之下。 梳理机构的问题 由于排线太过细软，且数量多，间距密集，很难将根线芯平直的捋到梳齿机构中，而后进行梳理，的线芯稍微一碰就会被碰歪，用牙刷都很难将线芯刷进梳齿，梳齿的间隔是，而牙刷刷毛的直径也是，有的刷毛甚至大于，于是，用牙刷是无法将根细软的线芯刷进梳齿。 不能对线芯进行梳理，这将意味着后续的工作无法进行，因为线芯无法平直的放在焊盘上，也就无法进行激光焊接。 利用理论寻求解决问题的方法 对于目前的窘境，目前基本上没有什么好的思路，希望能通过理论帮助寻求一种好的方法，无论是从焊接方法、材料、对象形状等方面，只要是不合理的，都可以提出改进方案。 待解决问题： 希望能解决极细同轴排线的梳理、定型、以及怎么压在焊盘上，实现激光焊接。 最理想的： 不需要梳理、定型等功能，系统能自动进行梳理、定型、和压线。 分析 是一种将待发明问题解决理论、本体论、现代设计方法学、语义处理技术与计算机软件技术融为一体的技术，主要是用于引导我们进行问题的分析、发现问题、解决问题、最终实现技术创新。 利用软件，可做如下创新分析。 建立功能模型： （参见图）在建立功能模型中，根据前面的叙述，作用对象我们确定为排线，同时我们还利用九屏幕法对排线进行了系统轴、时间轴的分析。 九屏幕法帮助我们梳理排线在时间轴、和系统轴的前后逻辑关系，这些关系罗列清楚之后，再来建立以排线为作用对象的功能模型时，就容易多了。 （参见图）可以看到有三个出现问号的作用线，即：、理线排线；、压紧排线；、排线连接器。 为什么会有这些问题呢？我们分别对其进行了因果轴分析，在不断的“为什么”询问下，我们得到了图的因果分析图（参见图）。 通过系统裁剪得到的创新方法 裁剪的原则是：价值最低的组件、提供辅助功能的组件、实现相同功能的组件、据偶有害功能的组件。在本系统中，理线没能达到预期效果，甚至可以说完全不能完成理线的工作，首当其冲的要将其裁减掉，那么，理线被裁减掉之后，将有谁来完成理线的工作呢？最有可能的是剥线机，于是，暂且将理线功能交由剥线机完成。 剥线机将排线切开后，其将要去除的导线套管（外被）是具有很好的理线（引导）功能的，我们为何不加以利用呢？于是，我们想到，可以将这个未去除的套管暂留在线端，作为理线的引导，同时，再将线端的形状加以改变，这就很好的完成了理线功能。 方案描述：在剥线时，将需要去除的线管暂留在线端，用以保持线芯的理想状态，达到理线的结果，可以直接进行焊接，焊接完后，再去除多余的线芯和线管。 通过查找知识库得到的创新方法 借鉴分析：这个例子中，有一套效果可靠地双压板结构，可以准确的将线两端卡住，从而保证线的定位。这个例子对我们这个系统具有一定的借鉴作用，于是，在本系统中，可以考虑在排线的前后两端进行双向的卡制，保证线芯能够很好的与焊盘接触。 方案描述：将剥线要去除的线管暂时留在线端，再用齿形压板对排线进行前后压制，保证