专利名称：带有引线的电路元件的阵列的制作方法
技术领域：
本发明涉及压焊接头或引线和与印刷电路板或其他基板组装的电路元件的组件，并涉及制造所述的接头元件或引线和把接头元件或引线焊到电路元件的方法。
在电子设备工业中，当务之急是用印刷电路板或其他基板快速而精确组装电路元件，例如电阻器、电容器、集成电路芯片和芯片底座。为了使所述的元件与基板连接，引线是必需的。以前曾提出过，通过把焊料棒或焊料块固定在引线上来简化所述的引线对元件或基板的连接。当处于与电路板衔接和加热状态时，熔化的焊料会覆盖二个元件的相邻表面，以致冷却时在元件之间形成既是机械偶合又是电连接的焊缝。在参考文献特此引用的专利，Seidler专利号4,120,558，4,203,648，4,679,889，4,728,305和4,780,098中公开带有用作自动组装的焊料夹持装置的引线的各种典型的阵列排列。最后三篇专利专门针对焊料夹持引线考虑引线的最狭窄的间隔，根据这样的引线间隔制作焊料夹持引线。
为了在这方面达到较显著的小型化，例如减小用作面固定在印刷电路板上的电路元件的导电接头的尺寸和之间的间隔。并且，保证电路元件例如电阻器、电容器、集成电路芯片和芯片底座与电路板的自动化连接，成为最合乎需要的事。增大对小型化的需求进一步使为完成元件和电路板连接的引线与元件的连接变得复杂化。因而，使引线与其电路元件连接的操作耗费时间从而放慢完成为用于特定电路装置准备的电路板的组装过程。
因此本发明的主要目的是提供为自动化面固定在基板上作准备的具有预焊引线的电路元件的阵列。带这样的焊接引线的元件通过引线焊接到电路板或其他基板可以自动化地焊接到电路板或其他基板。通过在逐步冲压机中高速冲压连续的金属(黄铜或铍铜合金)带制作成引线。逐步冲压这样的金属带以形成从构成运载引线的金属带的连续部分横向伸出的引线。为了使金属带精确地定位，形成带有定位孔的运载带，以使引线在冲压机的逐步行程中可以精确地定位。每根引线至少装有二块焊料块，一块用作引线与电路元件连接而另一块用作与基板连接。作为引线冲压加工的一部分或者延伸部分，在冲压过程的末尾使元件焊接到由运载带支撑的引线阵列中的引线，以形成每一根引线携带一个电路元件和由运载带支撑的、一体连接的引线的连续阵列或带卷。此后，通过自动化设备可以使每个引线和元件组件面固定于基板。
本发明因此包括具有在下文详细的描述和附图中所描述的实施例内举例说明的特点、性质和有关的元件的制作方法和制造的产品，在附加的权利要求书中提出本发明的范围。
图1是根据本发明由连接在共用运载带的引线连续阵列携带一系列元件的一部分的局部平面图；图2是沿图1的线2-2来观察的图1中的结构的垂直切面剖视图，说明焊料块在每根引线上的位置；图2A是沿图1中的线2A-2A来观察的引线的压焊部分的放大局部垂直切面视图；图3是用来形成在本发明使用的引线的局部成形的坯料的平面图；图4是图3中的坯料的平面图，但是带有向该处连接的焊料块；图5是制作焊接电路元件的引线的自动化组装线的一部分的示意透视图，表示引线和元件连接的制作步骤；图5A是沿图5中的5A-5A的截面图，表示引线与电路元件的连接；图6是一系列至少焊接一根引线的电路元件与相应的基板连接的自动化组装线的一部分的示意透视图；图7是表示每个电路元件焊接二根引线的电路元件阵列的一部分的平面图，引线从元件的相对端面伸出并由各自的运载带支撑；图8是图7中说明的引线和元件组件组装在基板时的等角图；图9表示每个电路元件与同一引线阵列中的二根引线焊接的电路元件阵列的一部分的平面图，引线从元件并排伸出并由同一运载带支撑；
图10是连接于运载带的引线并具有改进形式的焊料配置的连续阵列的部分的平面图，每根引线与相应的电路元件连接；和图11是沿图10中的11-11线观察图10中的结构的一部分的垂直切面剖视图，表示把焊料块放在引线上的位置。
按照惯例，基板(例如印刷电路板、集成电路、芯片底座或诸如此类)以造成通称为接触焊接区的导电的区域或接头的导电带形式运载彼此留有狭窄间隔的电路。这样的接触焊接区沿基板中的一条边或者多条边彼此留有狭窄的间隔，接触焊接区的中心间距可以小到0.100或0.050英寸。这样的电路和接触焊接区可以只在基板的一面或者在顶和底两个表面，虽然不一定互相对置。例如用焊料使引线，例如边缘辅线，与相应的接触焊接区电连接。通常的作法是一组所述的引线同时与许多接触焊接区连接。为了这样做，必须保持引线具有与接触焊接区的间距相匹配的固定的均匀间距。按常规，使从运载带体形成的引线保持与运载带一体连接，因此按常规用逐步多级冲压制作引线就行了。然后使运载带具有相当数量的引线的部分以每根引线携带的焊料和相应的接触焊接区衔接的方式与基板并列。在加热或焊料软熔后，使每根引线与基板中的相应的接触焊接区电连接和机械连接。在引线接到基板以后，运载带一般被拆掉，以使引线的末端形成准备好使用的接线头。按常规，此后使电路元件与引线连接。。
本发明提供一种在引线固定在基板以前通过把元件装配到引线上使电路元件与基板上的导电焊接区面连接的自动化方法。因此本发明准备好预先焊接到一体连接在一起的一串或一卷引线的并用运载带携带的一系列电路元件。
图1表示在本发明中采用的引线10的连续阵列的部分平面图。各根引线10在其第一端12上被同一条运载带14携带。为了定位运载带14，运载带14装有一连串扣链齿或定位孔16。因此，如将在下文进一步详细描述的那样，引线10同步通过生产组装线。每根引线10具有相邻其第一端12、最接近运载带14的第一焊料配置18，和相邻其第二端22、远离运载带14的第二焊料配置20。在元件24的导电接头即接触焊接区25上通过第二焊料配置20使电路元件24与引线10焊接，为了与基板连接，使留下的第一焊料配置悬空。元件24可以是任何想要的电路元件，例如电阻器、电容器、集成电路即芯片底座，为了形成电路可以使这些电路元件与基板面连接。为了引线10不但在一端与基片正确连接而且在另一端与电路元件正确连接，焊料配置18和20彼此留有足够的间距。此外，在引线10中焊料配置18和20由于弯曲处26而被偏移，在图2中比较明显地看到弯曲处26。在每根引线10的第一端12上形成削薄区16，以致在引线10连接到基板以后可以折断运载带14。
图2是表示图1中的结构的沿线2-2切面局部侧视图。因为引线10和被连接的元件被用来面固定在基板上，所以弯曲处26使焊料配置20包括元件24偏离焊料配置18。因而，当焊料配置18与基板连接时，为了实现与基板的组装，这里需要使元件24、连接于第二、引线10的远端22严格地处在高于基板表面和在基板表面上的正确位置上。
图2A是图1中沿线2A-2A的局部放大垂直切面视图，是在本发明中使用的一种使焊料保留在引线上的形式。引线10带有凹槽28，由引线10本体形成凹槽28的“地面”而从引线每一侧上形成的接头30和32构成凹槽28的侧面。焊料块34敷设在接头30和32之间。一般，最初焊料块34是平放在引线10两端的焊料丝中的部分，而为了把理想的焊料量供应焊接操作，在距离接头30、32的合适的地方切断，以在每根引线10上留下分开的焊料块34。正如所说明的那样，最好把焊料块34按入凹槽28，使焊料块34差不多填满凹槽28并且提供较浅的外形，以便接头30和32将在与基板上的接触焊接区邻近处与基板接触焊接区接触，由此改善焊接的可靠性。此外，为了使焊料块34更牢固地卡紧在凹槽28中，最好是把接头30和32压入焊料块34。在前面提到的美国专利4,679,889中进一步详细地描述焊料配置的构成。
图3-5A描述根据本发明的引线与被焊接的元件阵列的形成。首先，如图3所示，形成具有连接于运载带14的一系列分开的引线坯料38的冲压带36。
把引线坯料制作成本发明的引线10。用导电材料例如铍铜合金或者类似的弹性导电材料制作成原始带。每根引线坯料38具有长度适合电路元件焊接到基板的细长实体部分40。呈斜坡伸出、其间具有间隙42的形状的每个接头30和32从靠近运载带14和引线10的第一端的实体部分40的横侧边伸出。接头30比接头32更靠近运载带14。为了形成在其内平放焊料块34的凹槽28，使接头30和32从实体部分40的表面弯出大体成垂直实体部分40表面的状态。
呈斜坡伸出，其间具有间隙48的形状的每个第二组接头从第二端22上的实体部分40各个横侧边伸出。接头44比接头46更靠近运载带14。接头44、46同接头30、32彼此之间留有足够的间，以致可以使元件焊接在前组接头而不干扰在后组接头上制作以后的连接。为了形成焊料配置20，使接头44和46从实体部分40的表面弯出大体成垂直实体部分40表面的状态，由此形成在其内平放焊料的凹槽。使间隙42和48的尺寸定为，宽度大约等于焊料丝的直径以使焊料平放在那里，而深度尺寸稍小于焊料丝的直径。将会明白接头可以有任何想要的形状，为了形成在其内平放焊料的凹槽，最好用引线实体的横向延伸的平直侧面来形成间隙。为了在引线10连接到基板时从引线10拆掉运载带14，实体部分40还包括靠近第一端12的V形切口16(也在图1和2中表示出)。
如图4所示，在使接头30、32、44和46弯曲成垂直实体部分40以后，焊料块34可以平放在成对的接头之间形成的凹槽内。因此焊料配置18和20准备好分别与基板或者元件焊接。为了在不受元件干扰的情况下与基板连接，焊料配置18尽量远离焊料配置20。
包括图5A中的横截面剖视图在内的图5表示根据本发明的引线与元件连接的生产组装线中的组装装置50。携带许多引线10的运载带14的带卷52(或从多级冲压设备引出的形成引线的带)位于装置50的上游位置54。运载带14通过其扣链齿或定位孔(没有表示出；见图4和5A)逐步向下游位置56转移位置。传送带58也以与运载带14相同的速度逐步向下游位置56转移位置。为了携带如通过送料漏斗62相配地装入夹持盘60的元件24，运载带装有选定形状和尺寸的夹持盘。沿运载带14，夹持盘60彼此之间留有与引线10彼此之间留有的间距相同的间距，因而为每根引线10与相应的夹持盘60对准作好准备。因为使运载带14和传送带58以同一速度前进，所以在整个组装装置50中保持引线10和元件24之间的匹配。
如图5A(沿图5中的线5A-5A看)所示，在装置50中的从属装置64上完成元件24的端子与引线10的连接。正如在图5中容易看到的那样，随着运载带14从上游位置54向下游位置56移动，运载带14向下弯曲。因而，在图5A中表示出运载带14随着向下和向前延伸，移向下游位置56。
在从属装置64内，运载带14立即下降，使运载带14处于传送带58上方的位置。为了适应焊料配置18和20的偏移位置，使夹持盘60稍微抬起在传送带上表面之上。因而，使焊料配置18放置在传送带58上方并使焊料配置20放置在元件24上方。在焊料配置20中的焊料块34直接与在元件24上表面上的端子即接触焊接区25接触。按常规的方法加热，使受热焊料块焊接到元件24上的接触焊接区25。因此，正如可以在图5中看到的那样，随着元件24焊接到与运载带14连接的引线10，运载带14退出从属装置64。使引线和元件的组合带绕到在装置50的下游位置56上的带卷66。
图6表示带有其预先焊接的引线的元件用图5所示的类似方式与相应的基板连接。因此，传送带68以与向同一下游方向移位去的带卷66′中的运载带14相同的速度传送基板70从上游位置74通过装置72到下游位置76。使焊料配置18对准并定位在接触焊接区71上方。在从属装置78内，焊料配置18和接触焊接区71进入接触并通过加热、软熔焊料使焊料配置18和接触焊接区71焊接。然后用沿削薄区16使二者分裂开的方法使运载带14与引线10断开。因此，运载带14在不带有引线10或元件24的情况下退出从属装置78，而其板在带有引线10和焊接在相应的基板上的接触焊接区71上的元件24的情况下退出从属装置78。
在某些情况中可能希望提供预装二根或者多根引线的元件。就使焊接于引线10A和10B的元件24、用运载带14A和14B连接的引线10A和10B、在每个元件24的相对侧延伸的运载带14A和14B互相连接的连续阵列和带卷来说，图7表示本发明的更先进的实施例。每个元件24在相对端面上有二个接触焊接区25A和25B。根据上面提出的本发明的方法，通过在引线10A、10B上的焊料配置18使各个焊接区分别连接引线10A、10B。因此，引线10A和10B从二条并列的运载带14A和14B和在二条并列的运载带14A和14B之间伸出，二条并列的运载带14A和14B经由引线10A、10B的接合处与元件24上的接触焊接区25A和25B连接。如图8中的等角图所示，可以把在每一端(连接于相应的元件接触焊接区25)上携带引线10的每个元件24放置在基板70上面并通过在引线10上的焊料配置18与基板70上的接触焊接区71连接，使每个元件24与基板70连接。
图8表示在根据本发明的方法中二端子元件24与基板70连接的最终结构。如图1-5A，只要引线与预先焊接元件的单列阵列就行了。为了实现元件24与基板70的电连接，希望第二引线与元件24连接。这样的第二引线可以装在由第二运载带携带的引线的分立的阵列上并且在元件面固定在基板70后通过预先焊接的引线与元件24连接。例如图7所示，如果构成元件与二根预先焊接引线的阵列，则可以使携带一对引线的每个需要的元件24放置在基板70上并且通过在二根引线上的焊料配置18与在基板70上相应的焊接区71连接与基板70连接。
如图9所示，在系列中的相邻的二根引线与元件中的二个接触焊接区连接的情况下，可以使用单一系列引线代替与元件的二个面对的接触区连接的分立的二系列引线。使每对引线10之间的间距与元件24中的成对的接触焊接区25的间距相配合。因而，形成具有每个元件24预先焊接到二根引线10A和10B的许多元件24的运载带14从而准备好与基板电连接。
在用接头30、32、44、46举例说明焊接配置18、20时，本发明的焊料配置可以有不同于所述的图中表示的结构。例如，如图10和11所示，为了形成焊接配置180和200，可以在引线100的预定区域上装载焊料块340，例如在参考文献特此引用的Seidle美国专利5,090,926(Seidler U.S.Patent 5,090,926)中所述的那样。正如从图11中可以知道的那样，这种类型的焊料配置便于引线10对元件24和基板二者的紧密联系。
虽然所述内容是形成引线与预先焊接的电路元件的组装的较好方式，但是其他的构造形式是可能的。例如，一些没有说明过的焊料配置可以用于元件与引线连接。并且，元件在引线上的排列可以不同于这些已说明过的排列，由与元件和预先焊接的引线电连接的基板的布局确定。
根据所述的描述，显然可以在不脱离本发明的精神和基本特征的情况下用别的特定方式表达本发明。所以无论从那方面考虑，目前公开的实施例是被看成说明性的而不是限制性的，附加的权利要求书提出本发明的范围而不局限于前面的描述。
权利要求
1.使电路元件对基板的组装自动化的方法，包括用导电材料做的连续运载带，装有以彼此之间留有预定间距的关系一体地与所述运载带连接的许多并立的引线，各根所述的引线从所述的运载带横向伸出并具有靠近所述的运载带的第一近侧端和远离所述的运载带的第二远侧端，每根所述的引线具有分别靠近所述的第一和第二引线端的第一和第二焊料配置，构成每个电路元件有一个导电端子的一系列电路元件，在保持所述的引线与所述的运载带连接的情况下，逐一使各个元件端子在所述的焊料配置中的一个焊料配置上与相应的引线焊接，以形成每根引线与相应的元件连接的引线的连续阵列。
2.根据权利要求1中的方法，进一步包括的步骤为构成一块接一块的基板，每块基板具有希望与所述的元件中的一个元件连接的导电焊接区，逐一使引线在所述的焊料配置中的另一个所述的焊料配置上与相应的基板导电焊接区连接，和此后所述的引线和所述的运载带分离，保留通过所述的引线与所述的基板电连接和机械连接的所述元件。
3.根据权利要求1中的方法，使每根引线的所述的焊料配置在横向上互相偏移大约所述元件的厚度，因此通过所述的引线在所述的另一个焊料配置上与所述的基板焊接，使所述的引线和元件组合件面固定在所述的基板上。
4.根据权利要求1中的方法，在那里每个元件具有第二导电端子，所述的方法进一步包括的步骤为构成导电引线的第二连续阵列，各根引线与连续的第二运载带一体连接，和所述的第二阵列的每根引线在其上具有靠在相应的彼此分开的第一和第二焊料配置上的第一和第二焊料块，和在保持所述的第二引线阵列与所述的第二运载带连接时各个元件每个第二导电端子与所述的第二阵列中的相应的引线逐一连接。
5.根据权利要求1中的方法，在那里每个元件具有第二导电端子，所述的方法进一步包括的步骤为所述的元件端子只与所述的引线中的间隔的一根引线连接，所述的第二元件端子与所述的引线中的居中的一根引线连接。
6.使电路元件对基板组装自动化的方法，包括逐步冲压用导电材料做成的连续金属薄带，以形成各个引线一体连接于构成运载带的所述的金属薄带部分的并列的细长引线的阵列。使每根引线在所述的引线上的相应的彼此分开的第一和第二焊料配置上具有向该处连接的第一和第二焊料块，形成一系列电路元件，每个电路元件具有导电端子，在保持所述的引线与所述的运载带部分连接时使各个所述元件端子与相应的第一焊料块并置和软熔所述的第一焊料块以形成各根引线与相应的元件连接的连续阵列，形成每个基板具有希望连接一个所述元件的导电焊接区的一系列基板，在保持所述的引线与所述的运载带连接时使每根引线的所述的第二焊料块与相应的基板导电焊接区焊接，和其后使所述的引线和其运载带分裂开。
7.为了电路元件自动化组装到基板上、与电子元件组装的引线阵列，包括用导电材料做成的连续运载带，一体连接于所述的运载带成彼此之间留有预定间隔关系的许多并列的引线，每根所述的引线从所述的运载带横向伸出并具有靠近所述的运载带的第一近侧端和远离所述的运载带的第二远侧端，在每根引线上分别靠近所述的第一和第二引线端的第一和第二焊料配置，和具有与每个所述的第二焊料配置电连接和机械连接的导电端子的电路元件。
8.根据权利要求7中的阵列，在那里每个所述的元件具有第一和第二相对的面，所述的第二焊料配置被连接于所述的第一元件面，和所述的第一焊料配置大体上是与所述的第二元件面共面的。
9.根据权利要求7中的阵列，使所述的元件端子只与所述的引线中的间隔的一根引线连接，所述的元件具有与所述的引线中的居中的一根引线连接的第二端子。
10.根据权利要求7中的阵列，在那里每根引线的焊料配置是在各自平行偏移面内。
11.根据权利要求7中的阵列，在那里每个所述的元件具有第二导电端子，所述的阵列进一步包括第二连续运载带，和一体连接于所述的第二运载带成彼此之间留有预定间距关系的许多第二并列引线，每根所述的第二引线具有靠近所述的第二运载带的第一近侧端和远离所述的第二运载带的第二远侧端，每根所述的第二引线具有分别靠近所述的第二引线第一和第二端的第一和第二焊料配置，每个所述的电路元件第二端子被连接于所述的第二引线和第二焊料配置。
12.根据权利要求11中的阵列，在那里所述的第一和第二引线的第一焊料配置是在第一平面内而所述的第一和第二引线的第二焊料配置是在偏移在所述的第二平面上方的第二平面内，以致能够使所述的元件与所述的第二焊料配置连接并面固定于基板。
13.为了电路元件自动化组装到基板上，适用于与电子元件组装的引线的阵列，包括用导电材料做成的连续运载带，一体连接于所述的运载带成彼此之间留有预定间距关系的许多并列的引线，每根所述的引线从所述的运载带横向伸出并具有靠近所述的运载带的第一近侧端和远离所述的运载带的第二远侧端，和每根引线分别靠近所述的第一和第二引线端的第一和第二焊料配置，所述的焊料配置是在彼此之间留有大体上等于所述的元件的厚度的间距的平行平面内，因此在所述的第一焊料配置并置于所述的基板时，通过所述的第二引线与元件焊接，可以使所述的元件面固定在基板上。
全文摘要
为自动化面固定在基板上作好准备,制作具有预焊引线的电路元件的阵列的方法。该方法包括使引线(10)阵列与电路元件对准和把各根引线焊接到相应的元件上的导电端子。因而一体连接在一起的并由运载带(14)携带的一系列或者带卷(52)的引线装有预先焊接在那里的一系列电路元件(24)。因此用简单的自动化方法可以使电路元件连同其引线一起快速而容易地面固定在基板(70)上的导电焊接区。
文档编号H01R43/02GK1178605SQ96192505
公开日1998年4月8日 申请日期1996年1月17日 优先权日1995年1月20日
发明者杰克·塞德勒 申请人:北美专业公司