專利名稱：：電氣接線器件的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
：本發(fā)明涉及電氣接線器件，特別涉及形成諸如汽車電氣配線之類的器件中的各導(dǎo)線釬焊點的接線器件。電氣配線器件，例如汽車工業(yè)中制造的那種電氣配線器件，往往相當(dāng)復(fù)雜。在某些情況下，這類配線器件制造時要先配備兩個或以上導(dǎo)線、端子、接線器和任何其它元件的組件，然后將各組件在電氣上連接起來。在這種情況下，配線器件的裝配過程可由計算機控制，這樣，裝配操作人員就可以借助于監(jiān)視器從畫面上看到接線情況，并檢查配線器件制造過程各階段中各裝配單元的裝配是否正確。為了能夠進(jìn)行這種控制，可以借助于例如簧片接點將各組件的導(dǎo)線端連接起來，并往裝配單元中通電流或信號，以便核實配線是否正確。只有經(jīng)如此核實之后才能將各接線夾除去，形成永久電氣接線。我們同時待審的專利申請PCJ/GB91/01016中介紹了在這種配線中進(jìn)行電氣接線用的器件(圖1至6)，這里也將該申請的公開內(nèi)容包括進(jìn)去，以供參考。該器件有一個金屬接線元件和一定量的釬料，金屬接線元件呈金屬線繞成的錐形螺旋線圈，安置在受熱后可恢復(fù)原尺寸的套管中。這種器件可以將其擰到各導(dǎo)線上，形成臨時電氣接線，在電氣配線經(jīng)過測試之后，再將器件加熱，形成永久性的電氣接線。按照本發(fā)明的一個方面，本發(fā)明提供一種將多根導(dǎo)電線在電氣上連接起來的器件，該器件包括一個電氣絕緣套管、一個位于套管中的金屬接線元件和一定量的將各導(dǎo)線連接成永久接線的釬料，接線元件的外表面粗糙得足以使其將徑向向內(nèi)輻射到其上的大部分任何輻射線起碼反射兩次。本發(fā)明的器件有這樣的優(yōu)點能使接線元件，因而各釬焊點，如果它們是熱接觸的話，比上述國際專利申請中所述的器件對加熱器件用的紅外輻射更敏感;這是因為接線元件因反射次數(shù)增加而吸收了大部分輻射線的緣故。上述器件最好有一個這樣的接線元件，元件帶絲扣的內(nèi)表面呈錐形，因而將接線元件擰套到導(dǎo)線上就可形成臨時電氣接線。因此，按照本發(fā)明的另一個方面，本發(fā)明提供一種電連接多根導(dǎo)電線的方法，該方法包括下列步驟(ⅰ)繞諸導(dǎo)線設(shè)置這樣一個器件，該器件包括一個電氣絕緣套管、一個位于套管中的金屬接線元件和一定量的釬料，接線元件帶螺絲扣的內(nèi)表面呈錐形，外表面粗糙;(ⅱ)將器件擰套到諸導(dǎo)線上，使諸導(dǎo)線固定到接線元件上，然后(ⅲ)徑向向內(nèi)照射紅外輻射線，將器件加熱，從而使釬料熔化，使各導(dǎo)線之間形成永久連接;其中接線元件的外表面將大部分輻射線起碼反射兩次。接線元件通?？扇∪魏涡问?，但最好這樣制造將一根金屬線卷成錐形線圈，使得線圈形成螺絲扣。接線元件的內(nèi)表面最好起碼一部分呈錐形，例如可以是錐形或截頭錐形。接線元件由金屬線制成時，由于金屬線具彈性，且接線元件在導(dǎo)線束引入其中時在某種程度上會徑向擴展，因而接線元件會夾緊引入其中的導(dǎo)線束。但本器件有一種極其有利的形式，這種形式的器件在其制造過程中是使其從其松弛狀態(tài)徑向擴展，從而使其可以在形成永久接線時徑向收縮或具有徑向收縮的傾向。因此，舉例說，套管或釬料可以對抗彈簧的回彈力使彈簧保持緊拉狀態(tài)，這樣，當(dāng)套管軟化或釬料熔化時彈簧就可以復(fù)原。舉例說，可以在套管的內(nèi)表面或釬料的外表面上形成一個將器件加熱時就消失的凸起部(boss)。擴展的程度不必太大，例如不大于5%，或甚至不大于2%，因為線圈在器件加熱時最好與釬焊元件(solderelement)保持接觸。金屬線的橫截面最好取多角形，特別是方形，這樣做有好處。金屬線可以由任何適當(dāng)?shù)慕饘倩蚪饘俸辖鹬瞥桑詈檬怯摄~制成，特別是純度基本上與普通用作導(dǎo)電線一樣的銅。但接線元件也可以采用其它結(jié)構(gòu)。例如，可以將接線元件制成內(nèi)表面攻有螺絲扣、外表面攻有另一螺絲扣或切割有槽的實心金屬塊。外表面最好能達(dá)到這樣的粗糙程度，使外表面能將任何徑向向內(nèi)照射到其上的主要部分(至少50%)輻射線起碼反射兩次，更理想的情況下，能使至少70%特別是至少90%的任何輻射線由外表面起碼反射兩次。經(jīng)我們查明，在金屬線是硬回火銅的情況下，用以加熱器件的紅外輻射線在照射到表面上時，其大約60%的能量被吸收，大約40%的能量被反射回去。在本發(fā)明的器件其接線元件由方形橫截面的金屬線制成的情況下，則取決于接線元件在幾何方面的設(shè)計(例如金屬線的取向和接線元件的錐度)，徑向向內(nèi)照射到接線元件外表面的大部分輻射線在從接線元件散射開之前為金屬線的外表面反射兩次，一部分輻射線則在散射開之前只反射一次。但若改變金屬線的橫截面，使毗鄰各圈上的鄰接面之間的夾角減小到90度以下，則輻射線只反射一次的部分減少(通常減少到零)，而輻射線隨夾角的減小而增加的部分則反射三次或甚至三次以上，從而進(jìn)一步減少了接線元件所散射的輻射能。各槽的鄰接面之間的夾角(無論這些槽是通過攻絲、銑削而形成的或是在金屬線各毗鄰圈之間形成的)最好不大于90度。在某些情況下，最好使要在各毗鄰繞組之間形成的角小于80度，例如小于70度，特別是在40度至65度的范圍內(nèi)。舉例說，在接線元件的各表面夾角為60的情況下，入射輻射線大約有80%反射三次，20%反射兩次，從而使被吸收的入射線達(dá)大約92%。通常，金屬線的橫截面取方形或菱形，而且設(shè)計得使金屬線形成接線元件內(nèi)表面的各部分形成螺絲扣。接著就可以將接線元件擰到要連接起來的諸導(dǎo)線上，使其例如在形成永久接線之前，形成供測試之用的臨時電氣接線。從本發(fā)明最廣義的方面講，本發(fā)明的器件有這樣的一個接線元件，該接線元件的單個內(nèi)表面呈錐形，從而舉例說可以在插入套管一端的一束導(dǎo)線之間形成短截的絞接頭，套管的另一端則例如被封閉。但也可以使本發(fā)明的器件有這樣的一些接線元件，該接線有兩個端部，其中一個或兩個端部制成金屬線的錐形螺旋線圈，從而，例如可以在一對導(dǎo)線束之間形成一列絞接頭?？梢圆捎靡欢藳]有螺絲扣的接線元件，這時只要將導(dǎo)線束推入接線元件中即可。接線元件兩端都帶螺絲扣時，兩端的絲扣可以取同一旋轉(zhuǎn)方向，或者一端取右旋絲扣，另一端取左旋絲扣。鑒于通常要形成臨時接線時不需要將套管擰得超過1/4至1/2圈以便將其套到諸導(dǎo)線上，因而絲扣轉(zhuǎn)向的選擇并不會產(chǎn)生任何特殊問題。但是接線元件的各端部可以彼此相對轉(zhuǎn)動。舉例說，可以通過將部分金屬線卷繞入接線元件中的環(huán)形槽中而將金屬線形成的端部支撐在圓柱形的小接線元件上。接線元件的各端部可彼此相對轉(zhuǎn)動時，往往總希望將套管制成兩部分，每一部分安置在接線元件的其中一個端部上。這樣，通過擰動套管安置在其中的部分就可以使接線元件的各端部轉(zhuǎn)動。通常，套管在尺寸上是可恢復(fù)原狀的，特別是受熱后可恢復(fù)到原來的尺寸，就是說，套管受熱時基本上可以使其改變尺寸上的形狀。通常，這些套管加熱時恢復(fù)到先前由此變形的原來形狀，但這里使用的“受熱可恢復(fù)原尺寸”一詞也包括那些即使原先沒有變形但受熱時取新的外形的套管。最通用形式的這一類套管是一種具有例如美國專利2，027，962;3，086，242和3，597，372中所述的彈性或塑性記憶性能的聚合物材料制成的熱縮性套管。例如，美國專利2，027，962中就清楚地說明了這樣一點原先尺寸上熱穩(wěn)定的那種形式可以是例如擠壓管在熱狀態(tài)下膨脹成尺寸上熱不穩(wěn)定形式的連續(xù)過程的一種過渡形式，但在另一些用途中，尺寸上熱穩(wěn)定的套管預(yù)制件是在個別狀態(tài)下畸變成受熱時尺寸不穩(wěn)定的形式。在制造受熱可復(fù)原的套管時，可以在制造提高所需要的尺寸復(fù)原能力的套管過程中的任何階段將聚合物材料進(jìn)行交聯(lián)處理。一種制造受熱可復(fù)原的套管的方法是先將聚合物材料加工成所要求的熱穩(wěn)定形式，然后對聚合物材料進(jìn)行交聯(lián)處理，再將套管加熱到高于聚合物的結(jié)晶熔點的溫度，或若聚合物是非晶質(zhì)材料時高于聚合物的軟化點的溫度(視具體情況而定)，使套管變形，然后將套管在其處于變形狀態(tài)下進(jìn)行冷卻，使套管保持其變形狀態(tài)。使用時，由于套管的變形狀態(tài)對熱是不穩(wěn)定的，因而一加熱就使套管恢復(fù)其原來的熱穩(wěn)定形狀。凡可以使其具有尺寸復(fù)原性能的任何材料都可用以制造套管。較理想的材料有低密度、中密度或高密度聚乙烯，乙烯與例如下列物質(zhì)組成的乙烯共聚物;例如，1-丁烯或1-己烯之類的α烯烴，或醋酸乙烯酯、聚酰胺或含氟聚合物，例如聚四氟乙烯、偏二氟乙烯或乙烯-四氟乙烯共聚物。各導(dǎo)線的端部封裝在接線元件中，還可以減低導(dǎo)線的任何芯線在套管恢復(fù)原狀的過程中刺穿套管的風(fēng)險。此外，導(dǎo)電元件還可以起散熱體的作用，從而防止器件在套管復(fù)原的過程中過熱。如上所述，器件包括一定量的釬料，即為與銅焊料區(qū)別起見，一定數(shù)量的軟釬料，供形成永久釬焊接頭之用。該釬料可以是例如僅僅呈Sn63Pb37的易熔成分的形式，這種成分在器件加熱及套管復(fù)原時會熔化，或者也可以采用一種以上熔點不同的釬料成分，如國際專利申請WO88/09068中所述的那樣。在這種形式的器件中，熔點較高的成分(例如Sn96.5Ag3.5低溫共熔體)熔化時，從外觀就可以知道器件已加熱得足以熔化熔點較低的成分，且形成令人滿意的釬焊接頭。必要時，熔點較低的釬料可以是非低溫共熔體的成分，且例如如國際專利申請WO90/09255中所述的那樣，可由熔點較高和熔點較低的釬焊料成分一起形成低溫共熔體混合物。舉例說，可以將熔點較低的非低溫共熔體Sn60Pb40成分與相對量的由純錫組成的熔點較高組分一起使用，制成Sn63Pb37低溫共熔料。這里也將上述兩個專利申請的公開內(nèi)容包括進(jìn)來，以供參考。采用兩種組分的釬料，特別是錫與Sn60Pb40的混合物，有這樣的好處，即可以減少“釬料滲漏”的可能性，即釬料因多股導(dǎo)線的毛細(xì)管作用而沿導(dǎo)線流動，且偏離焊接區(qū);把器件的加熱時間處長，就會發(fā)生這種現(xiàn)象。釬料可安置在能流入接線元件中形成釬焊點的任何位置。釬料可以取環(huán)狀的形式或任何其它形式，例如，球形，且可以對稱于套管軸線或偏離套管軸線地配置。釬料元件可以，例如，安置在接線元件直徑較小的一端，在這種情況下，釬料元件可取球形或楔形塊的形式，或者例如以環(huán)形的形式安置在接線元件直徑較大的端部區(qū)。釬料軸向毗鄰接線元件有這樣的好處紅外輻射線的吸收過程會沿接線元件的整個長度進(jìn)行;但它有這樣的缺點釬料與接線元件之間的熱接觸減少了。有鑒于此，釬料最好以環(huán)形的形式安置在接線元件外表面周圍。這樣做的好處是，改善了釬料與接線元件之間的熱接觸情況(釬料一旦熔化就能流經(jīng)接線元件的各圈)。但釬料朝外取向的扁平表面會使紅外輻射線在釬料環(huán)掩蓋接線元件的部位只反射一次。因此，為限制釬料掩蓋接線元件的程度，同時保持兩者之間高度熱接觸，最好采用(在徑向上)較厚且軸向尺寸較小的釬料環(huán)。舉例說，釬料環(huán)的軸向長度最好不大于徑向厚度的3倍，特別是在徑向厚度的1至2倍的范圍內(nèi)?？梢圆捎靡粋€以上量的釬料，例如，在接線元件形成絞接頭的一個以上錐形內(nèi)表面的場合就可以這樣做?，F(xiàn)在參看附圖舉例說明本發(fā)明器件的一種形式以及裝設(shè)該器件的方法。附圖中圖1是器件的剖視圖;圖2和3是該器件安置在紅外加熱器中時的側(cè)視圖和端視圖;圖4示出了照射到器件由方形截面金屬線制成的接線元件上的輻射線的幾何路徑;圖5示出了照射到器件菱形截面接線元件上的輻射線的幾何路徑。參看附圖。用以將一系列電氣絕緣導(dǎo)線在電氣上連接起來的器件，包括一個套管3和一個接線元件4，套管3受熱時可恢復(fù)原尺寸，由經(jīng)交聯(lián)和膨脹過的聚偏氟乙烯制成，接線元件由硬回火金屬線制成截頭錐形的彈簧或線圈。銅線的橫截面可取圖4所示的方形的形式，也可取圖5所示的菱形的形式，其中在金屬線上形成各面的邊與一條毗鄰邊成大約60度角，與另一條毗鄰邊成大約120度角。如圖5中所示，金屬線系卷繞得使彼此成60度的各面所形成的各邊緣位于接線元件的內(nèi)部和外部，內(nèi)邊緣形成螺絲扣，供固定待連接的導(dǎo)線之用。金屬線安置在接線元件4直徑較小的一端的那一端系彎曲得使其橫越線圈的軸線延伸，因而避免待連接的導(dǎo)線插入得過了頭。在某些情況下，可以展開銅線5的各端，且使它們保持在新位置上，以此來擴大線圈4的直徑，這樣做有好處。Sn63Pb37易熔釬料環(huán)8是繞接線元件4在其與熱收縮性套管3之間的外表面設(shè)置的。釬料環(huán)較厚且短，其軸向長度僅為其徑向厚度的2倍左右，因而接線元件盡可能大部分處于敞露狀態(tài)。套管在接線元件直徑較小的端部部位的一端預(yù)先使其復(fù)原到由易熔聚合物材料(例如聚乙烯)制成的球形密封元件10上，另一個呈環(huán)形的密封元件則安置在毗鄰接線元件4另一端的套管內(nèi)。要將成束導(dǎo)線電連接起來時，將它們的端部剝開，然后插入器件1的敞開端，直到它們緊靠金屬線5已橫跨線圈軸線彎曲而起擋塊作用的端部為止。然后將各導(dǎo)線和器件軸向安置在紅外加熱器中，如圖2和3的示意圖所示。紅外加熱器主要由一個石英管20組成，石英管20上卷繞有耐熱元件21和陶瓷墊片22。加熱元件21引到端子部分23，加熱元件21周圍裝有絕緣板。將器件1插入管20中并接通加熱器時，加熱元件來的紅外輻射線徑向向內(nèi)照射到器件上，使釬料8熔化并通過線圈流入接線元件中，從而使可復(fù)原的套管3圍繞諸導(dǎo)線收縮。圖4和5是接線元件一些線圈的剖面圖。圖4示出了本發(fā)明的器件由方形橫截面的導(dǎo)線制成的制圈，圖5示出了器件菱形橫截面導(dǎo)線制成的線圈。制造接線元件的銅線系壓扁成四個面31、32、33和34，且配置得使毗鄰面31和32之間構(gòu)成的邊緣形成接線元件的內(nèi)螺絲扣。由于接線元件呈錐形(錐度約為10度)且略為扭曲，因而金屬線圈在垂直方向上略為偏移。從圖4中可以看出，入射到接線元件外表面上的大部分紅外輻射線從一個外表面(例如表面34)反射到毗鄰線圈的鄰接面33之后，徑向向外反射回去?！?類區(qū)”示出了接線元件發(fā)生上述現(xiàn)象的部位。此外，還有一個叫做“1類區(qū)”的小部位，接線元件在這個部位中只使輻射線反射一次。在這種布局下，有93.7%的表面屬于2類區(qū)，6.3%表面屬于1類區(qū)。若入射輻射線的功率有60%被吸收。有40%被反射，則被吸收的入射輻射功率總百分比不難計算出來，其值為82.5%。在圖5所示器件中，金屬線5的各表面之間的夾角已由90度減小到60度，在這種情況下，所有的入射輻射線反射兩次，有80%則反射三次(如“3類區(qū)”中所示)。這種布局可以通過同樣的計算證實，被吸收的入射功率總百分率為91.7%。實例用機械加工的方法將接線元件制成外表面不同但質(zhì)量相同的截頭錐體，以此來測定試驗元件的加熱速度。其中一個元件的外表面呈扁平錐形，第二個元件的外表面加工成一系列V形槽，槽中的各表面彼此成90度，第三個元件的加工方式與第二個元件的一樣，只是各槽面之間的夾角為50度。各元件內(nèi)裝硬質(zhì)的熱電偶之后放入烘箱中。記錄各元件加熱一分鐘之后所達(dá)到的溫度。結(jié)果如下表所示。從表中可以看出，各邊緣表面之間的夾角小(50度)的元件，其加熱速度比其它元件快得多。表</tables>權(quán)利要求1.一種用以將多根導(dǎo)電線在電氣上連接起來的器件，其特征在于，包括一個電絕緣套管、一個安置在套管內(nèi)的金屬接線元件和一定量的用以將各導(dǎo)線在電氣上接成永久連接的釬料，所述接線元件的外表面粗糙得足以使大部分徑和向內(nèi)照射到其上的任何輻射線起碼反射兩次。2.如權(quán)利要求1所述的器件，其特征在于，所述接線元件的外表面粗糙得使其將任何向內(nèi)照射的輻射線的主要部分起碼反射兩次。3.如權(quán)利要求1或2所述的器件，其特征在于，所述外表面有一個或一個以上的槽，槽中相鄰表面之間的夾角不大于90度。4.如權(quán)利要求3所述的器件，其特征在于，所述夾角小于70度。5.如權(quán)利要求4所述的器件，其特征在于，所述夾角在40度至65度的范圍內(nèi)。6.如權(quán)利要求1至5任一項所述的器件，其特征在于，所述接線元件由金屬線的錐形螺旋線圈制成。7.如權(quán)利要求6所述的器件，其特征在于，所述金屬線的橫截面為方形或菱形，且設(shè)計得使形成所述接線元件內(nèi)表面的的所述金屬線各部分限定螺絲扣。8.如權(quán)利要求1至7任一項所述的器件，其特征在于，所述套管受熱時可恢復(fù)原尺寸。9.如權(quán)利要求1至8任一項所述的器件，其特征在于，所述接線元件有兩個端部，其中一個或兩個端部制成金屬線的錐形螺旋線圈。10.一種電連接多根導(dǎo)電線的方法，其特征在于，它包括下列步驟(ⅰ)在繞諸導(dǎo)線設(shè)置這樣一個器件，該器件包括一個電氣絕緣套管、一個位于所述套管中的金屬接線元件和一定量的釬料，所述接線元件帶螺絲扣的內(nèi)表面呈錐形，外表面粗糙;(ⅱ)將所述器件擰套到所述諸導(dǎo)線上，使所述諸導(dǎo)線固定到所述接線元件內(nèi);然后(ⅲ)徑向向內(nèi)照射紅外輻射線，將所述器件加熱，從而使釬料熔化，使所述各導(dǎo)線之間形成永久連接;其中所述接線元件的外表面將大部分輻射線起碼反射兩次。全文摘要一種用以電連接多根導(dǎo)電線的器件，包括一個電絕緣套管(3)、一個安置在套管內(nèi)的金屬接線元件(4)和一定量的用以將諸導(dǎo)線形成永久電連接的釬料(8)。接線元件(4)的外表面粗糙得足以將徑向向內(nèi)照射到其上的任何輻射線起碼反射兩次。由于接線元件(4)的外表面粗糙，因而提高了器件對紅外輻射加熱的反應(yīng)能力。接線元件可以由例如方形等多角形橫截面的金屬線卷繞成截頭錐形螺旋而組成。文檔編號H01R43/02GK1063969SQ9210080公開日1992年8月26日申請日期1992年2月7日優(yōu)先權(quán)日1991年2月7日發(fā)明者J·迪拉萊申請人:雷伊化學(xué)(法國)有限公司