专利名称：用于波钎焊的设备和方法
技术领域：
本发明涉及一种用于工件的波钎焊的设备，该设备具有用于使要 承受钎焊处理的工件沿一确定轨道运动到至少一个在一焊料忙备器上 方产生的钎焊波的上方的器件，其中第一组分的保护气体气氛和/或活 性气体气氛在很大程度排除氧的情况下位于焊料贮备器的上方，并且， 设置有用于引入该保护气体和/或活性气体的器件以及一个防护罩(Einhausung)，其中防护罩这样构造，使得它至少部分地罩住一个钎 焊区的至少主要部分，即钎焊波和焊料贮备器，并且该防护罩这样构 造和该轨道这样延伸，使得工件的至少一部分至少与钎焊波的一部分 接触。此外，本发明涉及一种用于工件的波钎焊的方法，其中，使要 承受钎焊处理的工件沿一确定轨道运动到至少一个在一焊料贮备器上 方产生的钎焊波上，其中在焊料贮备器上方在很大程度排除氧的情况 下构成第一组分的保护气体气氛和/或活性气体气氛，并且，引入的保 护气体和/或活性气体以及至少焊料贮备器和钎焊波作为钎焊区的主要 部分被一个防护罩至少部分地这样隔离并且工件的轨道这样引导，使 得工件的至少一部分至少与钎焊波的一部分接触。
背景技术：
公知的用于在保护气体气氛下波钎焊的设备基本上可以分为两种 类型。有所谓的隧道式机器和气氛钎焊机，这些设备往往部分地在钎 焊区域中设置有护板。
保护气体气氛下的钎焊如公知的那样有很多优点，在此只列举其 中少数几个。例如保护气体气氛可使所需焊剂明显降低。保护气体气 氛一般是惰性的并且导致很大程度地从钎焊过程周围的气氛中将氧排 除，它阻止氧化过程。在隧道式机器中进行的保护气体气氛下波钎焊公知产生很好的钎 焊结果，然而一般要求用大量的保护气体，产生比较高的生产成本。 其中，工件预热、真正的钎焊过程和随后的冷却都在保护气体气氛下 进行。在真正的钎焊区域上方带有局部护板的气氛钎焊机中在保护气体 下进行的钎焊与隧道式机器相比只能实现部分优点，其中可以通过明显降低惰性气体消耗而大大降低生产成本。这种机器例如在出版物DE 195 41 445 B4中有说明。发明内容本发明的任务是，提供一种用于波钎焊的改进设备，该设备在保 护气体消耗和保护气体对工件的作用可能性方面是优化的。此外本发 明的任务是，给出一种相应的改进的方法。所提出的任务在设备方面这样解决，即除钎焊区外还附加设置至少一个另外的区，工件在钎焊处理之前或之后至少短时间位于该区 中，其中，设置一个壳体，该壳体包围着防护罩和至少一个另外的区， 并且，设置有用于将第二组分的保护气体气氛和/或活性气体气氛引入 该壳体中的器件，其中，防护罩包围第一组分的保护气体气氛和/或活 性气体气氛，第二组分的保护气体气氛和/或活性气体气氛包围防护罩， 以及壳体包围防护罩和第二组分的保护气体气氛和/或活性气体气氛。 通过这种构型，在该设备中创造了具有自己的保护气体气氛的钎焊区，
其中该钎焊区的保护气体气氛(第一保护气体气氛)有利地不直接邻 接着周围空气，而是例如在供用于移动工件的器件用的开口的区域内 只与第二保护气体气氛接触。该另外的区例如可以用于工件预热。此 外还有一个区可以用于完成钎焊过程后冷却工件。但经常也有个单独 的冷却区域接在本发明设备之后。在这种情况下该设备一般只具有一 个另外的区。在各个区中使用具有不同组分的保护气体气氛和/或活性 气体气氛的可能性证明是很有利的。确定组分的使用可以就例如在预 热区域中充分利用保护气体和/或活性气体对工件的作用而言、就所希 望的钎焊质量而言或就其它观点而言来优化。例如可以用不同于真正 钎焊过程的其它组分的保护气体气氛进行工件预热或焊剂活化。为了简单和简短起见，保护气体气氛和/或活性气体气氛在下面只 被称为保护气体气氛。然而，在此要强调指出，该概念始终还包括活 性气体。本发明设备的一个根本优点在于，它有可能双重利用保护气体。 例如一种惰性气体如氮气从这个钎焊区排出，在另一个区中例如在工 件预热和/或工件预先惰性化时再次被使用。如果没有本发明的壳体， 该气体就在不继续利用的情况下逸出到周围环境中。根据本发明的一种特别有利的构型，该另外的区构造为用于工件 的预热区并接在钎焊区之前。根据本发明的一个扩展方案，该另外的区构造为用于工件的冷却 区并接在钎焊区之后。根据本发明的一个特别有利的扩展方案， 一个或多个所述另外的 区各具有一个自己的防护罩，该防护罩设置用于罩住和分隔各自区的 各自的保护气体气氛和/或活性气体气氛。因此可以为每个区装备一种 针对它优化的保护气体气氛。特别有利的是，防护罩安置在工件轨道的下面，因此产生要罩 住的体积最小化并且由此保护气体消耗最小化。此外，由此改善了钎 焊区的可触及性并因而降低了维护费用。优选设置用于控制和/或调节保护气体气氛的组分的器件。由此得 到，在第一和第二保护气体组分的区域中很有利地可分开调整和/或调 节的保护气体气氛。因此特别优选的是，为了控制和/或调节各个保护气体气氛的组分 各设置一个装置，其中每个装置可单个调整和/或调节。此外特别有利地设置一个上级的控制和/或调节装置用于调整和/ 或调节保护气体气氛的组分，该装置使各个组分按照预先确定的相互 关系彼此协调。用于引入第一和/或第二保护气体气氛的器件符合目的地构造成气 体扩散器。例如用于第一保护气体气氛的气体扩散器排气口从内部对 准防护罩的壁面，因此防护罩内部保护气体达到近似均匀的分布。用 于引入第二组分的保护气体气氛的气体扩散器例如有利地从内部对准 壳体的壁面。在一个特别有利的构型中，气体扩散器构造成穿孔的管。用于引 入保护气体气氛的器件例如也可以有利地构造成喷射器或喷管。尤其 是，用于引入第二组分保护气体气氛的器件可以有利地实施为可旋转 的喷管，借助于这些喷管可以有目的地影响第二保护气体气氛的流动 方向。然而，按照一种可替换的构型，用于引入第二保护气体气氛的 措施也可以只通过由第一保护气体气氛出来的过剩气体的入流来实 现。此吋，第二组分的保护气体气氛则形成相对于周围环境的一种缓 冲区，其组分有别于周围环境并有别于第一保护气体气氛的组分。根据本发明的另一个有利的构型，防护罩这样构造，使得形成的
第一组分保护气体气氛流动基本上平行于钎焊波的表面延伸。所提出的任务在方法方面这样解决，即工件除了被防护罩包围 的钎焊区外还要通过至少一个另外的区，其中，防护罩和至少一个另 外的区通过壳体与周围环境隔离开并且将一个第二组分的保护气体气 氛和/或活性气体气氛引入到该壳体中，由此工件相继通过不同组分的 保护气体气氛和/或活性气体气氛，其中，第一组分的保护气体气氛和/ 或活性气体气氛被第二组分的保护气体气氛和/或活性气体气氛包围。根据本发明的一个有利的扩展方案，工件在钎焊过程之前通过一 个另外的区，在该区中将工件预热。根据本发明同样有利的扩展方案，工件在钎焊过程之后通过一个 另外的区，在该区中将工件冷却。根据本发明的一个特别有利的扩展方案， 一个或多个所述另外的 区及其保护气体气氛和/或活性气体气氛各自借助一个自己的防护罩隔 离开。优选的是，在引入时形成的第一组分保护气体气氛流基本上平行 于钎焊波的表面引导。特别优选的是，作为保护气体气氛和/或活性气体气氛使用惰性气 体或惰性气体混合物，尤其是氮气或含氮的惰性气体混合物。根据本发明的一个有利的扩展方案，使用一种第一组分的保护气 体气氛，该保护气体气氛含有有毒的和/或可燃的气体，尤其是氢气。 尤其在使用氢气的情况下在此有利的是，使用不同组分的两种保护气 体气氛。由此可以将第一保护气体气氛中的氢含量例如选得较高，在 剩下的过程区中例如在预热区域中不超过那里允许的氢浓度的临界 值。对于氢气，对于第二组分的保护气体气氛该值一般小于或等于保 护气体气氛中氢气份量5%。
使用一种添加有液态和/或气态溶剂的第一组分保护气体气氛有特 殊的优点。通过按照本发明分开保护气体气氛，对于该有利构型可以 大大降低焊剂的消耗。按照本发明的另一个有利构型，使用一种第二组分的保护气体气 氛，该保护气体气氛比第一组分保护气体气氛含有较低的惰性气体份优选控制和/或调节保护气体气氛的组分。尤其优选单个地调整和/ 或调节每种保护气体气氛的组分。特别有利地通过一个上级的控制和/ 或调节装置调整和/或调节保护气体气氛的组分，该装置按照预先确定 的相互关系将各个组分彼此协调。下面综合表述本发明许多优点中的几个本发明使得可以更好地充分利用惰性气体，更好地稳定保护气体 气氛的组分，尤其是在钎焊区内，以及优化单个过程区的保护气体气 氛的组分，例如在预热区域中、在钎焊区域中和/或在冷却区域中。此外，本发明可使有利地优化惰性气体消耗作为要求的钎焊质量 的功能。此外，通过本发明可以使用可燃的和/或有毒的气体或气体混合物， 特别是在钎焊区域中。也可以毫无问题地使用氮氢混合气、纯氢气和/ 或气态的焊剂。工件的预热和/或焊剂的激活可以有利地在不同于真正钎焊过程的 其它组分保护气体气氛下进行。本发明还使得可以对第一组分的保护气体气氛添加以液态和/或气 态焊剂，而无值得重视的量从整个设备中溢出。在此，第二组分的保 护气体气氛有利地具有一定缓冲作用。这种可能性也是特别有利的通过各个保护气体气氛的组分中的
确定气体的份量可以调整过程区的各个区域中所期望的热传导值。例 如为此利用保护气体组分中的氦气和/或氢气份量。第一组分的保护气体气氛、即钎焊区域中的保护气体气氛通过本 发明更加不依赖于来自钎焊设备周围环境的影响，因为第二组分的保 护气体气氛缓冲了这些影响。用本发明有利地达到了最佳的惰性气体利用和最佳的惰性气体管 理。惰性气体的使用可以按照所希望的钎焊质量来安排。例如在较少 使用氮气的情况下可以比在传统的用于波钎焊的隧道式机器中达到更 好的钎焊质量。各个保护气体气氛的流动方向可以通过气体扩散器的简单对准来 影响。用于装进和取出工件的壳体开口上的状况更简单了，可以部分 地没有闸门和以减小的用于排出保护气体的抽吸功率工作。对于维护 费用也可期望有利的降低。
下面借助在附图中示出的实施例详细阐述本发明以及本发明的其 它构型。附图l示出了用于波钎焊的本发明设备，带有预热区和冷却区。
具体实施方式
附图详细示出用于工件2的波钎焊的设备1。该设备1具有一个壳 体3，壳体带有用于引入第二组分保护气体气氛的器件4。此外，附图 还示出一个用于预热工件2的装置5， 一个用于在钎焊过程后冷却工件 2的装置6和一个在装置5和6之间的钎焊装置15，在该钎焊装置中 钎焊波IO， 11和焊料贮备器9被防护罩8包围。工件2借助于用于移
动工件2的器件7被运送通过壳体3，该壳体包围所有上述部件。为钎焊过程所需要的钎焊波顶点12和13在该例中仍由防护罩8 中空出，工件2沿着它被输送到在焊料贮备器上方产生的钎焊波10和 11上面的轨道这样选择，使得工件2的至少一部分与钎焊波顶点12， 13接触。另外，防护罩8包围用于引入第一组分保护气体气氛的器件14。 因此产生两个区域，即防护罩8的内部和壳体3的里面，它们各包含 一个保护气体气氛，这些保护气体气氛的组分(第一和第二) 一般选 择得彼此不同，使得在不同的过程区存在不同的保护气体气氛并作用 于工件和过程例如预热(参见参考数字5)、真正的钎焊过程(参见参 考数字8至15)和冷却过程(参加参考数字6)。通过在本例中提到的在防护罩8中的空出部，又一次明确了已经 提到过的第二组分保护气体气氛的缓冲功能。第一组分保护气体气氛 的一定份量通过这些空出部逸出。由于壳体3包围着防护罩8，可以阻 止逸出到周围环境并与环境空气混合，因为该份量只与第二组分保护 气体气氛接触并与它混合，由此可以第二次利用这部分保护气体。在 保护气体组分与空气反应的情况下，阻止与环境空气接触就其可作为 第一组分保护气体安全使用而言具有决定性意义。所说明的通过控制和/或调节装置实现的有利构型在本实施例中没 有示出。但在此要再次强调，它们是对实践的很有价值的补充并且大 大地使有目的地获得一定的保护气体气氛变得容易。
权利要求
1. 用于工件(2)的波钎焊的设备(1)，该设备具有用于使要承 受钎焊处理的工件(2 )沿一确定轨道运动到至少一个在焊料贮备器(9) 上方产生的钎焊波(10， 11)上面的器件，其中， 一个第一组分的保 护气体气氛和/或活性气体气氛在很大程度排除氧气的情况下位于该焊 料贮备器(9)上方，并且，设置有用于引入保护气体和/或活性气体的 器件(14)以及一个防护罩(8)，其中，防护罩(8)这样构成，使 得它至少部分地罩住钎焊区(15)的至少主要部分，即钎焊波(10， ii)和焊料ie备器(9)，并且，防护罩(8)这样构成和所述轨道这 样延伸，使得工件(2)的至少一部分至少与钎焊波(10， 11)的一部 分接触，其特征在于，除钎焊区(15)外还附加设置有至少一个另外 的区(5， 6)，工件(2)在钎焊处理之前或之后至少短时间位于该区 中，其中，设置一个壳体(3)，该壳体包围防护罩(8)和至少一个 另外的区(5， 6)，设置有用于将第二组分保护气体气氛和/或活性气 体气氛引入壳体(3)中的器件(4),其中，防护罩(8)包围该第一 组分保护气体气氛和/或活性气体气氛，第二组分保护气体气氛和/或活 性气体气氛包围防护罩(8)，以及壳体(3)包围防护罩(8)和第二 组分保护气体气氛和/或活性气体气氛。
2. 如权利要求l的设备(1)，其特征在于，该另外的区(5， 6) 构造为用于工件(2)的预热区(5)并接在钎焊区(15)之前。
3. 如权利要求1或2的设备(1)，其特征在于，该另外的区(5， 6)构造为用于工件(2)的冷却区(6)并接在钎焊区(15)之后。
4. 如权利要求1至3之一的设备(1)，其特征在于， 一个或多 个所述另外的区(5， 6)各具有一个自己的防护罩，该防护罩设置用 于罩住和分隔开各自的区(5， 6)各自的保护气体气氛和/或活性气体 气氛。
5. 如权利要求1至4之一的设备(1)，其特征在于，防护罩(8) 安置在工件(2)的轨道的下面。
6. 如权利要求1至5之一的设备(1)，其特征在于，设置有用 于控制和/或调节保护气体气氛组分的器件。
7. 如权利要求1至6之一的设备(1)，其特征在于，为了控制 和/或调节各个保护气体气氛的组分设置各一个装置，其中每个装置可 单个地调整和/或调节。
8. 如权利要求1至7之一的设备(1)，其特征在于，设置一个 上级的控制和/或调节装置用于调整和/或调节保护气体气氛和/或活性 气体气氛的组分，该装置按照预先确定的相互关系使各个组分彼此协 调。
9. 如权利要求1至8之一的设备，其特征在于，用于引入第一和 /或第二保护气体气氛和/或活性气体气氛的器件(4， 14)构造为气体 扩散器(4， 14)。
10. 如权利要求9的设备(1)，其特征在于，该气体扩散器(4， 14)构造成穿孔的管(4， 14)。
11. 如权利要求1至10之一的设备(1)，其特征在于，防护罩 (8)这样构造，使得形成的第一组分保护气体气氛流基本上平行于钎焊波(10， 11)的表面延伸。
12. 用于工件(2)的波钎焊的方法，其中使要承受钎焊处理的工 件(2)沿一确定轨道运动到至少一个在焊料贮备器(9)上方产生的 钎焊波(10， 11)上面，其中，在焊料贮备器(9)上方在很大程度排 除氧气的情况下形成第一组分的保护气体气氛和/或活性气体气氛，引 入的保护气体和/或活性气体以及至少作为钎焊区主要部分的焊料贮备 器(9)和钎焊波(10， 11)被一个防护罩(8)至少部分地这样隔离 并且工件(2)的轨道被这样引导，使得工件(2)的至少一部分至少 与钎焊波(10， 11)的一部分接触，其特征在于，工件(2)除了被防 护罩(8)包围的钎焊区(15)去至少还通过一个另外的区(5， 6)， 其中，防护罩(8)和至少一个另外的区(5， 6)通过壳体(3)与周 围环境隔离并且将一个第二组分的保护气体气氛和/或活性气体气氛引 入到壳体(3)中，由此工件相继通过不同组分的保护气体气氛和/或活 性气体气氛，其中，第一组分的保护气体气氛和/或活性气体气氛被第 二组分的保护气体气氛和/或活性气体气氛包围。
13. 如权利要求12的方法，其特征在于，工件(2)在钎焊过程 之前通过一个另外的区(5)，在该区中将工件(2)预热。
14. 如权利要求12或13的方法，其特征在于，工件(2)在钎焊 过程之后通过一个另外的区(6)，在该区中将工件(2)冷却。
15. 如权利要求12至14之一的方法，其特征在于， 一个或多个 所述另外的区(5， 6)及其保护气体气氛和/或活性气体气氛各借助一 个自己的防护罩隔离。
16. 如权利要求12至15之一的方法，其特征在于，基本上平行 于钎焊波(10， 11)的表面引导在引入时形成的第一组分保护气体气 氛和/或活性气体气氛流。
17. 如权利要求12至16之一的方法，其特征在于，作为保护气 体气氛和/或活性气体气氛使用惰性气体或惰性气体混合物，尤其是氮 气或含氮的惰性气体混合物。
18. 如权利要求12至17之一的方法，其特征在于，使用一种第 一组分的保护气体气氛，该保护气体气氛含有有毒的和/或可燃的气体， 尤其是氢气。
19. 如权利要求12至18之一的方法，其特征在于，使用一种添 加有液态的和/或气态的焊剂的第一组分保护气体气氛和域活性气体 气氛。
20. 如权利要求12至19之一的方法，其特征在于，使用一种第 二组分保护气体气氛和/或活性气体气氛，该气体气氛比第一组分保护 气体气氛含有较低的惰性气体份量。
21. 如权利要求12至20之一的方法，其特征在于，控制和/或调 节保护气体气氛和/或活性气体气氛的组分。
22. 如权利要求12至21之一的方法，其特征在于，单个地调整 和/或调节每个单个保护气体气氛和/或活性气体气氛的组分。
23. 如权利要求12至22之一的方法，其特征在于，通过一个上 级的控制和/或调节装置调整和/或调节保护气体气氛和/或活性气体气 氛的组分，该装置按照预先确定的相互关系使各个组分彼此协调。
全文摘要
用于工件(2)的波钎焊的设备(1)，第一组分保护气体气氛在排除氧的情况下位于焊料贮备器(9)上方，设置有用于引入保护气体的器件(14)及防护罩(8)，防护罩(8)罩住钎焊区(15)主要部分，工件(2)的至少一部分至少与钎焊波(10，11)的一部分接触，除钎焊区(15)外附加设置另外的区(5，6)，工件(2)在钎焊处理之前或之后至少短时位于该区中，壳体(3)包围防护罩(8)和另外的区(5，6)，设置有用于将第二组分保护气体气氛和/或活性气体气氛引入壳体(3)中的器件(4)，防护罩(8)包围第一组分保护气体气氛，第二组分保护气体气氛包围防护罩(8)，壳体(3)包围防护罩(8)和第二组分保护气体气氛。
文档编号B23K3/08GK101121215SQ20071014644
公开日2008年2月13日 申请日期2007年5月23日 优先权日2006年5月23日
发明者M·约翰, W·恩斯特 申请人:林德股份公司