气罩波动焊接的制作方法

专利名称：气罩波动焊接的制作方法
技术领域：
本发明涉及印刷电路板等零件的波动焊接，具体来说，涉及可湿性金属表面的焊料涂覆或在焊料波中将电路板上的至少两个可湿性金属表面接合起来，其中，焊料波用一种减少氧气的气氛覆盖起来。
现在，印刷电路板，电路板和其它零件具有较小的有待涂覆焊料和接合的可湿性表面。鉴于过去使用助焊剂从上述表面除去氧化物，人们已经发现，如果焊接是在惰性气体或除去氧气的保护气氛中进行的，那么也可以不必使用助焊剂。在本申请中，术语“惰性”用于包括氮气的气体。另外，在惰性气氛中，在焊料表面不会形成焊渣和其它氧化物。过去，焊渣和氧化物颗粒在焊缝中往往引起漏焊，跳接或出现其它缺陷。
美国专利5，048，746号中公开了一种无助焊剂焊接用的隧道。美国专利5，044，542号中描述了气体保护波动焊接。在这两个专利中，焊料都是在保护气体的环境中施加于零件之上的。保护气体可从是惰性气体或除去氧气的还原气体。在除去氧气的气氛中焊接的优点是众所周知的。
美国专利3，705，457号和美国专利申请549，603号中都公开了对气刀喷嘴的使用情况。美国专利4，402，448号，4，679，720号和4，995，411号都公开了用于清理印刷电路板导体表面的气刀喷嘴。
过去使用助焊剂的问题之一是，在焊料涂覆后助焊剂本身在涂覆焊料的表面上沉积或残留，在焊接之后一般必须清除这种残留。但是助焊剂技术已获改进，现在可以使用有时称为“无需清理”的助焊剂，这种助焊剂没有残留，焊料涂覆后不需清理涂覆焊料的表面。术语“无需清理”助焊剂适用于留下少许焊料残留的助焊剂，这种残留一般是非腐蚀性和非导电性的。无需清理的助焊剂的一实例含有极少或不含卤化物，另一实施是溶解在乙醇或异丙醇溶剂中的非腐蚀性和非导电性的有机酸。还有一实例是常用的RMA(美国无线制造商协会)助焊剂，这是一种由松脂如枞酸，活化剂如二乙氨盐酸化物(diethylamine hydrochloride)和溶剂如酒精组成的混合物。
在一种溶剂如乙醇或异丙醇中添加少量己二酸形成一种无需清理的助焊剂。另外，人们知道，含有10至1000ppm的三价磷的低焊渣焊料在暴露于空气的焊料罐中可减少焊渣的形成。通过利用低焊渣焊料，人们发现在涂覆焊料的过程中用来覆盖焊料波的保护气体无需从气氛中除去全部氧气。当保护气体中含有大约5%氧成分时，用低焊渣料可以获得满意的焊料涂覆。在某些情况下，大于5%的氧含量也可取得满意的效果。这样可以大大降低保护气体的成本，从而节省了焊接工艺的费用。
在本发明中已发现，利用一个盖、罩或类似装置至少部分地盖住焊料库并从内部覆盖以保护气体，人们可以把从焊料来的并包围电路板等零件的空气减少到几乎查觉不到的量。因此，等待焊料涂覆的可湿性表面，如线径，垫片，线路板上插入销的金属化孔可基本上与空气隔绝。另外，在罩下的焊料表面以及焊料波表面也与空气隔开，从而避免在焊料波上形成焊渣，在许多情况下，在焊料涂覆步骤中可消除必须使用助焊剂的必要性。
本发明的目的在于提供一种至少部分盖住焊料库并从焊料库内部用保护气体覆盖焊料波的气罩。每个焊料波使用一个，最好使用两个或更多的焊料喷嘴，具有其独立的波高控制和保护气体控制。若干窄焊料波比一个大的焊料波更容易覆盖保护气体。在气罩内或焊料库外可设置能够调节和加热的气刀。气刀根据所要进行的具体用途而提供热空气或热气体，以便除去在已涂覆焊料的零件上过多的焊料。
在本发明的一个实施例中，设有一个罩板住整个焊料库，不仅覆盖焊料波也覆盖焊料库的气罩，因此，基本完全避免了空气与焊料表面的接触。使用气罩，只有很小空间保持与空气完全隔开，这是一种比用隧道，护罩等装置包围焊料波更为简单的技术方案。已经发现在焊料库上，覆盖焊料波的氧气含量被减少，这将在实施例部分中描述。
由于利用了在气罩下较小的空间，用来覆盖焊料波，故使用很少的气体，因此从一方面降低了焊接的费用。
在本发明的一个实施例中，使用氮气环境，在覆盖焊料库的气罩上设有一检查板，可以看到焊料有银色反射面，其上无焊渣或其它氧化物形成。另外，对具有金属化孔的印刷线路板的试验表明焊料很好地透入孔中，在金属化表面焊料有良好的浸润。
本发明提供了一种波焊零件的装置，具有适于容纳熔化的焊料的焊料库，并具有至少一个从焊料库伸出的焊波喷嘴;用于从焊波喷嘴形成焊料波的泵装置;用于盖住至少一部分焊料库具有一条纵槽供焊料波穿过的气罩装置，向气罩装置下供应压缩气体的供气装置以及移送零件的输送装置，上述供气装置呈排气管的形式，这些排气管在气罩装置下方在焊料波的两侧延伸，上述输送装置以气罩装置上的预定路径移送零件，从而保证零件的至少一部分通过焊料波。
本发明也提供一种波焊零件的方法，该方法具有以下步骤从焊料库上方的焊料喷嘴中喷出焊料波，通过气罩装置上的一条槽;在气罩装置下焊料两则设有惰性气源，在焊料波两侧从槽中通过并覆盖焊料波;使零件通过气罩装置上的方的一条预定的路径，在惰性气体覆盖时使零件的至少一部分通过焊料波。
在本发明的波焊零件方法的另一实施例中，具有下述步骤从盛有焊料的焊料库上方的焊料喷嘴中喷出焊料波，通过焊料库上方的气罩装置上的一条槽;在气罩装置之下提供保护气体，在焊料波两侧从槽中通过并覆盖焊料波;使零件通过气罩装置上方的一条预定的路径，在保护气体覆盖时使零件的至少一部分通过焊料波;以及在零件通过焊料波通过后，从气刀中喷射线性气流以便从零件上涂去多余的焊料。
在本发明的波焊零件方法的另一实施例中，具有下述步骤从盛有低焊渣焊料的焊料库上方的焊料喷嘴中喷出焊料波，通过焊料库上方的气罩装置上的一条槽;在气罩装置之下提供含氧量为1ppm至50，000ppm(5%)的氮气保护气体，在焊料波两侧从槽中通过并覆盖焊料波;以及使零件通过气罩装置上方的一条预定的路径，在保护气体覆盖时使零件的至少一部分通过焊料波。
在本发明的波焊零件的装置的一个实施例中，该波焊零件的装置具有适于盛放熔化的焊料且装有从中伸出的至少一个焊料波喷嘴的焊料库，从喷嘴中形成焊料波的泵装置;用于盖住焊料库的至少一部分且具有一纵槽供焊料波通过的气罩装置;用于向气罩装置下送压缩气体的供气装置，气体可以在焊料波两侧向上通过纵槽，所送气体覆盖焊料波;用于沿气罩装置上方的一条预定路径移动零件的输送装置，保证零件的至少一部分通过焊料波;以及设置有气刀装置在焊料波之后将线性气流喷射到零件上以便吹掉多余的焊料。
在另一实施例中，提供了一种用于焊料库的盖，具有至少一个焊料波喷嘴和从喷嘴形成焊料波的装置，这个盖具有一个包围喷嘴的气罩装置，它有裙围向下延伸至低于焊料库中焊料面的高度，该气罩装置具有至少一条配合在焊料波上方的槽，并在焊料波两侧提供纵向间隙;气罩装置之下，槽两侧的气体扩散装置，适用于使气体能在焊料波两侧向上通过纵向间隙;以及在气罩装置之外临近于焊料波喷嘴的气刀装置，用来在焊料波之后喷出线性气流。
现在对照以下


本发明的实施例。
图1所示剖视图穿过具有一个焊料波喷嘴的焊料库，示出按照本发明一实施例的罩板布置;
图2所示剖视图穿过具有两个焊料波喷嘴的焊料库，一罩板在焊料库上方延伸，上面带有焊料波通过的槽;
图3所示剖视图穿过具有两个焊料波的焊料库，在焊料库上方有一罩板，在一隧道内有一水平输送装置，隧道有预热在输送装置上通过焊料波的零件的预热元件;
图4所示剖视图穿过一焊料波，表示气刀喷嘴在焊料波两侧将气流射入槽中;
图5所示剖视图表示具有气罩的焊料波，在气罩内有气体扩散装置;
图6所示立体图中，虚线所示托盘位于两焊料波的罩板上方;
图7是沿图6中7-7线的剖视图;
图8是两焊料波的罩板的另一实施例的剖视图;
图8a是类似于图8所示罩极的另一罩板实施例的剖视图;
图9所示剖视图穿过具有两个中空焊料波喷嘴的焊料库，一罩板在焊料库上方延伸，焊料库具有焊料波通过的槽;
图10所示剖视图表示另一种中空焊料波喷嘴和一罩板;
图11所示剖视图穿过具有类似于图1所示的一个焊料波喷嘴的焊料库，在罩板顶面上设有扩散装置提供横过焊料波表面的层流;
图12所示的示意侧视图，表示一输送装置将零件基本水平地送过助焊剂装置和预热器上方，通过两个气罩焊料波，并经过气刀从零件上清除多余的焊料;
图13所示部分剖视图表示在焊料库上方的两个带气罩的焊料波，在第二焊料波之后的气罩的一端上设有一气刀，输送装置是向上倾斜的;
图14是图1的侧视图，带有一个在助焊剂装置和预热器上方的外壳;
图15是图1的侧视图，带有只在焊料库上方的外壳;
图16是图1的侧视图，带有助焊剂装置，预热器和焊料库上方的外壳;
图17所示部分剖视图表示按照本发明另一实施例的气罩焊料波，焊料波是流线形的，在输入和输出侧基本具有均流;
图18所示部分剖视图表示按照本发明第四种实施例的两个带有气罩的焊料波;
图19所示部分剖视图表示按照本发明又一个实施例的两个带有气罩的焊料波;
图20所示部分剖视图表示按照本发明另一实施例的具有气刀的带气罩的焊料波;
图21所示部分剖视图表示类似图8所示的两个焊料波，每个焊料波上有一罩;
图22所示部分剖视图表示两个焊料波，在第二焊料波后有一气刀，在气刀和气罩之间有一挠性密封活叶。
如图1所示，一焊料库10由一支架12支承，支架12连接于螺丝千斤顶14，螺丝千斤顶14具有的螺丝16可转动降下、升起焊料库10。图中所示焊料库处于波焊位置，维修时可以被降下。
在焊料库10中，一焊料喷嘴18向上伸出焊料面，泵20向上泵送焊料形成焊料波22。图中所示焊料波22类似美国专利3，921，888号所示的焊料波，提供平稳的，非湍流的层流。图中一零件如印刷电路24板通过一输送路径26，因此，电路板24的至少一部分通过焊料波22。在某些情况下，焊料波只接触电路板24的底面，但是，通过改变泵的流量或通过升、降焊料库10可以调整焊料波的高度，以适应不同的焊接要求。
喷嘴18中的一块振动板28装在一根连接于振动器32的杆30上，以便在印刷电路板24通过焊料波22时，使焊料波22产生振动或振荡。这种振动装置公开了美国专利4，684，056号中。这种振动或振荡有助于注入或透入电路极24上的小孔。邻近焊料罩的间隙和角落以及普通装置难于用焊料浸润的其它区域也可被焊料浸润。
如图所示，一罩板24盖在焊料库10的上方，并且绕罩板周边具有裙围36伸入焊料库10的焊料中以形成密封，这样在罩板34之下形成一包容空间。托架38在焊料库的各侧支承着罩板34。罩板34上有一纵槽40沿焊料波延伸并有一个供焊料波喷出的孔。沿纵槽40边缘的唇部42形成一曲面边缘。唇部42并非总是必要的，如后面的附图所示。在焊料波22的下游侧，设有一滑动节流板44以减小临近焊料波下游侧的间隙的尺寸。在某些焊料波中，槽40围绕端部也绕侧边延伸。如需要可以提供气体以保证在端部有气体流出以覆盖端部也覆盖焊料波的侧面。
如图所示，气管46在罩板34之下位于焊料波24的两侧。气管46可以是气体扩散装置，也可以是带有许多孔的管道。气管46的位置要尽可能地靠近焊料波，在某些实例中，焊料可以触及甚至流过气管46。通过气管46输送气体，气体在焊料波22的每侧向上通过槽42，因此包围或覆盖了焊料波22。当电路板24通过焊料波时，电路板构成一反应壁，气体不仅覆盖焊料波，而且也形成了包围通过焊料波的电路板24或零件的气罩。在本实施例中，气体气氛不仅覆盖了罩板34中的焊料库的表面，而且也覆盖了焊料波表面，并形成了覆盖在通过焊料波22之上的电路板或其它零件的气罩。
用于覆盖焊料波的气体种类可以是氮气等惰性气体，可以使用保护气体，处理气体，或还原气体，在各种情况下都要除去氧气以保证可靠的焊接，含氧量最好要尽可能地少。气体中可包括添加剂以便在可湿性金属表面涂覆焊料，或以便接合至少两个可湿性金属表面。
低焊渣焊料含有的磷浓度一般大约为10至1000ppm。低焊渣焊料的一个实例是由阿尔法金属公司(AlphaMetals)出售的HIFLO Alloy63/37(商标)。当在减少氧含量的气氛中使用这种焊料时，可以发现不再出现焊料跳接或焊料在金属化表面上过度沉积的现象，或至少减轻了上述现象。另外，过去为了减少焊渣，必须使用纯氮气气氛，现在不再有这样的要求，10，000ppm(5%)以下含氧量即可满足减少焊渣的需要，而且还可消除或至少减轻跳接和焊料过度沉积的现象。当在保护气体中氧气减少到5%或更少时，使用低焊渣焊料即可减少焊渣的形成。因此，使用低焊渣焊料即可消除使用高纯度氮气或更昂贵的惰性气体如氩气来保护焊料波的需要。由于可使用含氧量稍高的氮气或其它惰性气体，因而可减少气体成本。纯氮气是昂贵的，而较低纯度的氮气则要便宜得多。氮气可以使用薄膜技术生产。这种工艺会留下一些氧成分，但一般要少于10，000ppm(5%)，这已能满足本发明的使用要求。保护气体，首选的是氮气的含氧量最好在1至10，000ppm(5%)的范围内，在一具体的推荐实施例中含氧量为10至1，000ppm。
虽然图1示出一种非湍流焊料波，但也可使用其它种类的焊料波。例如，可以设置与输送通道中的输送装置的运动同向或逆向流动的单向中空喷射波，用本说明书所述的方式可以覆盖一个或多个焊料波。可以有两个同种或不同种的焊料波，如湍流波，非湍流波，层流波或中空波，但又不局限于这些焊料波。图2所示实施例具有两个焊料波，第一个是湍流焊料波50，随后的是如图1所示的一非湍流的平稳层流焊料波22。在图2所示实施例中，为两焊料波22和50设置两条槽40。图中电路板24的输送路径26是倾斜的，但是在其它实施例中，输送路径也可以是水平的，如图3所示。在图中，在罩板34下方，分别在两焊料波22和50的两侧均有气管446。在气管下设有挡板52以保证大部分气体的流向是流过靠近焊料波22和50的槽40，从而覆盖焊料波。虽然图中气管46设于焊料波的两侧，但是在另一实施例中，气体以充足的量流向罩板之下的空间，以便保证在该空间中没有遗存空气，且气体是在焊料波两侧从槽40流出。
图3表示另一种实施例，其中一护罩，外壳，或称隧道54内有一水平的输送路径26。在隧道54的进口和出口有幕56(气幕或活叶)，在隧道54内设有加热器58以预热通过输送通道26零件。虽然图中所示输送路径26是水平的，但在运行方向上也可以是向上倾斜的。隧道54内可含有惰性氧气或保护气氛，可与焊料库10中焊料上方罩板34下方的气氛相同或不同。管46仍提供覆盖焊料波22和50且与通过焊料波的板24反应的一种气体。图3中画出加热器58说明，在外壳的和受控的气氛中可以进行预热。在另一实施例中，在焊接之前可有一助焊剂装置，或者在焊接之前可进行其它处理。
在图4所示实施例中，在焊料波22两侧有气刀喷嘴60，在焊料波22两侧向槽40喷出气流。在罩板3和焊料库10的侧壁顶面间设有密封装置61。在本实施例中，没有图1，2和3中那种裙围36，而是在焊料库10边缘设有密封。在图3所示的那种在焊料库上方设有隧道54的情况中，绕焊料库边缘可设置裙围36以替代密封装置62。
在图5所示的另一个实施例中，气罩62包围着焊料波22。这里使用“气罩”这个术语以区别于“罩板”。气罩一般包围着焊料波和与其临近的焊料库区域。在本说明书中气罩是罩板的一种。气体扩散装置或气管46在气罩62中提供气体，气罩62具有向下伸入焊料库10的焊料面之下的裙围。气流在焊料波两侧在槽40中向上以覆盖焊料波。如果在气罩62和焊料波端之间设有间隙，气体则在间隙中流动。
图6和7所示为适于具有两焊料波的焊接机的罩板。罩板34具有绕四边延伸的裙围36，并为焊料波设有两条槽40，绕槽40的外围缘设有周缘64，但内周缘上不设周缘64。罩板与托盘66分开但与托盘66配合，托盘66在两端肯向上延伸的侧板68。侧板68上有槽70用于连接，例如连接于焊接机的输送装置支架(未画)。槽70使托盘66可作有限的垂直运动，因此，罩板34要考虑到需要时对焊料库10的高度调节。当焊料库10及其上的罩板34为维修而降下时，托盘66仍保持在与输送装置支架相连的位置。周缘64用作使罩板定位的导向装置，从而使罩板当焊料库10向焊接位置上升时与托盘66相配合。
图中每条气管46具有各自的阀门72，因此，每条气管的气流可分别得到控制。岐管74向各气管46供气。
在图8所示的盖板的另一个实施例中，第一中间裙围设于两条槽40之间的条带之下。另一中间裙围设于78设于第二焊料波下游的气管46附近，在中间裙围78和端部裙围36的罩板34有一系列孔80通向通道82，通道82是由顶盖84安装于周缘64而形成的。通道82使气体可基本水平地流向下游焊料波以喷出气流。因此有两股气流形成，一股是通过焊料波侧面的气管46形成的，而另一股是通过通道82形成的。由于提供了基本水平的气充，因而改进了对某些焊料波的覆盖。由于至各气管46的供气都使用了阀门72，因而在焊料波的两侧通过不同的缝可布置不同的气流，从而保证对焊料波的满意覆盖并唯与通过焊料波的电路板的满意反应。
图8A所示另一实施例与图8所示实施例相似，其中，抬高顶板84而形成一条较宽的通道82，气体可向两个方向流动。已经发现，当气流如图8所示只以单向流动时，沿顶板84底面携入的空气会被吸入气流中。由于使气体可沿通道82内两个方向逸出，较少的空气吸入向焊料波提供的气流中。这就大大地减少了焊料波周围的空气，形成洁净的无氧化物生成的焊接。
如图9所示，两个中空的焊料波90从装入烟筒94的中空焊料波喷嘴92相对而喷出。喷嘴92是可更换的，以便装上具有不同喷射角和不同尺寸喷口的喷嘴。喷口可以是成排的许多圆孔，也可以是一条缝隙。
罩板34在焊料库表面延伸并具有向下伸入焊料的裙围36。在罩板34上为两个中空焊料波90设有两条槽40。在另一实施例中可考虑设置在两条槽之间的中间裙围用作第二罩。临近槽的侧面设有带斜缘96的滑动节流板44，螺钉98将节流板44固定在位。节流板44的位置可以刚刚离开焊料波，也可以为焊料波的不同流量和角度进行调节。
在焊料波90的每一侧的罩板34之下设有气管46，最好是设有气体扩散器。在另一实施例中，虽然不总是这样要求，但是气管放置在焊料波之下，因此，气体可覆盖焊料波的所有侧面。一隔板100位于两焊料波90之间，向上延伸至罩板34。气管46放置在隔板100的每一侧，因此，向每个焊料波可提供不同的气流。
图10所示为单个中空焊料波而设置的罩板的另一实施例。罩板具有倾斜的唇边102，唇边102延伸至焊料波每端的连续罩板104。因此，从罩板上切成槽40而没以节流极44。在焊料波90之下的气管46A的上方设有一块单独的弯曲罩板106。罩板106保证使气流偏转至焊料库的暴露表面及焊料波的下表面。
图1所示焊料波22与美国专利3，921，888号所公开的焊料波相似，而在图11所示的实施例中，在焊料波22的下游，罩板34的上方设有一单独的气体扩散装置110。扩散装置110内具有三个扩散器112和一系列基本平行的平叶片114，叶片114从外壳116延伸。惰性气体，最好是氮气从扩散器112中排出，沿叶片114流动以形成气体的层流，该层流由罩板34之下排出的气体所携带。如图所示，叶片114基平为水平的，而输送路径26是向上倾斜的。在另一实施例中，输送路径是水平的，叶片114既可是水平的，也可是倾斜的，以便保证从扩散装置110来的层流携带从罩板34之下来的气体层流，并用气体层流覆盖焊料波。
如图所示，零件，最好是电路板244在输送路径26上基本水平地送过助焊剂装置118，以便将助焊剂施加到准备涂覆焊料或接合的可湿性金属化表面。助焊剂可以是无需清理的助焊剂，在焊接后，这种助焊剂留下很少的非腐蚀性和非导电性的残留物，这样在焊接后就无需在表面清除助焊剂残留。在某些情况下使用其它种类的助焊剂，并使用清除剂溶液在焊接后从涂覆焊料的表面清除助焊剂。一种无需清除的助焊剂包括重量占38%的己二酸。其它种类的无需清理的助焊剂目前在市场上很容易买到。
施加助焊剂步骤只是在氧气含量减少的环境下进行的某些种类的焊接才是必需的，在施加助焊剂步骤之后，在零件24在输送路径26上经过加热阶段。预热器120将零件24加热至焊接所要求的温度。在一种实施例中，施加助焊剂和预热阶段是在空气中进行的，但是，在其它实施例中，预热和加助焊剂阶段是分别或一块儿在减少氧含量的保护气氛中进行的，以便防止待焊表面氧化。
在一种实施例中，焊料库10中的焊料是低焊渣焊料，但是在其它实施例中，有了保护气体就可使用普通焊料而不生成焊渣。如图所示，前后设置的两个焊料波22A和22B都是湍流焊料波，其中使用另一个泵20将焊料向上泵过喷嘴18。焊料泵20是可调的以便调节料波22A和22B的高度。
图12所示的两个湍流焊料波是从窄喷嘴喷出的小焊料波，易于控制。两个泵20可以调节以控制用于不同待焊零件24的焊料波22A和22B的高度。通过使零件24在输送路径26上定位于所需要的高度，即可调整零件24在焊料波22A和22B上方的高度。
气罩或罩板34与前面附图所示相似，设置于焊料库10的上方，留有槽40供焊料波通过。槽40使其边缘和焊料波22A和22B之间留有间隙，气体扩散器446设置在罩板34之下焊料波的两侧，因此，在罩板之下焊料库10的焊料面之上的空间完全地覆盖有保护气体。上述间隙提供了足够的保护气体流来覆盖焊料波的侧面，同时防止空气进入罩板。上述间隙的尺寸最好不要宽于保护气体以尽可能低的流量又提供必要的覆盖所必需的大小。在焊料波22A和22B两侧的间隙中，通过槽40逸出一些气体。气体是保护气体，含氧量最好小于5%。在一推荐实施例中，气体是氮气，覆盖焊料库10中的焊料，当零件24通过焊料波时也覆盖焊料波的两侧。
罩板34在各侧都具有向下伸入焊料库10中的焊料中的裙围36。在罩板34中间的隔板也向下伸入焊料中的隔板100，因此形成两个分隔的空间，每个焊料波一个空间。这样就可以分别控制进入两个空间的气流。在一种情况中，在两空间之一中可以有较高的气压或较大的流量。
当零件或电路板24穿过焊料波22A和22B后，气刀122，最好是美国专利4，679，720号或4，995，411号所公开的那种气刀将线性气流射向零件24的下表面以吹去任何多余的焊料。气刀可以被加热，或者也可以加热进入气刀的气体。另外，气刀122的位置可在垂直和水平和方向调整，可以转动气刀，使气体以不同的角度喷射出来。这样就可以为不同种类和尺寸的零件或电路板24做出调整。所用气体可以是减少氧气含量的保护气体，或者，做为替代也可使用空气。
在图13所示另一种实施例中，输送路径26是向上倾斜的。图中画出不同种类的焊料波22A和22B，其中第一焊料被22A是湍流焊料波，而第二个焊料波22B是美国专利3，921，888号所公开的那种非湍流的，平稳的层流焊料波。
可以设置一个，二个或多个焊料波，这些焊料波可具有各种波型湍流型，流线型，中空型或不同型的组合。波型并不局限于上面列出的那些。
如图所示，气刀122安装在第二焊料波22B之后的罩板34上，向上伸出以保证线性气流当零件经过时射向其下表面。从零件上吹掉的焊料可以返回焊料库。
罩板34连同气刀122可以构成更换件的一部分以便安装在现有的焊料波装置上。罩板34可装配在焊库10的上方，设有与焊料波(一个或多个)相配合的长槽40。虽然图中画出两个焊料波但是如果需要可以使用两个以上的焊料波，或者可以使用一个焊料波。
图14所示的外壳或隧道124当零件或电路板124送过助焊剂装置118和预热器120时包围着输送路径26。设有进口幕126和出口幕128以限制气体从隧道124中逸出，从而在隧道124中维持保持气氛。图15所示的外壳或护罩130位于焊料库10的上方，只是没有气刀。图16所示延伸式隧道132在从助焊剂装置118经预热器120至焊料库10的输送路径26上方延伸。隧道132也紧随焊料库10之后的气刀122上方延伸。
图17所示是一种不同的焊料喷嘴布置18，其上带有在喷嘴两侧的导板134，焊料波呈平稳的流线型在喷嘴18两侧回落，并由导板134引导落入焊料库。这种焊料波有时限定为一种双向焊料波。
临近于槽40，在罩板34上装有可调板条136，以便适应不同的焊料波高度而改变间隙。在一种实施例中还可以升高或降低输送装置或焊料库，以便可以改变焊料波和输送路径26之间的距离。
供送保护气体，最好是氮气的扩散装置46可以用有孔管替代。当没有电路板存在接受保护时，几乎同时可关闭保护气体的供应。保护气体的这种间断性使用可以减少气体的消耗。
图18所示的焊料波装置与图17所示相似，具有一端流的第一焊料波22A和一平稳流线型双向的第二焊料波。输送路径26是倾斜的，但在另一种实施例中也可以基本上是水平的。按照美国专利4，684，056(再颁专利Re33，197号)，通过杆140连接于振动器142的一块振动板138向焊料波提供振动。
双向焊料波22B具有平稳的焊料顶面，当零件或电路板24通过焊料波时，保护气体通过焊料波两侧的间隙，保护焊料波22B，罩板34和电路板24之间的空间。
图17所示的实施例具有连接于焊料库10侧面上的罩板34，而在图18所示实施例中，罩板34具有向下伸入焊料中的裙围36以形成一种密封，并保护在罩板之下的空间可被密封以防止空气进入保护气氛。
在图19中，在焊料库10上方设有外壳132密封住焊料库10的上缘。外壳132或称隧道中含有保护气体，保护气体从罩板34A和34B之下向上通过槽40。在图示实施例中，第一罩板34A包围第一焊料波22A，第二罩板34B包围第二焊料波22B。分开的罩板可以分别提供保护气体。罩板顶面是平的以便封盖住保护气体。
图20所示的双向焊料波22带有一气刀122，在罩板34之下设置在焊料波的出口侧，从而使气体穿过槽40以便覆盖焊料波。当一电路板24正通过焊料波时，气刀射出气体(可以是保护气体，在某些情况下也可以是空气)来覆盖电路板离开焊料波处的空间，从而保护带有新焊表面的电路板和焊料波。
虽然图19所示的外壳132设置于两个焊料波的上方，但在图21中，两分开的顶罩144设置在罩板34A和34B及焊料波22A和22B的上方，顶罩144并不延伸于罩板34A和34B的全长上。顶罩144有助于封盖住通过槽40向上涌出的保护气体，从而减少了在焊料波顶部的氧化物的生成。顶罩144最好是玻璃的以便观察焊料波，侧壁146的高度可以调整，由挠性材料制成，发挥幕的作用。当电路板在输送路径26上输送时，侧壁146可向侧面推起。
图中的输送路径是向上倾斜的，但在另一实施例中也可以是基本水平的。第二焊料被22B是双向焊料波，带有导板134的喷嘴18在垂向上是可调的以例调整焊料波高度。借助焊料泵20可以调整焊料波流量，综合变化焊料波高度和焊料波流量，也可调整输送路径26的倾斜度。
在图22所示的实施例中，电路板24支承在输送路径26上的支爪150上。一气刀122放置在焊料波22B的出口侧，并可以摆动以调整从气刀122喷出的气流方向。一橡胶制成的密封活叶152连接于罩板34的侧壁，该侧壁向下延伸至焊料库中的裙围36。密封活叶是由适当的挠性材料制成的，因此气刀可摆动至适当位置以选择气流的方向，并防止从罩板34B之下射向气刀122的下游。
对于上述各实施例可以做出各种变化，而并不超出本发明的由权利要求书所限定的范围。
权利要求
1.对零件进行波焊的装置，具有一个焊料库，适于容纳熔融的焊料，并具有至少一个从焊料中突出的焊料波喷嘴；从所述喷嘴中形成焊料波的泵；罩板装置，用于覆盖焊料波的至少一部分，具有至少一条供焊料波从中通过的纵槽；供送装置，用于向罩板装置下供送加压气体，其形式是在罩板装置内，纵槽之下，焊料波两侧延伸的排气管，气体可在焊料波两侧向上通过纵槽，并在焊料波上方形成气体覆盖，以及输送装置，用于在罩板装置上预定的路径中运送零件，保证零件的至少一部分通过焊料波。
2.按照权利要求1所述的波焊装置，其特征在于所述罩板装置具有在焊料库上方延伸的罩板，在罩板边缘具有裙围向下伸入到焊料库中焊料面之下。
3.按照权利要求1所述的波焊装置，其特征在于所述罩板装置具有一罩板，罩板在纵槽两侧具有高起的唇边。
4.按照权利要求1所述的波焊装置，其特征在于所述供送加压气体的供送装置包括气体扩散装置，气体扩散装置在罩板装置中，在纵槽之下，在焊料波两侧延伸。
5.按照权利要求1所述的波焊装置，其特征在于从所述焊料库中伸出两个焊料波喷嘴，一喷嘴提供湍流焊料波，另一喷嘴提供非湍流焊料波，罩板装置为每一焊料波设有纵槽。
6.按照权利要求1所述的波焊装置，其特征在于所述输送装置使零件沿基本水平的路径移动。
7.按照权利要求1所述的波焊装置，其特征在于所述输送装置使零件沿向上倾斜的路径移动。
8.按照权利要求1所述的波焊装置，其特征在于还包括一隧道装置，所述输送装置通过所述隧道装置使零件沿一预定的路径移动。
9.一种对零件进行波焊的装置，具有一个焊料库，适于容纳某种熔融的焊料，具有至少一个从其中伸出的焊料波喷嘴;从所述喷嘴中形成焊料波的泵;包围所述喷嘴的气罩装置，具有向下伸入焊料库中焊料面之下的裙围，所述气罩装置在焊料波两侧形成纵向间隙;用于在气罩装置中供送加压气体的供送装置，其形式是在气罩装置中，纵向间隙之下，在焊料波两侧延伸的排气管，气体可在焊料波两侧向上通过纵向间隙;以及输送装置，用于在气罩装置上方沿预定的路径输送零件，保证零件的至少一部分通过焊料波。
10.一种用于焊料库的罩板，所述焊料库具有至少一个焊料波喷嘴和形成从所述喷嘴喷出焊料波的装置，所述罩板具有包围所述喷嘴的气罩装置，所述气罩装置具有向下伸入焊料库中焊料面之下的裙围，所述气罩装置具有至少一条在焊料波上方的槽，并在焊料波两侧形成纵向间隙，以及气体扩散装置，设于气罩装置之下，所述槽的两侧，适于使气体能在焊料波的两侧向上通过所述纵向间隙。
11.对零件进行波焊的方法，包括以下步骤从焊料库上方的焊料喷嘴喷出焊料波，使其通过罩板装置上的一条槽;在焊料波两侧，在罩板装置之下供送保护气体，气体在焊料波两侧通过所述槽并覆盖焊料波，以及沿罩板装置上方一条预定路径传送零件，使零件的至少一部分通过焊料波，同时受到保护气体的覆盖。
12.对零件进行波焊的方法，包括以下步骤从装有焊料的焊料库上方的焊料喷嘴喷出至少一个焊料波，使其通过焊料库上方的罩板装置上的一条槽;在罩板装置下面供送保护气体，气体在焊料波两侧通过所述槽并覆盖焊料波;沿罩板上方的一条预定路径传送零件，使零件的至少一部分通过焊料波，同时受到保护气体的覆盖，以及在零件通过焊料波之后，从一气刀喷出一线性气流，用以清除零件上的多余焊料。
13.按照权利要求11和12所述的波焊方法，其特征在于所述保护气体是含氧气量在1ppm至50，000ppm(5%)之间的氮气。
14.按照权利要求11和12所述的波焊方法，其特征在于所述保护气体是含氧气量在10ppm至1，000ppm之间的氮气。
15.按照权利要求11-14中任一项的波焊方法，其特征在于所述保护气体是通过薄膜技术生产的氮气。
16.对零件进行波焊的方法，具有以下步骤从装有低焊渣焊料的焊料库上方的喷嘴喷出焊料波，使其通过焊料库上方的罩板装置上的一条槽;在罩板装置下供送含氧气量在1ppm至50，000ppm之间的氮气保护气体，气体在焊料波两侧通过所述槽，并覆盖焊料波，以及沿罩板装置上方的一条预定的路径传送零件，使零件的至少一部分通过焊料波，同时受到保护气体的覆盖。
17.按照权利要求16所述的波焊方法，其特征在于所述低焊渣焊料含有大约10ppm至1000ppm的三价磷。
18.对零件进行波焊的装置，具有一焊料库，适于容纳某种熔融的焊料并具有一个从中伸出的焊料喷嘴;形成从喷嘴中喷出焊料波的泵;罩板装置，用于覆盖焊料库的至少一部分，具有至少一条供焊料波通过的纵向槽;向罩板装置下面供送加压气体的供送装置，气体能从焊料波的两侧向上通过所述槽并在焊料波上提供气体覆盖;输送装置，用于沿罩板装置上方的一条预定的路径输送零件，使零件的至少一部分通过焊料波，以及气刀装置，用于在焊料波之后喷出一线性气流以吹掉多余的焊料。
19.用于焊料库的罩板，所述焊料波具有至少一个焊料波喷嘴和用来形成从所述喷嘴中喷出焊料波的装置;所述罩板具有包围喷嘴的气罩装置，所述气罩装置具有至少一条在焊料波上方并在焊料波两侧形成纵向间隙的槽;在所述槽的两侧，在所述气罩之下的气体扩散装置，适于使气体在焊料波两侧向上通过所述纵向间隙，以及临近焊料波，在气罩装置之外设置的气刀，用来在焊料波之后喷出一线性气流。
全文摘要
罩板在焊料库上方延伸并具有供焊料波向上喷出罩板的一条槽，不含氧气的气体在罩板下供送并在焊料波两侧向上流过槽以覆盖焊料波。由于在焊料表面和焊料波上含氧量减少而实现了无氧化物生成的焊接。波焊装置具有焊料库，从焊料上方喷出焊料波的喷嘴，形成焊料波的泵，和至少罩住焊料库一部分的罩板，罩板上有供焊料波穿过的纵槽。有供送不含氧的加压气体的装置，气体在焊料波两侧向上通过纵槽以覆盖焊料波，输送装置将待焊零件送过焊料波。
文档编号B23K1/08GK1074157SQ9211412
公开日1993年7月14日 申请日期1992年12月5日 优先权日1991年12月6日
发明者约翰·哈里·吉莱特, 雷蒙·约瑟夫·查特兰德, 德里克·爱德华·塞伦 申请人:伊莱克特罗弗特有限公司