专利名称：波峰焊接印制电路板的支撑装置的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及一种在波峰焊中用于支撑待焊接印制电路板的支撑装置。
背景技术：
波峰焊是印制电路板领域传统的焊接工艺，其借助于机械泵或电磁泵将熔化的焊料喷流成设计要求的焊料波峰，并使预装有电子元器件的印制电路板通过该焊料波峰，以实现元器件焊端或引脚与印制电路板焊盘之间机械与电气连接的软钎焊。波峰焊用于印制电路板装联已有20多年的历史，现已成为一种非常成熟的电子装联工艺技术。[0003] 如图1、图2所示，波峰焊设备主要包括三部分功能区域助焊剂涂敷区域102、预热区域104和波峰焊焊接区域106。在三个功能区域上方设有两条平行且恒速运行的轨道链条108，待焊接印制电路板100的两边可夹持在两平行轨道链条108上，从而以恒速与两平行轨道链条108 —起运动。随轨道链条108 —起运行的待焊接印制电路板100首先到达助焊剂涂覆区域102，在该区域内波峰焊设备通过一定方式将助焊剂均匀地涂覆在待焊接印制电路板100的整个背面上。之后，待焊接印制电路板100进入预热区域104，然后再进入波峰焊焊接区域106。波峰焊焊接区域106为一个加热锡炉IIO，如图3所示，在锡炉110内装有熔化的液态焊料112。通过旋转泵(未示出)等泵体可将液态焊料112涌向顶面，形成一个动态的焊料波峰114。在该区域，随着轨道链条108—起运行的待焊接印制电路板100的整个背面同熔化的波峰焊料114接触，当印制电路板随着轨道链条108运行脱离波峰焊料112后，印制电路板完成焊接。 波峰焊接时，锡炉的温度需要升高到245-260°C 。若锡炉的温度偏低，则液态焊料
的流动性就会变差，表面张力会增大，易造成虚焊和拉尖等疵病；若锡炉的温度偏高，则有
可能造成元器件受高温而变质损坏、加速焊料的表面氧化等问题，此外，高温还会导致印制
电路板变形和变质，从而出现中间凹、与轨道链条相连的两边高的情况。特别是，在采用无
铅焊料时，由于无铅焊料熔点比锡铅(SnPb)焊料高，波峰焊工艺中预热温度和焊接温度均
需相应升高，这就会导致无铅波峰焊的印制电路板受热变形、翘曲尤为明显。 然而，波峰焊对印制电路板的平整度有很高的要求，一般要求翘曲度要小于
0. 5mm，如果大于0. 5mm，就要对印制电路板做平整处理。尤其对于厚度只有1. 5mm左右的某
些印制电路板而言，其翘曲度要求更高，否则无法保证焊接质量。因此，如何有效防止印制
电路板受热后产生变形是本技术领域需要解决的问题。 目前可解决这个问题的技术方案主要有以下三种 (1)在待焊接印制电路板前后两边加上金属卡来减少变形。 这种方法对于窄板或者是由单片电路板组成的印制电路板效果较好，但是对于宽板或由两片以上的电路板组成的拼板，虽然可以有效地防止待焊接印制电路板前后两边附近产生热变形，但是对防止印制电路板中间的凹曲变形作用却很小。 (2)采用一条贯穿于预热区及焊接区、平行于轨道链条且位于轨道平面中心的细钢丝来防止印制电路板发生变形、翘曲。这种方法的原理是利用拉紧细钢丝的应力起到对印制电路板的支撑作用，从而防止其变形。 但是由于贯穿预热区及焊接区的轨道链条长约2-3m，由此导致细钢丝在靠近固定端处应力大，中间应力相对小的问题，而波峰焊印制电路板热变形主要发生在焊接区和预热区，这两个区均处于细钢丝中后部，因此细钢丝不能够提供足够大的应力来防止印制电路板变形、翘曲。 (3)通过改变印制电路板结构及设计来防止印制电路板过波峰焊时发生变形、翘曲。 如公开号为CN 1612669A的中国发明专利公开了一种可防止高温翘曲的印制电路板，公告号为CN1306602C的中国发明专利公开了一种可防止热变形的电路板及其制法，公开号为CN 101193498A的中国发明专利公开了一种印制电路板翘曲校正方法。[0013] 上述(3)的技术方案是通过改变印制电路板的结构及设计来防止波峰焊印制电路板变形、翘曲的，此类方案虽然对防止波峰焊印制电路板变形、翘曲效果较好，但是改变印制电路板结构及设计无疑增加了印制电路板设计成本，同时对现行的电路板材料及设计方法要求较高，这也是此类方案在业内(尤其是利润率较低的家电行业)难以广泛采用的原因。
实用新型内容有鉴于此，本实用新型的目的在于提供一种成本低廉且能够有效防止在波峰焊中印制电路板受热变形、产生翘曲的波峰焊接印制电路板的支撑装置。 为实现上述目的，本实用新型提供一种波峰焊接印制电路板的支撑装置，其设置
于波峰焊接设备中用于对印制电路板进行支撑，其中，具有底座和支撑杆，所述底座沿用于
运送所述印制电路板的轨道的方向设置于包含波峰焊焊接区域的两侧，所述支撑杆为棒状
部件，连接在底座上，对所述印制电路板在经过波峰焊焊接区域时起支撑作用。 本实用新型由于在包含波峰焊焊接区域的两侧设置了用于支撑待焊接印制电路
板的支撑杆，因此可以利用支撑杆的刚性为待焊接印制电路板提供强大的支撑力，从而能
够更加有效地防止在波峰焊中待焊接印制电路板受热后产生的变形、翘曲，而且与改变印
制电路板的设计和结构相比，成本较低。 所述支撑杆由依次相连的第一杆、第二杆和第三杆构成，其中所述第一杆和第三杆大致平行，所述第一杆与所述第二杆之间光滑圆弧连接。 本实用新型的刚性支撑杆可以由一根直杆经两次弯折而成，从而构成依次相连的
第一杆、第二杆和第三杆，并且优选将刚性支撑杆的第一杆和第二杆之间采用光滑圆弧连
接。由于设有圆弧连接，这样在将该支撑装置用在焊接阶段，因待焊接印制电路板在之前的
预热阶段即受热变形，之后在进入焊接阶段时，光滑圆弧连接结构可以缓缓地支撑待焊接
印制电路板，从而可以校正其在预热阶段产生的热变形。 优选将刚性支撑杆的第二杆与第三杆之间采用光滑圆弧连接。 当完成焊接的印制电路板离开焊接区域时，可以沿圆弧连接结构缓缓退出，从而可以避免印制电路板被碰伤。 其中第二杆与波峰焊接设备中用于运送所述印制电路板的轨道保持平行。 由于印制电路板的两边由运送轨道夹持，使用于支撑印制电路板的第二杆平行于运送轨道，这样印制电路板的底面可以紧贴第二杆，从而起到了更好的防变形、翘曲的作用。 其中第二杆与水平线之间的夹角为5。至7° 。 5°至7°是运送轨道的最佳角度，在该角度范围内，波峰焊焊接可以实现较佳的焊接质量。 所述底座包括固定杆和调节部件，所述调节部件安装在所述固定杆上，可相对于所述固定杆移动，所述支撑杆安装在所述调节部件上，可随着调节部件的移动而在所述固定杆上移动。 通过设置用于安装该印制电路板的支撑装置的固定杆，并且通过调节部件使支撑杆在固定杆上的位置可以调节，从而使该支撑装置可以适用于不同类型大小的波峰焊设备。 所述固定杆外表面设有外螺纹，所述调节部件的内部设有与所述外螺纹匹配的内螺纹，所述调节部件的外表面设有卡槽，所述第一杆和所述第三杆的下端活动连接在所述调节部件的卡槽内。 采用这样的结构，在通过调节部件调节支撑杆左右位置的同时，还不会影响支撑杆。 所述支撑杆的横截面为由矩形和半圆形构成的形状，其中半圆形的突起部分面朝所述印制电路板。 待焊接印制电路板的下表面通常形成有凹槽，本实用新型的支撑杆的上表面形成的圆弧形凸起可以保证与印制电路板下表面上的凹槽紧密贴合，使得校正翘曲的效果更加明显。所述支撑杆的横截面优选高4mm，宽2mm。[0032] 该尺寸结构为一具体实施方式
。 所述底座沿用于运送所述印制电路板的轨道的方向设置于助焊剂涂敷区域、预热区域和波峰焊焊接区域的两侧，所述支撑杆跨越助焊剂涂敷区域、预热区域和波峰焊焊接区域。 具有该结构的焊接设备在整个焊接过程中均能够有效防止印制电路板产生变形、翘曲。
图1是常用波峰焊工艺的加工流程图； 图2是常用波峰焊设备的侧视图； 图3是图2所示波峰焊设备中锡炉的立体图； 图4是安装有本实用新型的印制电路板的支撑装置的锡炉的立体图； 图5是图4中所示刚性支撑杆的具体结构图； 图6是图4所示锡炉的前视图； 图7是图6所示印制电路板的支撑装置中支撑杆处的剖视放大图； 图8为图6中调节部件的剖视图； 图9为支撑杆安装在调节部件上时的放大视图；[0044] 图10为调节部件的俯视图； 图11为沿图10中箭头所示剖切线的剖视图； 图12所示为说明波峰焊具体工艺的具体实施例的流程图。
具体实施方式下面参照附图对本实用新型的具体实施方式
进行详细说明。 需要说明的是，在本具体实施方式
中，也采用现有技术中的波峰焊设备，即包括喷涂助焊剂功能区域、预热功能区域和波峰焊焊接功能区域，参见图1至图3。在本具体实施方式
中，除在锡炉处设置印制电路板的支撑装置外，其余部分均与背景技术相同，故在此仅详细描述锡炉与印制电路板的支撑装置，而喷涂助焊剂区域、预热区域则与现有技术相同，省略说明。另外，在本具体实施方式
中，定义待焊接印制电路板运行的方向为前，反向为后。[0049] 图4是设置在波峰焊焊接功能区域内的锡炉1的立体图。如图4所示，本实施方式中使用的锡炉1具有两个喷口 湍流波喷口 2和平滑波喷口 3，且平滑波喷口 3位于湍流波喷口 2的前侧。 在锡炉1上设置有印制电路板的支撑装置。该印制电路板的支撑装置的固定杆6、6'设置在锡炉1前后侧炉壁10上。在两固定杆6、6'之间沿前后方向架设有一刚性支撑杆5，该支撑杆5安装在大致固定杆6、6'的中间位置上。在将印制电路板的支撑装置设置在锡炉1上后，其支撑杆5紧贴于湍流波喷口 2和平滑波喷口 3上。 待焊接的印制电路板4的两边由轨道链条7支撑，当经过喷涂助焊剂区域、预热区域处理后的印制电路板4进入到波峰焊焊接区域时，该印制电路板4的中部得到支撑杆5的支撑。在本具体实施方式
中，仅在用于波峰焊接的锡炉l上设置了印制电路板的支撑装置，但根据需要，也可以将该印制电路板的支撑装置贯穿整个或部分焊接设备，即贯穿喷涂焊接区域和/或预热区域。 图5是刚性支撑杆5的具体结构图。如图5所示，该支撑杆5可以采用一根不锈钢直杆经两次弯折而形成，由第一杆51、第二杆52和第三杆53构成，其中第二杆52与水平方向上的夹角优选5。至7° ，第一杆51与第三杆53大致平行，并且第一杆51和第三杆53的自由端(下端)51a、53a可分别安装在固定杆6'、6上。之所以将第二杆52设置成与水平方向上呈5。至7°的夹角，是为了能够与运送印制电路板4的轨道链条7的倾角保持一致，以确保该支撑杆5中的第二杆52能够与待焊接印制电路板4紧密贴合，从而起到更好的支撑效果。可根据轨道链条7的倾角对该角度进行调节。 在本实施方式中，如图5所示第一杆51与第二杆52之间、第二杆52与第三杆53之间均采用光滑圆弧连接。这样，一旦待焊接印制电路板4在预热阶段产生了中间下凹的热变形，那么当其进入该锡炉1时，第一杆51与第二杆52之间的圆弧连接会缓缓地将印制电路板4的中间下凹支撑起来，从而校正印制电路板4在预热阶段产生的变形。当完成焊接的印制电路板4离开焊接区域时，可以沿第二杆52与第三杆53之间的圆弧连接结构缓缓退出，从而印制电路板4可以避免被碰伤。 图6是图4所示锡炉1的前视图，图7是图6所示印制电路板的支撑装置中支撑杆5处的剖视放大图。 如图7所示，支撑杆5的横截面为由矩形和半圆形构成的形状，其中半圆形的突起部分面朝所述印制电路板4。待焊接印制电路板4中间下表面上形成的凹槽4a可以架在支撑杆5上侧的半圆形凸起上。这样当待焊接印制电路板4经过该锡炉l进行焊接时，待焊接印制电路板4可以沿着支撑杆5平缓地直线运行。在本实施方式中，支撑杆5的截面优选高4mm，宽2mm。 如图6所示，在固定杆6上设有外螺纹6a，所述支撑杆5和固定杆6之间通过调节部件8连接。图8为图6中调节部件8的剖视图，图9为支撑杆5安装在调节部件8上时的放大视图。如图8、图9所示，该调节部件8为圆筒形状，其内侧设有内螺纹8a，该内螺纹8a与固定杆6上的外螺纹6a匹配。在调节部件8的外侧开设有卡槽8b，支撑杆5的第一杆51和第三杆53的下端51a和53a卡装在该卡槽8b内。第一杆51的下端51a和第三杆53的下端53a与各自的调节部件8外侧的卡槽8b之间留有空隙，从而在将调节部件8左右调节时，调节部件8在沿螺纹左右运动的同时，可以相对支撑杆5转动。采用这样的结构，在通过调节部件8调节支撑杆5左右位置的同时，还不会影响支撑杆5。[0057] 图10为调节部件8的俯视图，图11为调节部件8的剖视图。在调解部件8上还设有轨槽8c，该轨槽8c与卡槽8b大致垂直设置，支撑杆5可通过该轨槽8c滑进卡槽8b内，从而进行安装。 在本具体实施方式
中，仅设置了一个支撑杆5，也可以根据需要设置多个支撑杆。此外，调节部件8在本实施方式中采用的是螺纹套筒结构，也可以采用其他的安装方式，或直接将支撑杆5固接在固定杆6上。 另外，固定杆6'与固定杆6的结构相同，在此省略说明。 下面说明该印制电路板的支撑装置在工作过程中所起的作用。 如图4所示，首先，待焊接的印制电路板4从波峰焊设备的左侧入口进入设备，并
由波峰焊设备的轨道链条7夹持印制电路板4的两边。轨道链条7以一个恒定速度带动待
焊接印制电路板4运行。运行的待焊接印制电路板4首先到达助焊剂涂敷区域(未示出)。
波峰焊设备通过一定方式将助焊剂均匀地涂敷在待焊接印制电路板4的整个背面；完成助
焊剂涂敷后，待焊接印制电路板4随即进入预热区域(未示出)；在预热区域，待焊接印制
电路板4的基板和元器件被加热到IO(TC _1051:，对于印制电路板基板较厚的电路板，由于
基板和元器件被逐渐加热，因此基本不会产生变形，但是对于由两片、四片或更多片印制电
路板组成的拼板而言，由于拼板面积较大，且大部分印制电路板基板材质较软，尤其对于对
印制电路板材质要求相对较低的家用电器行业印制电路板，因此在预热区域将会不可避免
地产生热变形。通过预热区域后，待焊接印制电路板4进入波峰焊焊接区域，即锡炉l进行焊接。 当待焊接印制电路板4进入波峰焊锡炉l焊接时，锡炉l温度将要升高到245°C _260°C。在此过程中待焊接印制电路板4会产生热变形，甚至由于高温使待焊接印制电路板4基板变软，由于待焊接印制电路板4元器件的重力作用，致使待焊接印制电路板4两边翘曲、中间凹陷的现象，待焊接印制电路板变形、翘曲会增加焊点漏焊等焊接缺陷的几率。 安装本印制电路板的支撑装置，即刚性支撑杆5后，该刚性支撑杆5会在整个焊接过程中为待焊接印制电路板4提供一个支撑力，从而防止波峰焊印制电路板4焊接阶段变形、翘曲的发生，现场生产实践证明，本支撑装置对于防止波峰焊印制电路板焊接阶段变形、翘曲效果极好。 在波峰焊焊接区域，待焊接印制电路板4的整个背面同熔化的波峰焊料接触，当
印制电路板4随着轨道链条7运行脱离波峰焊料后，印制电路板4完成焊接。 下面以一个具体实施例对波峰焊具体工艺进行说明。图12所示为具体实施例的
流程图。 St印l，待焊接印制电路板进入波峰焊设备。 在该实施例中，印制电路板拼板由六片电路板组成的，即在轨道运行方向上由两排且每排三片电路板组成的拼板夹持于波峰焊设备的轨道链条，并由该设备左侧进入；[0068] St印2，根据拼板片数确定支撑装置数目及位置。 根据此拼板结构可知，需要两个支撑杆5固定于固定杆6上，且与两片电路板中间的位置紧密贴合。 St印3，待焊接印制电路板在预热区被加热，并产生热变形。 该拼板被涂敷助焊剂后经过预热区，在此区域被加热到105t:，并在此过程中产生
一定量变形。 St印4，支撑装置提供支撑力校正印制电路板预热阶段热变形。 该拼板进入波峰焊焊接区域，首先由左侧进入本发明支撑装置，该装置左侧光滑
圆弧结构缓缓将待焊接印制电路板在预热阶段产生的凹向变形校正。[0074] St印5，焊接过程支撑装置提供持续支撑力防止变形、翘曲。 待焊接印制电路板以此经过湍流波喷口 2和平滑波喷口 3，在此过程中，支撑装置
5为待焊接印制电路板提供一个持续的支撑力，防止其产生变形、翘曲。 St印6，待焊接印制电路板完成焊接，并经冷却出板。 在波峰焊接过程中，待焊接印制电路板经过26(TC锡炉，待焊接印制电路板的整个背面同熔化的波峰焊料接触，当印制电路板随着轨道运行脱离波峰焊料后，印制电路板完成焊接，并经冷却后出板。 以上为本实用型性的具体实施方式
，通过在锡炉1即波峰焊焊接区域的两侧设置支撑装置，利用支撑装置中的支撑杆5对待焊接印制电路板4进行支撑，不仅可为待焊接印制电路板4提供强大的支撑力，有效地防止和校正在波峰焊中待焊接印制电路板受热后产生的变形、翘曲，而且成本较低设置容易。
8
权利要求一种波峰焊接印制电路板的支撑装置，其设置于波峰焊接设备中用于对印制电路板(4)进行支撑，其特征在于，具有底座(6，6’，8)和支撑杆(5)，所述底座(6，6’，8)沿用于运送所述印制电路板(4)的轨道(7)的方向设置于包含波峰焊焊接区域的两侧，所述支撑杆(5)为棒状部件，连接在底座(6，6’，8)上，对所述印制电路板(4)在经过波峰焊焊接区域时进行支撑。
2. 根据权利要求1所述的波峰焊接印制电路板的支撑装置，其特征在于，所述支撑杆(5)由依次相连的第一杆(51)、第二杆(52)和第三杆(53)构成，其中所述第一杆(51)和第三杆(53)平行，所述第一杆(51)与所述第二杆(52)之间光滑圆弧连接。
3. 根据权利要求2所述的波峰焊接印制电路板的支撑装置，其特征在于，所述第二杆(52)与所述第三杆(53)之间光滑圆弧连接。
4. 根据权利要求2或3所述的波峰焊接印制电路板的支撑装置，其特征在于，其中第二杆(52)与波峰焊接设备中用于运送所述印制电路板(4)的轨道(7)保持平行。
5. 根据权利要求4所述的波峰焊接印制电路板的支撑装置，其特征在于，其中第二杆(52) 与水平线之间的夹角为5。至7° 。
6. 根据权利要求2至3中任意一项所述的波峰焊接印制电路板的支撑装置，其特征在于，所述底座(6，6'，8)包括固定杆(6，6')和调节部件(8)，所述调节部件(8)安装在所述固定杆(6，6')上，可相对于所述固定杆(6，6')移动，所述支撑杆(5)安装在所述调节部件(8)上，可随着调节部件(8)的移动而在所述固定杆(6，6')上移动。
7. 根据权利要求6所述的波峰焊接印制电路板的支撑装置，其特征在于，所述固定杆(6，6')外表面设有外螺纹(6a)，所述调节部件(8)的内部设有与所述外螺纹(6a)匹配的内螺纹(8a)，所述调节部件(8)的外表面设有卡槽(8b)，所述第一杆(51)和所述第三杆(53) 的下端(51a，53a)活动连接在所述调节部件(8)的卡槽(8b)内。
8. 根据权利要求1至3中任意一项所述的波峰焊接印制电路板的支撑装置，其特征在于，所述支撑杆(5)的横截面为由矩形和半圆形构成的形状，其中半圆形的突起部分面朝所述印制电路板(4)。
9. 根据权利要求8所述的印制电路板的支撑装置，其特征在于，所述支撑杆(5)的截面高4mm，宽2mm。
10. 根据权利要求1所述的波峰焊接印制电路板的支撑装置，其特征在于，所述底座(6，6'，8)顺着沿用于运送所述印制电路板(4)的轨道(7)的方向设置于助焊剂涂敷区域、预热区域和波峰焊焊接区域的两侧，所述支撑杆(5)跨越助焊剂涂敷区域、预热区域和波峰焊焊接区域。
专利摘要本实用新型提供一种印制电路板的支撑装置，其设置于波峰焊接设备中用于对印制电路板(4)进行支撑，具有底座(6，6’，8)和支撑杆(5)，所述底座(6，6’，8)沿用于运送所述印制电路板(4)的轨道(7)的方向设置于包含波峰焊焊接区域的两侧，所述支撑杆(5)为棒状部件，连接在底座(6，6’，8)上，对所述印制电路板(4)在经过波峰焊焊接区域时进行支撑。
文档编号H05K3/34GK201518558SQ20092026750
公开日2010年6月30日 申请日期2009年10月21日 优先权日2009年10月21日
发明者刘振宇, 周晓东, 尹凤福, 张西华, 杜宝亮, 苏艳岩 申请人:海尔集团公司;海尔集团技术研发中心