专利名称：喷流焊及喷流焊槽的制作方法
技术领域：
本发明涉及PCB板的焊接工艺，尤其是涉及一种能有效提高通孔焊接工艺的自动化、通孔焊接品质和降低生产成本的喷流焊，以及一种实现喷流焊工艺的喷流焊槽。
背景技术：
伴随着电子产品越来越向小型化、多功能化方向发展，电子原件也越来越小，组装密度也越来越密集，大多数电子产品逐步以表面贴装工艺(回流焊接工艺)代替通孔焊接工艺。然而在大多数不耐高温却又需要高强度焊接的电子元器件(连接器等)或电子产品中(军用品、服务器等)，以及在大多数不需要小型化的产品或混合技术线路板，仍然需要使用穿孔(TH)焊接工艺；比如电视机、家庭音像设备以及即将推出的数字机顶盒等，都必须使用通孔焊接，而该类产品的PCB板厚度一般都较厚，且面积较大，元件脚的上锡高度严重受到影响。高层数，印制板的厚度增加，多接地连接孔的印制板加剧通孔填锡不良现象；额外的信号层与接地层的高热质量对印制板的预热要求越来越高，现有的波峰焊接工艺已无法满足此类产品的焊接需要。随着高密度化组装使元件焊接脚间距越来越小，致使连焊(也称桥接)增多；混装工艺必须采用治具，致使波峰焊接工艺中阴影效应增多；可靠性要求更高，致使PCB板厚度加厚，通孔焊锡爬锡高度增加。为了克服以上问题，业界投入大量的人力物力研发出来的选择性波峰焊设备目前还无法全面推广。在现阶段，选择性波峰焊设备存在的问题主要在以下几个方面一、生产效率低因为要针对特定的位置进行助焊剂涂覆和进行焊接，每片PCB板在经过该两处工艺环节时必须短暂停顿，才能保证助焊剂的有效喷涂和元件脚的上锡要求。生产中的停顿，势必严重影响生产效率。二、工艺要求高、焊接品质低在进行焊接时，熔融焊料直接接触到元件脚末段，必须通过元件脚顶端向上爬升。因此，元件脚要求尽量够短，焊料的润湿性及助焊剂的活性要求足够好。在进行焊接时，每一个焊点都有要经过润湿、预热和焊接三个阶段，因此每个焊点的受热均勻性以及焊接速度慢都将受到严峻的挑战。三、无法焊接密集的元件脚针对元件脚密集的元器件很容易出现连焊、拉尖等现象，上锡高度也同样无法满足可靠性的要求。基于以上种种原因，混合装联的PCB板板的通孔焊接问题至今还无法找到有效的解决方案，成为电子生产制造业一道不可逾越的瓶颈，从而已引起了广大电子生产制造业的极大关注。
发明内容
针对目前波峰焊和选择性波峰焊工艺中遇到的助焊剂涂覆及预热不均勻、掉温、 焊接的间歇性以及连焊、拉尖、空焊、透锡不好、焊接阴影效应等通孔焊接的问题，本发明目的在于提供一种能有效提高通孔焊接工艺的自动化和通孔焊接品质，节约电力资源和锡资源，还可为电子制造企业降低生产成本的喷流焊工艺。本发明通过以下技术措施实现的，一种喷流焊法，包括助焊剂喷涂、预热和焊接的工艺步骤，其中，焊接工艺步骤采用喷流焊工艺，该喷流焊工艺是通过机械泵或电磁泵将熔融的焊料从平行设置在焊槽二边相对的两个条形喷嘴中喷出，从喷嘴中喷出的熔融焊料以抛物线的形式形成斜向上相对的两个与PCB板面相接触的抛物液面。由于喷流焊时PCB板的运行轨道是水平式的，因此预热区与焊接区之间不用存在间隙。作为一种优选方式，所述助焊剂喷涂采用的是超声波喷雾方式，助焊剂通过超声波雾化，在底部流动空气压力的作用下，雾化后的助焊剂随着流动的空气按指定的通道溢出，PCB板通过时，助焊剂即可被均勻地附着在PCB板面上，整个涂覆过程只有PCB板是运动的。采用高频超声波发生器，雾化后的助焊剂颗粒更小，附着力及穿透力更好，对PCB板元件孔避的润湿性更好，同时可节约助焊剂用量；在超声波发生器不断震动的作用下，助焊剂中的各组分分散的更均勻；采用低勻速气流，雾化后的助焊剂被均勻的喷涂在PCB板的焊接面，已喷涂好的助焊剂也不用担心被空气流吹散，不用担心喷涂到PCB板的另一面。具体的，所述喷嘴的宽度为0.5-2mm，长度设置为与PCB的长度相同或为调节装置，所述喷嘴设置为向焊槽内上方且与水平面的仰角在35°C _75°C之间可调的开口。焊接的工艺中，熔融焊料由焊料室最上端的进锡口进入到焊料通道，然后从前后喷嘴向外的开口以抛物线的形式形成对流的两个抛物面喷出；后喷嘴喷出的熔融焊料接触到PCB板时，由于两者的运行方向是相同的，熔融焊料在表面张力的作用下，顺着PCB板的版面向外流动；流动的焊料接触到需焊接的通孔元件时，预先对该元件进行填孔预焊，同时对该元件起到一定的固定作用，以防止该元件在与喷流波切面接触时出现歪斜现象。同时 PCB板通过喷流波面时，通孔元件脚对喷流波面形成阻力，此时在喷流的熔融焊料流速惯性作用下，熔融焊料顺着通孔元件脚向上爬升，完全改善元件孔的透锡性。除了与PCB板形成切面的喷流焊料及顺着PCB板的版面向外流动的焊料以外，PCB 板的下方没有任何焊料，在前喷嘴喷出的熔融焊料接触到PCB板时，该两者的运行方向是相反的，因此，在PCB板脱离该喷流波面时，PCB板与喷流波的切面处会产生一股拉力，该拉力可有效清除焊点上多余的焊料，全面解决连旱及拉尖现象。本发明采用0. 5-2mm的喷流焊料波厚度，配合喷流焊料流速的惯性，在PCB板通过时熔融焊料可直达任意角度进行焊接。遇到被焊接元件脚的间距较密时，采用低厚度的喷流波可进一步有效解决连焊现象。本发明还公开了一种上述喷流焊法的喷流焊槽，包括焊槽，焊槽内中空设置有焊料通道，该焊料通道的一端连通有焊料室，所述焊料室内设置有将熔融的焊料泵入焊料通道的加压装置，所述焊料通道在焊槽的二侧边顶端处相对设置有两个斜向焊槽内上方的条形喷嘴。具体的，所述喷嘴的宽度为0. 5_2mm，长度设置为与PCB的长度相同或增加设置有调节开口长度的装置，所述喷嘴设置为向焊槽内上方且与水平面的仰角在35°C-75°C之间可调的开口。作为一种优选的喷流焊槽的具体结构，焊槽由低的第一纵隔板和高的第二纵隔板分隔成焊接室、还原剂添加室和废物回收室，所述焊接室端部有一凹陷的圆形焊料室，焊料室有一向第一纵隔板方向升高连通圆形焊料室的条形焊料通道；所述焊接室上方盖有一通道盖，该通道盖在圆形焊料室上方处设置有一与圆形焊料室相近大小的圆孔、在条形焊料通道上方处设置有一比条形焊料通道小且与圆孔分离的长方孔；所述圆形焊料室内设置有一连接在电机上的旋转叶轮；所述通道盖在条形焊料通道处的上方设置一喷嘴底固定座， 该喷嘴底固定座中间有与条形焊料通道连通的开孔，喷嘴底固定座上方设置有一增压分流器固定座，增压分流器固定座上固定有一密封分隔焊料通道与焊接室上方空间的增压分流器，该增压分流器上表面设置为靠近第一纵隔板方向低且倾斜向还原剂添加室内；所述喷嘴底固定座和增压分流器固定座二侧边通过二个喷嘴固定座分别固定有二个喷嘴，该喷嘴内设置一条形通道，条形通道的一端开口为与焊料通道连通，另一开口为向焊槽内上方空间。作为一种优选方式，还原剂添加室内安装有搅拌装置，还原剂添加室内设置有还原剂添加管。更具体的，焊接室外侧设置有加热装置。作为一种优选方式，圆形焊料室内设置有液位传感器，圆形焊料室的端部设置有与液位传感器电连接的焊料添加装置。熔融焊料被消耗以后，液面下降到一定位置时，液位传感器检测到后由焊料添加装置开始自动添加焊料，液面上升到标准位置时即停止添加， 如此循环往复。作为一种优选方式，所述条形焊料通道上方靠近增压分流器固定座的交界处的上方设计有第三纵隔板，圆形焊料室与条形焊料通道的交界处的上方设计有第五纵隔板，该第三纵隔板和第五纵隔板的顶部与焊槽的边缘相平，底部与焊槽的底部分隔；在第三纵隔板和第五纵隔板的中间设计有第四纵隔板，该第四纵隔板的底部与条形焊料通道的上表面紧密接触，顶部低于焊槽的边缘。本发明的喷流焊槽设计紧凑、简单、实用，容量小、功率小、自动化程度高，熔融焊料的利用速度加快，循环次数减少，氧化及铜超标的几率就大幅下降；同时还可大量节约电力资源，降低劳动程度，避免在恶劣环境中的作业风险。两个对流喷流波共用一个通道、一个电机，可大大增加喷流波的稳定性和一致性，同时节约电力资源。在还原剂添加室还可安装搅拌装置与还原剂自动添加装置以及废物回收盒使锡渣处理变得更简易、更方便、更有效；通过使用还原剂来净化熔融焊料，减少熔融焊料内的氧含量，提高熔融焊料的流动性， 改善焊接品质。通过在第三纵隔板、第四纵隔板和第五纵隔板，可有效阻止各种漂浮在熔融焊料表面的杂质通过叶轮进入到喷流口的通道而造成喷流口的堵塞；其中第四纵隔板还可有效阻止部分锡铜合金进入喷流焊的条形焊料通道，减少铜超标对焊接品质的影响。还可通过增设焊料自动添加装置，有效保持焊料槽中熔融焊料的液面高度，预防因熔融焊料的液面高度不够而影响喷流波的稳定性，保护发热装置。
图1为本发明工艺示意图；图2为本发明喷流焊槽的结构示意图；图3为本发明喷流焊槽的结构分解示意图；图4为本发明图2的S-S的横截面结构示意图；图5为本发明实施例1焊槽的结构示意图6为本发明实施例1焊槽横截面结构示意图；图7为本发明实施例2焊槽横截面结构示意图。
具体实施例方式下面结合实施例并对照附图对本发明作进一步详细说明。一种喷流焊法，包括超声波喷涂助焊剂、水平预热和喷流焊接的工艺步骤，其中，(1)、超声波喷涂助焊剂插装好电子元件的PCB板水平地通过安装有高频超声波发生器的助焊剂超声波雾化装置，助焊剂通过超声波雾化，在底部流动空气压力的作用下， 雾化后的助焊剂随着流动的空气按指定的通道溢出，PCB板通过时，助焊剂即可被均勻地附着在PCB板面上，整个涂覆过程只有PCB板是运动的。采用高频超声波发生器，雾化后的助焊剂颗粒更小，附着力及穿透力更好，对PCB板元件孔避的润湿性更好，同时可节约助焊剂用量；在超声波发生器不断震动的作用下，助焊剂中的各组分分散的更均勻；采用低勻速气流，雾化后的助焊剂被均勻的喷涂在PCB板的焊接面，已喷涂好的助焊剂也不用担心被空气流吹散，不用担心喷涂到PCB板的另一面。(2)、水平预热上一步骤中喷涂有助焊剂的PCB板水平通过带加热装置的的预热器。水平式运行轨道可杜绝涂覆好的助焊剂出想倒流现象；水平式的运行轨道可大大减少预热区上下层之间的距离，有助于预热区之间热量的均勻分布，减少PCB板在通过预热区时受热不均勻的现象，还可减少预热区的功率，从而节约电能，还可使预热区与焊接区之间无缝对接，减少热损失，避免焊接过程中的掉温现象，保证焊接过程中所需的温度稳定性。(3)、喷流焊接如图1，预热后的PCB板15依A方向水平通过喷流焊槽1时，电磁泵将熔融的焊料从平行设置在焊槽二边相对的两个条形喷嘴中喷出，从喷嘴中喷出的熔融焊料以抛物线的形式形成斜向上相对的两个与PCB板15底面相接触的抛物液面16和17， 并分别先后在PCB板15底面上以与PCB板15运动方向相同的B方向和相反的C方向平流。实施例1如图2、图3、图4、图5、图6，一种实现上述喷流焊的喷流焊槽，包括焊槽1，焊槽1 由低的第一纵隔板104和高的第二纵隔板106分隔成焊接室103、还原剂添加室105和废物回收室107，焊接室103端部有一凹陷的圆形焊料室101，焊料室103有一向第一纵隔板 104方向升高连通圆形焊料室101的凹陷的条形焊料通道102 ；焊接室103上方盖有一通道盖2，该通道盖2在圆形焊料室101上方处设置有一与圆形焊料室101相近大小的圆孔、 在条形焊料通道102上方处设置有一比条形焊料通道102小且与圆孔分离的长方孔；圆形焊料室101 —端设置有一添加焊料的焊料添加管14，圆形焊料室101内设置有一连接在电机6上的旋转叶轮5，电机6通过电机支架4固定在焊槽1上，电机支架4与通道盖2还设置有一防止液锡溅出的叶轮密封板3 ；通道盖2在条形焊料通道102处的上方设置一喷嘴底固定座13，该喷嘴底固定座13中间有与条形焊料通道102连通的开孔，喷嘴底固定座13 上方设置有一增压分流器固定座12，增压分流器固定座12上固定有一密封分隔焊料通道 102与焊接室103上方空间的增压分流器11，该增压分流器11上表面设置为靠近第一纵隔板104方向低且斜倾向还原剂添加室105内；喷嘴底固定座13和增压分流器固定12座二侧边通过前喷嘴固定座9和后喷嘴固定座10分别固定有前喷嘴7和后喷嘴8，前喷嘴7和后喷嘴8的宽度为0. 5-2mm，长度设置为与PCB的长度相同，前喷嘴7和后喷嘴8内设置一条形通道，条形通道的一端开口为与焊料通道102连通，另一开口设置为向焊槽1内上方且与水平面的仰角在35°C -75°C之间可调。实施例2如图7，另一种实现上述喷流焊的喷流焊槽，与实施例1不同处在于，条形焊料通道102上方靠近增压分流器固定座12的交界处的上方设计有第三纵隔板110，圆形焊料室 101与条形焊料通道102的交界处的上方设计有第五纵隔板108，该第三纵隔板110和第五纵隔板108的顶部与焊槽1的边缘相平，底部与焊槽1的底部分隔；在第三纵隔板110和第五纵隔板108的中间设计有第四纵隔板109，该第四纵隔板109的底部与条形焊料通道102 的上表面紧密接触，顶部低于焊槽1的边缘。优选的，在还原剂添加室105内还可安装有搅拌装置，还原剂添加室105内设置有还原剂添加管。优选的，焊接室103外侧还可设置加热装置。优选的，圆形焊料室101内还可设置有液位传感器，圆形焊料室101的端部设置有与液位传感器电连接的焊料添加装置。熔融焊料被消耗以后，液面下降到一定位置时，液位传感器检测到后由焊料添加装置开始自动添加焊料，液面上升到标准位置时即停止添加， 如此循环往复。以上是对本发明喷流焊工艺过程和实现喷流焊的喷流焊槽进行了阐述，用于帮助理解本发明，但本发明的实施方式并不受上述实施例的限制，任何未背离本发明原理下所作的改变、修饰、替代、组合、简化，均应为等效的置换方式，都包含在本发明的保护范围之内。
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权利要求
1.一种喷流焊法，包括助焊剂喷涂、预热和焊接的工艺步骤，其特征在于所述焊接工艺步骤采用喷流焊工艺，该喷流焊工艺是通过机械泵或电磁泵将熔融的焊料从平行设置在焊槽二边相对的两个条形喷嘴中喷出，从喷嘴中喷出的熔融焊料以抛物线的形式形成斜向上相对的两个与PCB板面相接触的抛物液面。
2.根据权利要求1所述的喷流焊法，其特征在于所述助焊剂喷涂采用的是超声波喷雾方式，助焊剂通过超声波雾化，在底部流动空气压力的作用下，雾化后的助焊剂随着流动的空气从上方的通道溢出，PCB板通过时，助焊剂即可被均勻地附着在PCB板面上，整个涂覆过程只有PCB板是运动的。
3.根据权利要求1所述的喷流焊法，其特征在于所述喷嘴的宽度为0.5-2mm，长度设置为与PCB的长度相同或为调节装置，所述喷嘴设置为向焊槽内上方且与水平面的仰角在350C _75°C之间可调节的开口。
4.一种实现权利要求1所述的喷流焊法的喷流焊槽，包括焊槽，其特征在于所述焊槽内中空设置有焊料通道，该焊料通道的一端连通有焊料室，所述焊料室内设置有将熔融的焊料泵入焊料通道的加压装置，所述焊料通道在焊槽的二侧边顶端处相对设置有两个开口斜向焊槽内上方的条形喷嘴。
5.根据权利要求4所述的喷流焊槽，其特征在于所述喷嘴的宽度为0.5-2mm,长度设置为与PCB的长度相同或增加设置有调节开口长度的装置，所述喷嘴设置为向焊槽内上方且与水平面的仰角在35°C _75°C之间可调节的开口。
6.根据权利要求4所述的喷流焊槽，其特征在于所述焊槽由低的第一纵隔板和高的第二纵隔板分隔成焊接室、还原剂添加室和废物回收室，所述焊接室端部有一凹陷的圆形焊料室，焊料室有一向第一纵隔板方向升高连通圆形焊料室的条形焊料通道；所述焊接室上方盖有一通道盖，该通道盖在圆形焊料室上方处设置有一与圆形焊料室相近大小的圆孔、在条形焊料通道上方处设置有一比条形焊料通道小且与圆孔分离的长方孔；所述圆形焊料室内设置有一连接在电机上的旋转叶轮；所述通道盖在条形焊料通道处的上方设置一喷嘴底固定座，该喷嘴底固定座中间有与条形焊料通道连通的开孔，喷嘴底固定座上方设置有一增压分流器固定座，增压分流器固定座上固定有一密封分隔焊料通道与焊接室上方空间的增压分流器，该增压分流器上表面设置为靠近第一纵隔板方向低且倾斜向还原剂添加室内；所述喷嘴底固定座和增压分流器固定座二侧边通过二个喷嘴固定座分别固定有二个喷嘴，该喷嘴内设置一条形通道，条形通道的一端开口为与焊料通道连通，另一开口为向焊槽内上方空间。
7.根据权利要求6所述的喷流焊槽，其特征在于所述还原剂添加室内安装有搅拌装置，还原剂添加室内设置有还原剂添加管。
8.根据权利要求6所述的喷流焊槽，其特征在于所述焊接室外侧设置有加热装置。
9.根据权利要求6所述的喷流焊槽，其特征在于所述圆形焊料室内设置有液位传感器，圆形焊料室的端部设置有与液位传感器电连接的焊料添加装置。
10.根据权利要求6所述的喷流焊槽，其特征在于所述条形焊料通道上方靠近增压分流器固定座的交界处的上方设计有第三纵隔板，圆形焊料室与条形焊料通道的交界处的上方设计有第五纵隔板，该第三纵隔板和第五纵隔板的顶部与焊槽的边缘相平，底部与焊槽的底部分隔；在第三纵隔板和第五纵隔板的中间设计有第四纵隔板，该第四纵隔板的底部与条形焊料通道的上表面紧密接触，顶部低于焊槽的边缘。
全文摘要
本发明涉及PCB板的焊接工艺，公开了一种喷流焊法，包括助焊剂喷涂、预热和焊接的工艺步骤，其中，焊接工艺步骤采用喷流焊工艺，该喷流焊工艺是通过机械泵或电磁泵将熔融的焊料从平行设置在焊槽二边相对的两个条形喷嘴中喷出，从喷嘴中喷出的熔融焊料以抛物线的形式形成斜向上相对的两个与PCB板面相接触的抛物液面。本发明还公开了一种上述喷流焊法的喷流焊槽。本发明具有能有效提高通孔焊接工艺的自动化和通孔焊接品质，节约电力资源和锡资源，还可为电子制造企业降低生产成本的优点。
文档编号H05K3/34GK102581409SQ20111000813
公开日2012年7月18日 申请日期2011年1月14日 优先权日2011年1月14日
发明者严永农 申请人:深圳市堃琦鑫华科技有限公司