专利名称：钎焊槽和加热被容纳在该钎焊槽中的钎料的方法
技术领域：
本发明涉及钎焊槽(solder bath)和加热被容纳在该钎焊槽中的钎料的方法。
背景技术：
如所熟知的，在使用钎焊槽钎焊例如印制电路板时，加热钎焊槽的钎焊槽主体来 对钎料进行严格的温度控制。 例如，日本特开2003-136233号公报公开了自动钎焊设备。在该自动钎焊设备中， 容纳在钎焊槽中的钎料被用护套加热器(sheathed heater)加热，在护套加热器中，加热器 被埋入穿过钎焊槽内部的金属管(见段落
和图7)。护套加热器等通常用固定于钎 焊槽主体的外表面的护套加热器等加热钎焊槽主体。这是因为用固定于钎焊槽主体的外表 面的加热器加热钎焊槽主体与使用直接浸入熔融的钎料中的浸没式加热器的情况相比，较 少受到由钎料的腐蚀对加热器造成损伤的危险，从而延长了加热器的使用寿命，由此提高 了经济性。 另外，日本实开平6-41965号公报公开了一种钎焊槽，在该钎焊槽中，钎焊槽主体
的内壁涂覆有具有低的钎料润湿性的氮化铝，并且钎焊槽主体的外表面安装有加热器，加
热器的外表面覆盖有绝热体，以允许在没有再熔化钎料的状态下更换钎料。此外，日本实开平5-18756号公报、特开平3_254362号公报、特开昭52-127449号
公报及特开2005-7405号公报也公开了钎焊槽，在各钎焊槽中，以围绕钎焊槽主体的方式
安装有加热器。
发明内容
在日本实开平6-41965号公报、实开平5-18756号公报、特开平3_254362号公报、 特开昭52-127449号公报及特开2005-7405号公报中的各公开中，均用固定于钎焊槽主体 的外表面的加热器加热钎焊槽主体，但是，钎焊槽主体的外表面的与加热器连接的部分被 强烈地加热以升高其温度。但是，钎焊槽主体的外表面的远离加热器的部分的温度升高较 小，从而使得钎焊槽主体中的温度差异较大，由此导致容纳在钎焊槽主体中的钎料易于出 现局部温度差异。当钎料的温度出现差异(varies)时，从安装在钎焊槽主体内的排出嘴流 出的钎料的温度也易于有变化，由此导致功能上有缺陷的钎焊。 Sn/Pb钎料具有183t:或者361. 4° F的钎料合金熔点，而要为熔化的钎料设定的 温度通常大约为245t:或者473。
F。因为二者之间存在大约6(TC或者140° F的温差，所
以即使钎料的温度由于加热器的加热而有轻微的变化，也不会出现任何问题。
无铅钎料具有大约22(TC或者428° F的钎料合金熔点，而要为钎料设定的温度通 常大约为25(TC或者482。
F。在二者之间仅存在大约3(TC或者86° F的温差，该温差是 Sn/Pb钎料的温差的一半。因此，在无铅钎料中，即使钎料的温度由于加热器的加热而有轻 微的变化，也可能发生比如钎料桥接或缺锡等钎焊缺陷。 另外，在日本实开平6-41965号公报、实开平5-18756号公报、特开平3_254362号
4公报、特开昭52-127449号公报及特开2005-7405号公报中的各公开中，钎焊槽主体的外表 面的与加热器连接的部分被局部地加热以产生任何局部的热膨胀。这使得钎焊槽主体的寿 命縮短。用于加热钎焊槽主体的任何热从钎焊槽主体的外表面扩散入空气中，从而使其热 效率可能恶化。 期望的是提供能够尽可能均匀地加热容纳在钎焊槽主体内的钎料并且熔化钎料 的钎焊槽，并且提供加热容纳在钎焊槽中的钎料的方法。 依据本发明的实施方式，提供了一种钎焊槽，其包括钎焊槽主体，其用于容纳钎 料；和加热钎料的加热构件，加热构件被安装于钎焊槽主体的底部和侧部的外表面，其特征 在于，加热构件包括由不锈钢制成的热扩散构件，热扩散构件被安装于钎焊槽主体的底部 和侧部的外表面；多孔绝热体，其被安装并附着到热扩散构件；及加热元件，其被埋入多孔 绝热体中，加热元件与热扩散构件间隔开。 根据本发明的另一个实施方式，提供了一种加热被容纳在钎焊槽中的钎料的方 法，其特征在于，该方法包括如下步骤使被埋在多孔绝热体中的加热元件发热，加热元件 安装于钎焊槽主体的底部和侧部的外表面并且与由不锈钢制成的热扩散构件间隔开，热扩 散构件安装于钎焊槽主体的底部和侧部的外表面；通过加热元件的热来加热热扩散构件， 以通过热扩散构件的热扩散将钎焊槽主体均匀加热至恒定的温度范围；及通过被加热到恒 定的温度范围的钎焊槽主体来均匀地加热被容纳在钎焊槽中的钎料。 在实施方式中，加热构件安装于钎焊槽主体的底部和侧部的外表面，并且加热元 件与由不锈钢制成的热扩散构件间隔开。然后由通过例如加热元件和热扩散构件之间的空 间从加热元件传导的热来加热被安装于钎焊槽主体的底部和侧部的外表面的热扩散构件。 热扩散构件通过热扩散而均匀地加热钎焊槽主体至恒定的温度范围。被加热到恒定的温度 范围的钎焊槽主体均匀地加热容纳在钎焊槽中的钎料。 由不锈钢制成的热扩散构件具有低的导热率，从而在热被充分地扩散的状态下将
在热扩散构件的一侧局部地接收的热传导至热扩散构件的另一侧。这使得来自加热元件的
热能够通过热扩散构件的整个另一侧被传导到容纳在钎焊槽主体中的钎料。 另外，在实施方式中，钎料能够是无铅钎料并且热扩散构件被安装于钎焊槽主体
的侧部的外表面，从而使热扩散构件的上端能够被布置成与容纳在钎焊槽主体中的钎料的
液面(1 evel)平齐或低于该液面。 钎焊槽主体里面包括钎料给送装置，钎料给送装置具有被布置成比容纳在钎焊 槽主体中的钎料的液面低的入口和被布置成比容纳在钎焊槽主体中的钎料高的出口 ；和 泵，其将钎料从入口发送入钎料给送装置的内部。 根据本发明的实施方式，能够尽可能均匀地加热容纳在钎焊槽主体内的钎料并熔 化钎料。这能够抑制比如钎焊桥接或缺焊等任何钎焊缺陷的发生。这也防止了钎焊槽主体 的寿命的縮短。根据本发明的实施方式，多孔绝热体防止任何用于加热钎料的热从钎焊槽 主体的外表面选出进入空气，从而能够改进它的热效率。 本说明书的总结部分特别地指出并且直接声明了本发明的主题。但是，通过阅读 本说明书的其余部分并参考附图，本领域技术人员将最佳地明白本发明的构造和方法，及 其进一步的优点和目标，其中，在附图中相同的附图标记表示相同的元件。
图1的(A)是用于示出根据本发明的钎焊槽的实施方式的构造的钎焊槽的剖视图。 图1的(B)是用于示出根据本发明的钎焊槽的实施方式的构造的钎焊槽的仰视平面图。 图2A是用于示出热扩散构件和其中埋有发热电阻元件的多孔绝热体的实施方式的图。 图2B是沿图2A中的线a_a'截取的剖视图。
图2C是沿2A中的线b-b'截取的剖视图。 图3A是示出了当根据本发明的实施方式的钎焊槽已经使用预定时间后将热扩散
构件从钎焊槽主体移除时，热扩散构件的与钎焊槽主体接触的表面的状态的照片。 图3B是示出了当根据本发明的实施方式的钎焊槽已经使用预定时间后将热扩散
构件从钎焊槽主体移除时，热扩散构件的面对发热电阻元件的表面的状态的照片。
具体实施例方式
本发明人已经发现，通过如下能够尽可能均匀地加热被容纳在钎焊槽主体中的钎料并且熔化该钎料 (a)加热构件不直接加热钎焊槽主体而是加热由不锈钢制成的并且安装于钎焊槽主体的底部及侧部的外表面的热扩散构件，并且热扩散构件通过从热扩散构件进行热扩散来加热钎焊槽主体；禾口 (b)由埋入在安装并附着于热扩散构件的多孔绝热体中并与热扩散构件间隔开的
发热电阻元件加热热扩散构件。然后，本发明人发明了本发明的实施方式。 以下将参考
本发明的实施方式。图1的(A)和图1的(B)示出了根据本
发明的钎焊槽1的实施方式的构造。根据本发明的钎焊槽1的实施方式包括钎焊槽主体2
和加热构件3，这将顺序进行说明。[钎焊槽主体2] 钎焊槽主体2是具有向上的开口用以容纳钎料4的方形容器并且可以是所熟知的容器。例如，优选地使钎焊槽主体2由不锈钢制成，或对钎焊槽主体2的内面进行渗氮，以防止钎料造成的任何腐蚀。 钎焊槽主体2里面包括泵6和如图1的(A)所示的具有近似L-形截面的钎料给送装置5。 钎料给送装置5具有布置在其长度方向(图中的横向)的左侧的入口 5a和布置在其长度方向的右侧的出口 5b。入口 5a被布置成比容纳在钎焊槽主体2中的钎料4的液面(level)L低。出口 5b被布置成比被容纳在钎焊槽主体2中的钎料4的液面L高。出口5b起所谓的排出嘴的作用。熔化的钎料从出口 5b向上排出，如图1的(A)所示，这使得被承载在出口 5b上方的未示出的印制电路板被钎焊。 壳体6d容纳泵6。泵6的回转轴6a向上延伸超过钎焊槽主体2。具有驱动电动机6b的驱动源使回转轴6a旋转。泵6的该旋转使容纳在钎焊槽主体2中的钎料4能够被从入口 5a送入钎料给送装置5内并从出口 5b排出。优选地使用具有螺杆的螺杆泵作为泵
66，以抑制在输送的钎料中发生任何脉动(pulsation)。尤其优选使用具有四个螺杆的螺杆泵，以抑制当泵6以恒定速度运行时在输送的钎料中发生任何脉动，或者因为具有四个螺杆的该螺杆泵即使在泵的转数变化时也具有快速的收敛性(convergence)。作为一个实施方式，如图1的(A)所示，图解了使用螺杆泵的情况，螺杆在壳体6d内旋转从而使钎料4不流出到螺杆外侧，并且使钎料4在壳体6d中沿其穿过方向被向下送。这使得防止在从出口5b流出的钎料中出现任何波纹(ripple)。尽管根据本发明的钎焊槽的实施方式适用于使用本实施方式中所示的螺杆泵的钎焊槽，但该钎焊槽能够适用于任何钎焊槽，不管如何使钎料流动，比如未示出的使用叶轮泵和管道(duct)的钎焊槽。 加强用的肋7被设置于钎焊槽主体2的底部的外表面。加强用的肋7a还被设置于钎焊槽主体2的侧部的外表面。支撑板8被设置于钎焊槽主体2的上部和下部、左侧和右侧。杆8a在支撑板8之间固定用于覆盖钎焊槽主体2的热扩散构件9和内包发热电阻元件11的多孔绝热体10。
[加热构件3] 加热构件3被安装于钎焊槽主体2的底部和侧部的外表面并且加热被容纳在钎焊槽主体2中的钎料4。 加热构件3包括热扩散构件9、多孔绝热体10和发热电阻元件11。热扩散构件9与围绕发热电阻元件11的多孔绝热体10 —起由支撑板8之间的杆8a安装于钎焊槽主体2的底部和侧部的外表面。仅热扩散构件9可通过未示出的适当的方法比如保持、紧固和焊接而被安装并贴附于钎焊槽主体2。热扩散构件9由不锈钢制成。热扩散构件9具有低的导热率，从而在热被充分地扩散的状态下将在热扩散构件9的一侧局部地从发热电阻元件11接收的热传导到热扩散构件的另一侧。这使得来自发热电阻元件11的热能够通过热扩散构件的整个另一侧加热钎焊槽主体。热扩散构件9优选地具有5mm到10mm的厚度，而其厚度能够根据发热电阻元件11的热容量等进行适当的改变。 不必将热扩散构件9安装于钎焊槽主体2的底部和侧部的整个外表面。如上所述，在Sn/Pb钎料的情况下存在宽的温度控制范围，从而热扩散构件9能够从热扩散构件的如下位置往下地安装在钎焊槽主体2的底部和侧部的外表面上该位置对应于容纳在钎焊槽主体2中的钎料4的液面L或低于该液面L。在另一方面，如上所述，在无铅钎料的情况下存在窄的温度控制范围，从而热扩散构件9优选地至少从热扩散构件的如下位置往下地安装在钎焊槽主体2的底部和侧部的外表面上该位置对应于容纳在钎焊槽主体2的钎料4的液面L或低于该液面L。 通过以与钎焊槽主体2的材料相同的材料制成热扩散构件9，不易于发生温度的不均匀。由此，在该实施方式中，热扩散构件9由通常用作钎焊槽主体2的材料的不锈钢制成。这消除了在热扩散构件9和钎焊槽主体2中发生的温度的不均匀。注意到热扩散构件9的位置接近待加热的发热电阻元件11，从而热扩散构件9经受比如局部的膨胀等热损伤。但是，热扩散构件9与钎焊槽主体2相比不昂贵，从而能够仅更换受损的热扩散构件9。这使得限制了更换所必须的任何花费和步骤。 多孔绝热体10被安装并附着于热扩散构件9。多孔绝热体10是以陶瓷形式制成的绝热体。陶瓷形式主要由氧化铝制成并且是具有比如泡沫聚氨酯的三维网状结构的多孔构件。
多孔绝热体10围绕发热电阻元件11。这使得发热电阻元件11生成的热能够被有 效地传导入热扩散构件9，由此使其操作成本并不昂贵。 发热电阻元件11被埋入多孔绝热体10中。图2A到图2C分别示出了热扩散构件
9和多孔绝热体10的实施方式，其中，发热电阻元件11被埋入多孔绝热体10中。 在打开电源加热时，发热电阻元件ll产生焦耳热。在该实施方式中，镍铬合金线
材被用作发热电阻元件ll。 如图2A到图2C所示，发热电阻元件11被以如下方式埋入多孔绝热体10中发热 电阻元件11被收纳入具有距多孔绝热体10的表面预定深度的沟部10a中，多孔绝热体10 的表面被附着到热扩散构件9。沟部具有超过发热电阻元件11的外径的例如大约5mm到 10mm的小空间d的深度。 由此，发热电阻元件11并不直接接触于热扩散构件9，而是被埋入多孔绝热体10 中，从而使发热电阻元件11与热扩散构件9间隔开。这样的空间d可以根据热扩散构件9 的厚度和/或发热电阻元件11的热容量而适当地变化。 在根据本发明的钎焊槽1的实施方式中，当对位置与热扩散构件9间隔开的发热 电阻元件11通电进行加热时，因为热扩散构件9由具有低的导热率的不锈钢制成，所以发 热电阻元件11的热被传导到热扩散构件9以均匀地加热热扩散构件9的面对钎焊槽主体 2的表面。热扩散构件9的被均匀加热的该表面均匀地加热与热扩散构件9的该表面相连 接的钎焊槽主体2。被均匀地加热的钎焊槽主体2均匀地加热容纳在钎焊槽主体2中的钎 料。由此，根据本发明的上述实施方式，配合如下三点，能够抑制不均匀的热分散，并且能够 将安装于钎焊槽主体2的热扩散构件9均匀地加热到恒定的温度范围
(a)发热电阻元件11间接地加热通过表面与钎焊槽主体2接触的热扩散构件9， 并且热扩散构件9加热钎焊槽主体2 ; (b)发热电阻元件11产生的热通过多孔绝热体10的内部均匀地传送，并且该热 均匀地加热多孔绝热体10的内部，从而多孔绝热体10均匀地加热通过表面与钎焊槽主体 2接触的热扩散构件9;以及 (c)发热电阻元件11不接触于热扩散构件9，而是与热扩散构件9间隔开。
图3A示出了当根据本发明的实施方式的钎焊槽1已经使用预定时间后将热扩散 构件9从钎焊槽主体2移除时，热扩散构件9的与钎焊槽主体2接触的表面的状态。图3B 示出了当根据本发明的实施方式的钎焊槽1已经使用预定时间后将热扩散构件9从钎焊槽 主体2移除时，热扩散构件9的面对发热电阻元件11的表面的状态。如图中照片所示，热 扩散构件9的面对发热电阻元件11的表面带有由发热电阻元件11 、镍铬合金线材造成的加 热痕迹(见图3B)。在另一方面，热扩散构件9的与钎焊槽主体2接触的表面带有扩散的加 热痕迹(见图3A)。 由此，根据本发明的实施方式，通过将热扩散构件9置于发热电阻元件11和钎焊 槽主体2之间并将发热电阻元件11与热扩散构件9间隔开地布置，能够尽可能均匀地加热 被容纳在钎焊槽1的钎焊槽主体2中的钎料。这防止了比如钎料桥接(solderbridge)和 缺焊等钎焊缺陷的发生。另外，根据本发明的实施方式，钎焊槽主体不是被局部地加热，这 延长了钎焊槽主体的寿命。多孔绝热体没有使任何用于加热钎焊槽主体的热从钎焊槽主体 的外表面逸出进入空气，从而能够改进其热效率。
本领域技术人员应明白在权利要求书及其等同的范围内，能够依据设计要求和其它因素作出各种变型、组合、子组合和替换。
权利要求
一种钎焊槽，其包括钎焊槽主体，其用于容纳钎料；和加热所述钎料的加热构件，所述加热构件被安装于所述钎焊槽主体的底部和侧部的外表面，其特征在于，所述加热构件包括由不锈钢制成的热扩散构件，所述热扩散构件被安装于所述钎焊槽主体的底部和侧部的外表面；多孔绝热体，其被安装并附着到所述热扩散构件；及加热元件，其被埋入所述多孔绝热体中，所述加热元件与所述热扩散构件间隔开。
2. 根据权利要求1所述的钎焊槽，其特征在于，所述多孔绝热体包括以陶瓷形式制成 的绝热体；所述加热元件包括发热电阻元件。
3. 根据权利要求1所述的钎焊槽，其特征在于，所述钎料包括无铅钎料，并且所述热扩 散构件被以如下方式安装于所述钎焊槽主体的侧部的外表面所述热扩散构件的上端被布 置成与被容纳在所述钎焊槽主体中的所述钎料的液面平齐或低于该液面。
4. 根据权利要求1所述的钎焊槽，其特征在于，所述钎焊槽主体里面包括钎料给送装 置，其具有被布置成比容纳在所述钎焊槽主体中的所述钎料的液面低的入口和被布置成比 容纳在所述钎焊槽主体中的所述钎料的液面高的出口 ；及泵，其将所述钎料从所述入口送 入所述钎料给送装置的内部。
5. 根据权利要求3所述的钎焊槽，其特征在于，所述钎焊槽主体里面包括钎料给送装置，其具有被布置成比容纳在所述钎焊槽主体中的所述钎料的液面低的入口和被布置成比 容纳在所述钎焊槽主体中的所述钎料的液面高的出口 ；及泵，其将所述钎料从所述入口送 入所述钎料给送装置的内部。
6. —种加热被容纳在钎焊槽中的钎料的方法，其特征在于，所述方法包括如下步骤 使被埋在多孔绝热体中的加热元件发热，所述加热元件安装于所述钎焊槽主体的底部和侧部的外表面并且与由不锈钢制成的热扩散构件间隔开，所述热扩散构件安装于所述钎 焊槽主体的底部和侧部的外表面；通过所述加热元件的热来加热所述热扩散构件，以通过所述热扩散构件的热扩散将所 述钎焊槽主体均匀加热至恒定的温度范围；及通过被加热到所述恒定的温度范围的所述钎焊槽主体来均匀地加热被容纳在所述钎 焊槽中的钎料。
7. 根据权利要求6所述的方法，其特征在于，所述多孔绝热体包括以陶瓷形式制成的 绝热体；所述加热元件包括发热电阻元件。
8. 根据权利要求6所述的方法，其特征在于，所述钎料包括无铅钎料，并且所述热扩散 构件被以如下方式安装于所述钎焊槽主体的侧部的外表面所述热扩散构件的上端被布置 成与被容纳在所述钎焊槽主体中的所述钎料的液面平齐或低于该液面。
9. 根据权利要求6所述的方法，其特征在于，所述钎焊槽主体里面包括钎料给送装 置，其具有被布置成比容纳在所述钎焊槽主体中的所述钎料的液面低的入口和被布置成比 容纳在所述钎焊槽主体中的所述钎料的液面高的出口 ；及泵，其将所述钎料从所述入口送 入所述钎料给送装置的内部。
10. 根据权利要求8所述的方法，其特征在于，所述钎焊槽主体里面包括钎料给送装置，其具有被布置成比容纳在所述钎焊槽主体中的所述钎料的液面低的入口和被布置成比容纳在所述钎焊槽主体中的所述钎料的液面高的出口 ；及泵，其将所述钎料从所述入口送 入所述钎料给送装置的内部。
全文摘要
钎焊槽和加热被容纳在该钎焊槽中的钎料的方法。一种钎焊槽，其包括容纳钎料的钎焊槽主体；和加热钎料的加热构件。加热构件安装于钎焊槽主体的底部和侧部的外表面。加热构件包括由不锈钢制成的热扩散构件，该热扩散构件安装于钎焊槽主体的底部和侧部的外表面；多孔绝热体，其安装并附着到热扩散构件；及加热元件，其被埋入多孔绝热体中。加热元件还与热扩散构件间隔开。
文档编号B23K3/06GK101767239SQ20091026127
公开日2010年7月7日 申请日期2009年12月28日 优先权日2008年12月27日
发明者佐藤一策, 高口彰 申请人:千住金属工业株式会社