具有冷却扩散器的回流焊炉的制作方法

专利名称：具有冷却扩散器的回流焊炉的制作方法
技术领域：
本申请总体涉及回流焊炉，并且，更具体地，涉及具有冷却扩散器的回流焊 炉。
背景技术：
回流焊炉在采用表面贴装技术的印刷电路板的生产中使用。通常，在回流焊炉中，待焊接的产品从加热区通过到达冷却区。加热区被分成许多不同的区，这些区一般 分成预热区，均热区和峰值区(spikezone)。在预热区和均热区中，在周围气体环境下产 品被加热并且助焊剂挥发性组分被蒸发。峰值区比预热区和均热区更热，并且正是在峰 值区，焊料熔化。回流焊炉可以具有很多加热区并且这些加热区能根据待焊接的产品而 变化。不同的产品需要不同的加热曲线，而焊炉应当是灵活的以便，例如，设有十个加 热区的机器可以具有一个预热区，后面是七个均热区和两个峰值区，以用于一种类型的 电路板，且机器可以具有三个预热区，六个均热区和一个峰值区，以用于不同类型的电 路板。一个或多个冷却区跟随在加热区之后且用于将焊料凝固在电路板上。在生产过程中，施加膏体到印刷电路板的选定区域，该膏体包含混有助焊剂， 粘结剂，粘合剂和其他组分的焊料颗粒。施加的焊膏压在电子元件上，而膏体中的粘结 剂使元件保留在印刷电路板上。回流炉内的输送带运送印刷电路板和元件经过炉内的高 温区域，在该高温区域它们被加热到足以使膏体中的焊料颗粒熔化的温度。熔化的焊料 润湿元件和印刷电路板上的金属接点。焊膏中的助焊剂与接点反应以去除氧化物并加强 润湿。输送带移动加热的印刷电路板到炉子的冷却区域，在那里熔化的焊料凝固以形成 完整的电子电路。助焊剂与接点的反应释放出蒸气。而且，炉内的热度使未反应的助焊剂以及粘 结剂，粘合剂和其他焊膏的组分蒸发。如果蒸气移动到冷却区域，它们会不合需要地冷 凝在电路板上。蒸气还可能冷凝在炉内的冷却器表面。回流操作总体产生的蒸气在这里是指“助焊剂蒸气”。可以理解的是助焊剂蒸 气能包括蒸发的助焊剂、来自焊膏其他组分的蒸气、助焊剂被加热时释放的反应产物以 及从印刷电路板和电子元件中释放(out-gassed)的蒸气。因此，人们希望能提供一种助焊剂处理系统，在从该系统中去除助焊剂的同时 防止或者使最少的助焊剂滴落在印刷产品上。人们也希望能提供一种助焊剂处理系统， 该处理能够在相连接的回流炉的很少或者最少的维修停机时间内被清洁。

发明内容
—方面，一种回流焊炉，包括输送机构，用于移动印刷电路板通过至少一个加 热区，以及在加热区的后面跟随的至少一个冷却区。所述冷却区包括具有气体进口的 气体流动通道、热交换器、气室和扩散板。所述扩散板位于气体进口的下游，用于冷却 流经而过的冷却气体。所述热交换器的下游是所述气室，用于容纳来自所述热交换器的冷却的气体。所述扩散板具有暴露于所述气室的上表面和设置为引导冷却的气体从所述气室向下朝向所述输送机构上的印刷电路板的多个喷嘴开孔。所述多个喷嘴开孔的每一 个在所述气室内具有环绕的凸起部分，该环绕的凸起部分用于限制扩散板表面上冷凝的 助焊剂经过喷嘴开孔流向印刷电路板。另一方面，一种用于回流焊炉的扩散板，包括上表面，和在其中的多个喷嘴开 孔。所述多个喷嘴开孔的每一个具有环绕的凸起部分，用以限制所述扩散板上表面上冷 凝的助焊剂流动经过所述喷嘴。排出孔允许所述上表面上冷凝的助焊剂向下流动通过所 述板。另一方面，提供有一种在回流焊炉的冷却区内限制冷凝的助焊剂聚集在印刷电 路板上的方法。所述方法包括通过在板材中形成多个喷嘴开孔并形成围绕该板材中的每 个喷嘴的凸起部分来形成扩散板。所述每一个喷嘴开孔的凸起部分从所述板材的上表面 向外延伸从而使所述喷嘴开孔位置低于所述凸起部分的顶点。在冷却区内定位所述扩散 板。引导冷却的气体到所述扩散板的上表面上。在下面的附图和描述中阐明了一个或多个实施例的详情。其他特征、目标和优 点从说明书和附图，以及从权利要求书中是显而易见的。


图1是回流焊炉实施例的图解的侧视图；图2是用在图1的回流焊炉中的冷却区的实施例的分解的透视图；图3是用在图2的冷却区中的扩散板的实施例的局部透视图；图4是图3的扩散板的具有凸起部分的喷嘴开孔实施例的侧面剖视图；图5-8图示地阐明了形成图4的具有凸起部分的喷嘴开孔的工艺的实施例；以及图9和图10阐明了使用图2的冷却区的工艺(process)的实施例。
具体实施例方式参考图1，回流焊炉10包括多个加热区，所述加热区包括两个预热区12、后面 的四个均热区14以及后面的两个峰值区16。峰值区16的后面是冷却区18。合并在一 个或多个冷却区18内的是助焊剂收集系统，该助焊剂收集系统能阻止助焊剂聚集在经过 冷却区的印刷电路板(PCBs)上。印刷电路板通过输送机构运送经过炉子10，输送机构 由元件20表示。参考图2，在印刷电路板已经通过加热区后并当它们由输送机构20运载时，使 用冷却区18引导冷却的气体到印刷电路板上。冷却区18包括热交换器隔室22和24，每 一个隔室包括进口 26(见图9)，通过该进口空气(或其他气体)流入隔室，例如，从上游 的区，并且风扇28被用来使空气流动经过隔室。热交换器30设置在每一个隔室22，24 中。接插件框架31将热交换器可拆卸地定位在隔室22和24中。热交换器30具有流动 经过其中的冷却剂，用于从空气中除去热量。通过风扇28使空气流动经过热交换器30 并且从隔室底部出去进入气室33。一个或多个扩散板32位于进口 26和热交换器30的下游。扩散板32位于隔室 22和24的下面，并具有暴露于气室33的上表面34。扩散板32包括延伸穿过其中的多个喷嘴开孔36。喷嘴开孔36引导来自气室22和24的冷却的气体向下朝着由传送机构 20运载的印刷电路板。如在下面将详细描述的，喷嘴开孔36包括一特征，限制扩散板 32上表面34上冷凝的助焊剂的通道，防止其经过喷嘴开孔向位于扩散板下面的印刷电路 板流动。排出 孔38位于扩散板32的角落(corners)。排出孔38不包含喷嘴开孔36的限 制助焊剂的特征，从而在扩散板表面上冷凝的助焊剂能流动闯过排出孔。排出孔38位于 输送机构20的外侧(或其两侧边)，以便使冷凝的助焊剂流动经过排出孔直接落入在输送 机构下面的冷却盘40内。助焊剂收集容器42通过排出管44与冷却盘40连通。排出管44与冷却盘40底 部的排出口 46连接(见图10)。助焊剂收集容器42收集从冷却盘40排出的冷凝的助焊 齐U。能使用快速分离机构47从排出管44上容易地分离收集容器42来清除和处理收集容 器中收集的助焊剂。图3图示了扩散板32的一部分，即上表面34和喷嘴开孔36。凸起部分48环绕 着喷嘴开孔36。每一个凸起部分48呈孔环形式，并且与扩散板32的上表面34—体形 成，且从该扩散板的上表面向上突出。参考图4，喷嘴开孔36的剖视图说明了从扩散板32的上表面34向上延伸的凸起 部分48。凸起部分48设有屏障或壁50，以限制冷凝的助焊剂向喷嘴开孔36流动。而 各种各样的构造是可能的，壁50从上表面34上升且变平至水平部分52，该水平部分径向 向内延伸至向下延伸部分54，该向下延伸部分在喷嘴开孔36处终止。如所能看到的，喷 嘴开孔36位于凸起部分48的顶点55下方。图5-8图示地说明了形成具有环绕喷嘴开孔的凸起部分48的喷嘴开孔36的成形 工艺。参考图5，金属片48位于冲压机上，主要是指元件58。任何合适的材料可以用 作金属片56，如各种形式的碳钢，不锈钢，铝，铜和钛。金属片56位于冲头60下面。 虽然许多构造是可能的，金属片56还是位于成形工具62的上方，它还能用作冲孔操作 的模具。参考图6，冲头60伸出穿破金属片56并会聚性的喷嘴开孔。参考图7，然后 成形工具62伸出以形成凸起部分48。图8说明具有环形凸起部分48的完成的喷嘴开孔 36。在其他实施例中，冲头60和成形工具62可以同时伸出或者成形工具可以先伸出然 后是冲孔机伸出。冲压机58可以通过控制器电子控制，该控制器包括用于形成喷嘴开孔 36和凸起部分的逻辑。冲压机58可以包括用于移动工具和/或金属片(例如，在x-y平 面内)的定位系统来在扩散板32中形成多个喷嘴开孔36和凸起部分48。同样，冲压机 58可以与自动进料装置连接，该自动进料装置供给冲压机片材料。一旦扩散板32形成， 它被放置在如上所述的冷却区。图9和图10说明了操作冷却区18的方法，该冷却区用于当印刷电路板64由输 送机构20运载时冷却印刷电路板64。先参考图9，通过风扇28空气经空气进口 26被引 入热交换器隔室。空气可以来自炉子10的上游区，且当它进入气室22时，包括助焊剂 蒸气。空气被引入经过热交换器30，热交换器30冷却空气。然后，引导冷却的空气进 入气室朝向扩散板32参考图10，当冷却的空气接触包括扩散板32的冷却区18中的部件时，助焊剂材 料冷凝并聚集在扩散板的上表面34上。如上所述，当引导冷却的空气流72到印刷电路板上时，环绕喷嘴开孔36的凸起部分48阻止冷凝的助焊剂穿过喷嘴开孔并向下落到印刷 电路板64上。冷凝的助焊剂被引导至不包括凸起部分的排出孔38，在排出孔冷凝的助 焊剂作为助焊剂排出物66被允许从扩散板32上排出。如图所述，排出孔38位于输送机 构20的侧边。冷凝的助焊剂通过许多方式引导至排出孔38。在一些实施例中，扩散板 32可以稍微向下倾斜或者弯曲朝向排出孔38。在一些实施例中，引导至扩散板32上表 面34上的空气压力导致冷凝的助焊剂向排出孔38移动。 然后，助焊剂排出物66落进冷却盘40。冷却盘40包括倾斜的底部表面68，该 底部表面朝着排出口 46倾斜向下。排出口与排出管44连接，排出管与收集容器42连接。可以清楚地了解到，上述描述意在只作为说明和举例，而不意在作为限制，并 且变化和修改是可能的。例如，在一些实施例中，排出通道70(由图10的虚线表示)， 例如，可以设置为排出管道的形式引导助焊剂排出物66从排出孔38到达冷却盘40。此 夕卜，虽然扩散板主要描述为由金属制造并且是一体的结构，扩散板能够以合适的非金属 材料形成，并且还能够是多部分构造。因此，其他实施例是可预期的，并且在不脱离本 申请的范围内能作出改造和变化。所要求保护的是
权利要求
1.一种回流焊炉，包括输送机构，用于移动印刷电路板经过至少一个加热区，以及接在加热区后面的至少 一个冷却区，所述冷却区包括具有气体进口的气体流动通道、热交换器、气室和扩散器，所述热交换器位于气体 进口的下游，用于冷却流经的气体，所述热交换器的下游是所述气室，用于容纳来自所 述热交换器的冷却的气体，所述扩散器具有暴露于所述气室的上表面和设置为引导冷却 的气体从所述气室向下朝向所述输送机构上的印刷电路板的多个喷嘴开孔，所述多个喷 嘴开孔的每一个在所述气室内具有环绕的凸起部分，该环绕的凸起部分用于限制扩散器 的上表面上冷凝的助焊剂经过喷嘴开孔流向印刷电路板。
2.权利要求1所述的回流焊炉，其中，所述扩散器是金属板结构，所述喷嘴开孔通过 冲压加工在扩散板上形成，并且所述环绕的凸起部分也通过冲压形成。
3.权利要求1所述的回流焊炉，其中，所述喷嘴开孔通过第一次冲压操作形成，并且 所述环绕的凸起部分通过第二次冲压操作形成。
4.权利要求1所述的回流焊炉，进一步包括排出孔，位于所述扩散器中，用以允许所述上表面上冷凝的助焊剂流出气室；收集盘，位于输送机构下面，用以容纳流经所述排出孔的冷凝的助焊剂。
5.权利要求4的所述回流焊炉，其中，定位所述扩散器使至少一些喷嘴开孔排列在所 述输送机构上方且越过所述输送机构，并且所述排出孔位于所述输送机构2的上方且在 所述输送机构一侧，使从所述排出孔流过来的冷凝的助焊剂沿着所述输送机构旁边行进 进入所述收集盘。
6.权利要求5所述的回流焊炉，其中，流动管道从所述排出孔延伸向所述收集盘。
7.权利要求4所述的回流焊炉，其中，所述排出孔是第一排出孔，并且所述一侧是所 述输送机构的第一侧，所述扩散器包括第二排出孔，位于所述输送机构的上方且在所述 输送机构的与第一侧相对的第二侧。
8.权利要求4所述的回流焊炉，其中，定向所述扩散器使至少一部分上表面倾斜以向 排出孔引导冷凝的助焊剂。
9.一种回流焊炉的扩散板，所述板包括上表面，在其中的多个喷嘴开孔，所述多个喷嘴开孔的每一个具有环绕的凸起部 分，用以限制所述扩散板上表面上冷凝的助焊剂流动经过所述喷嘴，以及排出孔，用以 允许所述上表面上冷凝的助焊剂向下流动经过所述板。
10.权利要求9所述的扩散板，其中，所述扩散板是金属，所述喷嘴开孔通过冲压加 工在扩散板中形成，并且所述环绕的凸起部分也通过冲压形成。
11.权利要求9所述的扩散板，其中，所述喷嘴开孔通过第一冲压操作形成，并且所 述环绕的凸起部分通过第二冲压操作形成。
12.权利要求9所述的扩散板，其中，喷嘴开孔沿着所述板的主要的中心部分定位， 并且所述排出孔偏离所述喷嘴开孔。
13.一种在回流焊炉的冷却区内限制冷凝的助焊剂聚集在印刷电路板上的方法，所述 方法包括通过在板材中形成多个喷嘴开孔以及围绕每个喷嘴开孔形成凸起部分来形成扩散板，所述每个喷嘴开孔的凸起部分从所述板材的上表面向外延伸使所述喷嘴开孔的位置 低于所述凸起部分的顶点；在冷却区内定位所述扩散板；以及 弓丨导冷却的气体到所述扩散板的上表面上。
14.权利要求13所述的方法，其中，形成所述扩散板的步骤包括在所述片材上冲出所 述喷嘴开孔，并且在所述片材上冲压出所述凸起部分。
15.权利要求13所述的方法，其中，形成所述扩散板的步骤包括在所述扩散板的两侧 形成排出孔，所述排出孔不包括所述凸起部分。
16.权利要求15所述的方法，进一步包括在冷却区中所述扩散板上表面上收集冷凝的 助焊剂，所述凸起部分阻止冷凝的助焊剂通过所述喷嘴开孔。
17.权利要求16所述的方法，进一步包括向所述排出孔引导冷凝的助焊剂，所述排 出孔位于输送机路径的上方并且在输送机路径两侧，所述输送机路径位于所述扩散板下
18.权利要求17所述的方法，进一步包括将来自所述扩散板上表面的冷凝的助焊剂作 为助焊剂排出物通过排出孔排出，所述助焊剂排出物排进位于所述扩散板下面的冷却盘中。
19.权利要求18所述的方法，进一步包括将助焊剂排出物收集在收集容器中。
全文摘要
一种用于回流焊炉的扩散板，包括上表面和在其中的多个喷嘴开孔。多个喷嘴开孔的每一个具有环绕的凸起部分用以限制扩散板上表面上冷凝的助焊剂流动通过喷嘴。排出孔允许上表面上冷凝的助焊剂向下流动通过该板。
文档编号B23K1/012GK102026768SQ200980117577
公开日2011年4月20日 申请日期2009年2月10日 优先权日2008年3月28日
发明者乔纳森·M.·多滕哈恩 申请人:伊利诺斯工具制品有限公司