专利名称：生产电路板的方法
技术领域：
本发明是1992年11月3日申请，申请号为CN92112705.7，发明名称为“用焊料连接的焊接设备和方法及装置”的申请的分案申请。
本发明涉及一种生产印刷电路板的方法。
使用喷涂焊接装置或熔化焊料具有水平波纹状表面的焊接装置，把印刷电路板上的各种电子器件(包括回扫变压器、电阻、电容和跨接电线)焊成一个电路。这种类型的喷涂焊接装置可考虑图5(常规焊接装置重要部件的截面图)。在图5中，焊槽50在焊料喷口51处喷出熔化的焊料13，焊料13在焊槽50的中心部位形成突起的形状。角度可调的流量控制板52安装在焊料喷口51附近的支架上。从焊料喷口51流出的焊料13靠装有螺旋桨(未标出)的传送泵沿预定路径自动循环。印刷电路板40在上方通过喷涂焊料波纹状表面54的顶部，以便对装在印刷电路板40上的各种电子器件进行焊接。
装有位移传感器(用来控制喷涂焊料波纹状表面)的装置在日本未审查专利出版物62-199266号、1-104465号和63-220973号中已经提出过。
然而，在图5所示的喷涂焊接装置中，喷涂焊料波纹状表面是用肉眼控制和监视后，通过经验确定的。因此，难以始终稳定地获得喷涂焊料的最佳波纹状表面；不仅如此，由于不能进行定量的控制也得不到重复性。
当每天都要变换不同的印刷电路板40时，需要花许多时间确定喷涂焊料的最佳波纹状表面和通过试验确定焊接条件，此外进行这些试验也需消耗各种材料。不仅如此，在使用这种装置的过程中，焊槽50中的焊料数量将减少，同时焊料的氧化物将留在喷口51的内表面上，这些沉积下来的焊料氧化物所产生的阻力将改变喷涂焊料的波纹状表面54。这样，对印刷电路板40的焊接条件会产生有害影响，并降低焊接产率。
在补充焊料或清除焊料氧化物时，必须重新设置或确定喷涂焊料的波纹状表面，因此每次完成这些工作时，都需要花费试验的时间和材料。在日本未审查专利出版物62-199266号和1-104466号中提出的检测喷涂焊料波纹状表面高度的方法由喷涂焊料波纹状表面上的浮体和检测该浮体的位移传感器组成。该专利与本专利的区别在于本专利可以用若干位移传感器同时测量喷涂焊料波纹状表面的至少两个部位(沿着印刷电路板的传送方向，其中之一是焊料表面的顶部)的高度；根据这些测量信号，可以自动控制装在焊料喷口附近的流量控制板传动电机来改变流量控制板的角度，或者自动控制对熔化焊料循环的输送泵传动电机，使其达到最佳速度从而获得喷涂焊料理想的波纹状表面。
日本未审查专利出版物63-220973号与本专利的区别在于本专利沿着印刷电路板的传送方向，在波纹状表面的上方同时测量喷涂焊料波纹状表面的若干部位。
本发明的另一个目的在于提供一种生产印刷电路板的方法。
为实现上述目的，根据本发明提供一种生产印刷电路板的方法，包括下述步骤准备一个焊接设备，它包括用于传输印刷电路板的装置，一个喷涂型焊接设备，一个位移传感器安装部份，该部份与由所述喷涂型焊接装置所形成的喷涂焊料波纹表面的顶部相间一定的距离，一组设置于所述传感器安装部分之上用于测量所述喷涂焊料表面的一些部分的高度的位移传感器；所述位移传感器沿欲焊接的印刷电路板的传输方向相间预定距离设置并分别设置在包括所述的喷涂焊料波纹表面顶部的至少两个部位上，所述两个部位之一包括所述喷涂焊料波纹表面的顶部；和通过将印刷电路板沿一恒定的方向传输并使其下表面浸在所述喷涂焊料波纹表面之中来对装有各种电子部件的印刷电路板进行焊接。
生产印刷电路板的方法，包括准备一个焊接设备，它包括用于传输印刷电路板的装置，一个喷涂型焊接装置，一个以预定距离设置于由喷涂型焊接装置所形成的喷涂焊料表面顶部之上的位移传感器安装部分，一组安装在传感器安装部分之上用于测量印刷电路板的一些部分的高度的位移传感器；所述位移传感器在垂直于欲焊接的印刷电路板的传输方向上相间一定间距相互相间设置，所述位移传感器被分别设置于当印刷电路板从喷涂焊料波纹表面上通过时位于该电路板的相对两侧和中心部位；通过将印刷电路板沿一恒定的方向传输并使其下表面浸在所述喷涂焊料波纹表面之中来对装有各种电子部件的印刷电路板进行焊接；和检测并控制印刷电路板的翘曲情况。
本发明提供的焊接设备装有检测熔化焊料波纹状表面(或喷涂焊料波纹状表面)高度的装置，或装有检测印刷电路板翘曲程度的装置，而检测装置位于熔化焊料具有水平波纹状表面的浸透式焊接装置或喷涂焊料具有波纹状表面的喷涂焊接装置的上方。
根据本发明的上述结构，不需显著地改变常规焊接设备的外观和形状，在很短的时间内就可定量设置和控制熔化焊料的波纹状表面或喷涂焊料的波纹状表面。同时还可控制印刷电路板的热应变。对不同的印刷电路板，能够提前控制和记录喷涂焊料的最佳波纹状表面。因此，能快速实现不同印刷电路板的变换，改善印刷电路板的焊接产率和生产效益。不仅如此，印刷电路板上电子器件所受的热负荷时间也得以固定，从而稳定了电子器件的质量，延长了装有这种印刷电路板的电子装置(如电视机、录相机)的寿命。
附图简述如下
图1是本发明中焊接设备一重要部分的透视图；图2是沿图1中的S1-S1线得到的截面图；图3是图1中焊接设备的焊料循环装置和焊料喷口的透视图；图4是图1中焊接设备的位移传感器、显示器和自动控制系统的透视图；图5是常规焊接设备重要部分的截面图。
本发明焊接设备的一个具有喷涂焊料波纹表面的优选实施例将用图1至图4进行描述。这种焊接设备包括喷涂焊接装置10，用一组位移传感器8同时测量和检测喷涂焊料波纹表面11的若干部位(相对于该波纹状表面11的高度)的检测装置30，根据这些位移传感器8的测量数据自动控制各种传动电机转速(或转角)的自动控制系统49，在监视器上显示位移传感器8高度测量结果的显示装置48，印刷电路板传送带(未示明)，印刷电路板预热器(未示明)，以及控制这些装置或部件的控制系统(未示明)。
喷涂焊接装置10与图5中的装置基本相同，即包括焊槽20、焊料喷口21和循环熔化焊料13的装置。
焊接喷口21有上部和下部两个开口，并且包括打开或关闭下部开口的多孔(打了孔的)金属板23，它安装在靠近喷口21下部较大开口处旁边的轴上。喷口21还包括绕枢轴24转动以调节自身角度的流量控制板22，它被安装在喷口21上部较小开口处旁边的轴上。
金属板23是平的，且有许多小孔以使熔化焊料13通过。多孔金属板23绕枢轴47通过手动或传动电机(未示明)传动沿开或关的方向R3转动一个预定的角度。
通过输送泵26让熔化焊料13从焊料喷口21的下部以预定的速度穿过底槽28向上循环，输送泵26可以由例如装在旋转轴27上的螺旋桨(未标明)组成。
按照位移传感器8的测量信号，自动控制输送泵26的传动电机(未标明)的转速，以便形成喷涂焊料的预期波纹表面11。
检测喷涂焊料波纹表面11的检测装置30用螺栓或类似部件安装并固定在印刷电路板传送带的框架25上，而且该装置能方便地从框架25上拆除。还可用定位销或L形导板(未标明)方便地重复检测装置30的安装位置。
检测装置30有一个滑动台3，它安装在由构件1和2构成的长方形框架的下部。滑动台3可以沿着和印刷电路板40的传送方向垂直的箭头Y的方向水平滑动，并固定在所需的位置。这一滑动装置由支柱7、滑动轴5、滑动台固定螺丝6等部件组成。
若干位移传感器8安装在滑动台3的下表面，沿待焊接印刷电路板40的传送方向相互分开预定的距离。在这个实施例中，三个位移传感器8分别安置在喷涂焊料波纹表面11的三个部位(波纹表面的顶部、尾部和两者之间)的上方。
三个位移传感器8测出的喷涂焊料波纹表面11的高度的测量数据始终显示在监视器的显示屏48上，若需要也可打印成记录数据50。
位移传感器8的测量结果同时输入自动控制系统49。这一系统49自动算出喷涂焊料波纹表面11的最佳数据与测量数据的差异，自动控制循环熔化焊料的输送泵26的传动电机(未标明)的转速，并自动控制传动电机46的转角使L形连杆41对流量控制板22进行调节，以便形成的喷涂焊料的波纹表面11对于给定的印刷电路板40最为适合。
流量控制板22的角度随着L形连杆41的运动沿箭头R1的方向调整，连杆41可绕固定在轴承42上的枢轴43沿箭头R2的方向转动。L形连杆41的运动由传动电机46上的调节螺杆45的轴向运动决定。
L形连杆41、平板44、传动电机46等部件分别安装在一定的位置，使它们不会干扰印刷电路板40的向前运动。为了调整流量控制板22的角度，传动电机46也可直接与枢轴43相连，驱动L形连杆41，以省略调节螺杆45。
下面，将描述利用上面的焊接设备焊接装有各种电子器件的印刷电路板40的方法。此时电子器件安装装置(未标明)的上述焊接设备一起设置在印刷电路板的自动生产流水线上。
预先将各种电子器件装在印刷电路板40上，这些器件包括异形器件(如回扫变压器和带散热片的集成电路IC)、带线头的电子元件(如电解电容器和金属膜电阻)和芯片元件(如电阻、电容和线圈)。
首先描述设置喷涂焊料波纹表面11的方法根据要焊接的印刷电路板40的类型，把若干位移传感器8通过试验预先获得的喷涂焊料最佳波纹状表面高度的数据输入自动控制系统49。
然后，让循环焊料的输送泵26的传动电机(未标明)按预定转速运转。开动各个位移传感器8测量喷涂焊料波纹表面11的高度，并把测量数据输入自动控制系统49。这样，如上所述，就可按自动控制系统49反馈的数据分别设置或控制输送泵26的合适转速和流量控制台22的合适转角。
检测喷涂焊料波纹表面11的检测装置30的滑动台3可在印刷电路板40的宽度方向上(即垂直于印刷电路板40的传送方向箭头Y的方向)按预定的量移动，这样喷涂焊料波纹表面11的高度至少能在印刷电路板40的三个部位(印刷电路板40的两侧和中央)上测得。
如果需要，可以沿水平方向在预定间隔重复确定喷涂焊料波纹表面的高度，从而确信喷涂焊料波纹表面11有预定的弯曲表面，这样做了以后，就完成了喷涂焊料波纹表面的预控制和必需的准备工作。最后，固定滑动台3使之位于与移动的印刷电路板40的中心部位相对应的位置。
每个位移传感器8测量喷涂焊料波纹表面11的高度，并把测量数据输入自动控制系统49，从而自动控制各传动电机。不断重复这些操作，即使焊料量改变(例如连续使用焊接设备和补充焊料后)也可使喷涂焊料的波纹表面始终保持最佳状态。
如上所述，在喷涂焊料的波纹表面11保持最佳形状的条件下，印刷电路板40通过传送带(未标明)连续传送过来，这样每个印刷电路板40可按设定的时间浸在熔化的焊料中，从而获得稳定的焊接条件。
如上所述，本发明的焊接设备装有喷涂焊料波纹表面的检测装置，这种装置利用结构简单、且价格便宜的位移传感器探测、控制和保持喷涂焊料的最佳波纹表面。
在上述实施例中，虽然焊接设备是喷涂焊接的类型(即把移动过来的印刷电路板浸在喷涂焊料突起状波纹表面的顶部)，但本发明并不仅限于这种类型。例如，装有熔化焊料表面检测装置的焊接设备也可以是其他类型，如印刷电路板垂直浸入熔化焊料的水平静止表面，或者喷涂的焊料具有一般的水平波纹表面。在这种情况下，印刷电路板和熔化焊料的表面相互垂直地相向运动并彼此分开。
在焊接设备中有静止的水平焊料表面和一般的水平波纹喷涂焊料表面的情况下，检测装置30可同时测量溶化焊料表面的至少两个部位，并按反馈数据使焊槽上下移动。此外，还可自动控制熔化焊料循环装置输送泵的转速使熔化焊料表面垂直移到最佳高度。
位移传感器可分别安置在所需的位置，如安置在喷涂焊料波纹表面的上方。
除了测量喷涂焊料的波纹表面外，印刷电路板表面几个部位(如两侧和中央)的高度可以在印刷电路板通过喷涂焊料波纹表面顶部时或通过后测得，从而也可检测并控制印刷电路板40的翘曲程度。通过监视印刷电路板40的翘曲程度，可以判断焊接部位的焊接温度和最终条件是否合适。
位移传感器可以采用任一适合的类型，如激光型、超声型、涡流型、热敏型和发光二极管型。
如上所述，采用本发明的焊接设备(包括检测熔化焊料表面的装置、检测印刷电路板翘曲程度的装置和根据位移传感器的检测信号控制熔化焊料波纹表面的装置或手段)，可以稳定印刷电路板的质量，提高产率和生产效益；不仅如此，由于可以方便地变换各种类型的印刷电路板，本发明最适合多品种小批量印刷电路板的生产。
权利要求
1.生产印刷电路板(40)的方法，包括下述步骤准备一个焊接设备，它包括用于传输印刷电路板(40)的装置，一个喷涂型焊接设备(10)，一个位移传感器安装部份，该部份与由所述喷涂型焊接装置(10)所形成的喷涂焊料波纹表面(11)的顶部相间一定的距离，一组设置于所述传感器安装部分之上用于测量所述喷涂焊料表面的一些部分的高度的位移传感器(8)；所述位移传感器沿欲焊接的印刷电路板(40)的传输方向相间预定距离设置并分别设置在包括所述的喷涂焊料波纹表面顶部的至少两个部位上，所述两个部位之一包括所述喷涂焊料波纹表面的顶部；和通过将印刷电路板沿一恒定的方向传输并使其下表面浸在所述喷涂焊料波纹表面(11)之中来对装有各种电子部件的印刷电路板进行焊接。
2.生产印刷电路板(40)的方法，包括准备一个焊接设备，它包括用于传输印刷电路板(40)的装置，一个喷涂型焊接装置(10)，一个以预定距离设置于由喷涂型焊接装置(10)所形成的喷涂焊料表面(11)顶部之上的位移传感器安装部分，一组安装在传感器安装部分之上用于测量印刷电路板的一些部分的高度的位移传感器(8)；所述位移传感器在垂直于欲焊接的印刷电路板(40)的传输方向上相间一定间距相互相间设置，所述位移传感器(8)被分别设置于当印刷电路板(40)从喷涂焊料波纹表面(11)上通过时位于该电路板(40)的相对两侧和中心部位；通过将印刷电路板沿一恒定的方向传输并使其下表面浸在所述喷涂焊料波纹表面(11)之中来对装有各种电子部件的印刷电路板进行焊接；和检测并控制印刷电路板的翘曲情况。
全文摘要
本发明涉及一种生产印刷电路板的方法,包括下述步骤:准备一个焊接设备,它包括用于传输印刷电路板的装置,一个喷涂型焊接设备,一个位移传感器安装部分,该部分与由所述喷涂型焊接装置所形成的喷涂焊料波纹表面的顶部相间一定的距离,一组设置于所述传感器安装部分之上用于测量所述喷涂焊料表面的一些部分的高度的位移传感器;所述位移传感器沿欲焊接的印刷电路板的传输方向相间预定距离设置并分别设置在包括所述的喷涂焊料波纹表面顶部的至少两个部位上,所述两个部位之一包括所述喷涂焊料波纹表面的顶部;和通过将印刷电路板沿一恒定的方向传输并使其下表面浸在所述喷涂焊料波纹表面之中来对装有各种电子部件的印刷电路板进行焊接。
文档编号B23K3/06GK1275881SQ9812632
公开日2000年12月6日 申请日期1992年11月3日 优先权日1991年11月5日
发明者志水薰, 森天恭弘 申请人:松下电器产业株式会社