专利名称：防止波峰焊连锡的形成的方法及装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及波峰焊技术，具体地说涉及一种可防止波峰焊连锡形成的方法，本发明还涉及一种可防止波峰焊连锡形成的装置。
随着电子产品向小形化，多功能化的发展，高频、高速性能的要求和元器件技术的发展，器件的功能越来越强大，而封装尺寸却越来越小，装联密度越来越高，目前的大多数电路板设计都采用了双面贴片的混合组装技术，SMT贴片化成为电路板设计技术的发展趋势。但穿孔器件仍然会在电路板中占有一定的比例，因为许多器件如电感线圈、大功率器件、模块电源、联接器等由于散热、器件材质、可靠性等原因仍然无法实现表贴化，作为该类器件最可靠的互联方法，仍然是波峰焊焊接，波峰焊焊接工艺是一个成熟但较为复杂的工艺，涉及材料学、化学、自动控制、流体力学等诸多领域知识，如何降低密间距器件的焊接缺陷，一直是波峰焊工艺及设备发展研究的一个重大课题。波峰焊工艺发展有五十多年的历史了，无论设备结构、焊接工艺都发生了许多的重大变化，但是在焊接时一直存在焊接连锡缺陷现象，比率占总焊接缺陷的50％以上，影响焊接的缺陷的主要因素是设计、材料、电路板布局，工艺调制水平。而在大规模的复制生产中，修改设计是一件成本相当高事情，因此如何扩大生产工艺窗口、提高设备加工能力，提高工艺管制水平，一直是波峰焊工艺、设备发展研究的的课题。
目前为解决波峰焊连锡的问题，有许多措施和方法，热风刀技术是其中一种，热风刀技术利用热的(氮)气流切开焊接连锡的焊点，如
图1所示，这种技术能较彻底地清除焊接连锡问题，发现和修补焊点下隐藏的缺陷，但由于连锡的出现是没有明显规律的，为清除连锡往往是把所有的焊点都用热风刀处理一遍。热风刀的处理会改变焊点形成的冶金过程，对焊点长期可靠性的影响业界也存在激烈争论，同时经过热风刀处理过的焊点也存在焊点“偏瘦”的现象。热风刀的运用也需要投入生产设备，使生产过程控制复杂化，这些都会导致生产成本增加。
另一种方法是制作45度工装夹具辅助加工的方法，如图2a和图2b所示，通过45度夹具改变波峰焊料流的流向，使焊点间的有效间距变大，这种方法也能有效减少焊接连锡现象。但由于夹具的制作和维护、管理成本较高，设备可加工宽度有限，因此许多大尺寸的电路板也无法使用45度焊接夹具，限制了该工艺的运用。
另一类常用的方法是避免此类加工缺陷敏感器件波峰焊加工，通常采用手工焊接的方法，但手工焊接离散性大，效率低，焊接可靠性差，绝不是一种好的方法。最近通孔回流技术的出现也可以解决一部分此类问题，但通孔回流要求器件的耐高温特性要很好，这实际上给电路板设计时器件的选择增加了许多的限制，通孔回流也存在焊料量不足，现有的设计规范需要重新更新等问题，这些都限制了通孔回流技术的运用。
本发明的目的之一是提供一种可防止波峰焊连锡形成的方法，由本发明提供的方法能使得波峰焊的连锡缺陷在其形成之前被消除，而且方法简单可靠，成本低。
本发明的目的之二是提供一种采用上述方法设计的可防止波峰焊连锡形成的装置，实现将波峰焊的连锡缺陷在其形成之前被消除的目的。
本发明的目的是这样实现的提供一种防止波峰焊连锡形成的方法，包括如下步骤；a)、使波峰焊设备产生的波峰焊料流呈现出一道由多个小段焊料流相邻接组成的波状形波峰焊料流。
b)、使被焊接电路板通过上述波状形波峰焊料流，得到无连锡缺陷的焊接电路板。
所述多个小段焊料流相邻接组成的波状形波峰焊料流是一种由按一定规律组合排列的波峰喷嘴群形成的小段焊料流组合而成的波峰焊料流。
本发明的目的之二是这样实现的设计一种防止波峰焊连锡形成的装置，包括多个波峰喷嘴，所述多个喷嘴以互相成一定夹角的方式相邻排列组成一道能喷出呈波状形焊料流的喷嘴群，所述喷出焊料的喷嘴是一种矩形开口喷嘴或弧线形开口喷嘴，多个喷嘴组成一种可喷出N波形焊料流的N形喷嘴群，或组成可喷出波浪形焊料流的波浪形喷嘴群，或组成可喷出锯齿状的焊料流的锯齿状喷嘴群。
由本发明提供的防止波峰焊连锡形成的方法及装置，采用能喷出呈波状形焊料流的喷嘴群来取代原波峰焊设备的普通喷嘴，当被焊电路板中呈直线排列的元件引脚通过波状形焊料流时，可使得各个引脚之间离开焊料流的时间不相同，使连锡产生的条件被破坏，从而防止了连锡缺陷的产生，方法和装置简单可靠。
下面结合附图用实施例进一步说明本发明，附图中图1是采用热风刀技术消除已形成的连锡缺陷的方法示意图；图2a和图2b是采用工装防止连锡缺陷产生的装置结构示意图；图3和图4是原波峰焊产生连锡缺陷原理示意图；图5是原波峰焊设备对电路板进行焊接时的工作过程示意图6是本发明所述方法中所形成的波状焊料流与电路板接触面的波形图；图7是本发明所述装置中多个喷嘴成一定角度相邻接的排列示意图。
图8是图7所示装置所喷出的焊料流波高温玻璃板测试图形示意图。
在说明本发明之前先阐述一下连锡缺陷产生的原因，波峰焊是一种电子装联的互联工艺。使用流动的焊料波峰流的焊接过程来实现器件与电路板之间的互联。波峰焊焊接工艺主要有三个过程，助焊剂涂敷1、预热2和波峰焊接3，如图5所示，波峰焊工艺是使用流动的焊料波峰流来实现器件与电路板之间的焊接的，波峰的状态对焊接过程至关重要，假设在理想的波峰焊焊接条件下，焊料的可焊性及工艺条件都得到满足，在焊接的最初阶段，所有的焊点都浸在液态的焊料中，此时所有的焊点都处在“连锡”状态，如图3所示，因此“连锡”状态是焊接的初始过程，在焊点和波峰分离瞬间，焊料处于一种“半流动”状态，此时焊点的上的焊料会迅速“缩回”到波峰里，“缩回”到波峰里的焊料越多，焊点上的焊料就越少，连锡的机率就越少，在焊点的形成过程中，如果焊点上的焊料不能及时回缩到波峰中，焊点上附着有过量的焊锡，就极易形成连锡缺陷，电路板设计、助焊剂活性控制等，是连锡形成的主要因素。如果电路板板上有多个焊点排布成一条直线，而且彼此间距离很近，排布方向又与过波峰方向垂直，此时在波峰与焊点分离时，会有多个焊点同时分离，由于电路板变形、引脚长度不同和波峰表面不平等因素，总会有1-2个焊点最后脱离波峰面，这样所有焊点上多余的焊锡就会迅速收敛到最后脱离的焊点上，造成最后脱离点焊料过多，焊料在表面张力的作用下如果没有回缩形成焊点前就已经凝固，就会形成连锡4现象，如图4所示。
从理论分析我们知道，垂直通过波峰方向的排成直线的多个焊点的设计是最容易产生连锡的，但是在实际的产品设计中，却很难避免这种情况发生，因为比如联接器、插针、插座等是电子产品电路板上非常常见的器件，这些器件的引脚都呈直线排布且引脚间距很小，由于电性能的要求，这些元件在电路板上的布局位置和方向往往无法按照加工特性来定义。因此在生产现场，我们会发现这些器件时常会产生连锡现象。
通过上述对连锡产生原因的分析，提出一种可防止连锡缺陷产生的方法，采用一种可喷出波状形焊料流的装置，即通过波峰喷嘴的设计改变波峰的工作状况，实现排成直线的多个焊点不在同一个时刻脱离波峰，也可以实现减少和控制焊接连锡的目的。由于焊料流是连续的，为保证电路板上每个焊点都有相同的焊接时间，只要实现了电路板和波峰6的前接触面7和后分离面8呈波状形5，这样就可以使电路板上排成直线的多个焊点不在同一个时刻脱离波峰的效果，如图6所示。
根据上述防止波峰焊连锡形成的方法可设计一种能防止波峰焊连锡形成的装置，采用多个能喷出焊料的喷嘴，将所述多个喷嘴以互相成一定夹角的方式相邻连接组成一道能喷出波状形焊料流的喷嘴群(具有排列规律的阵列)。
所述线形喷嘴可采用矩形开口喷嘴10或弧线形开口喷嘴(图中未示出)的结构形式来实现波状形焊料流的喷嘴群。弧线形开口喷嘴可产生波浪形的焊料流，矩形开口形喷嘴可产生锯齿形或N形的波状焊料流，如图7所示是采用多个矩形开口喷嘴10组成的能喷出N形焊料流的喷嘴群11，它所产生的N形的波峰形焊料流9，用高温玻璃板测试图形如图8所示；N形喷嘴是一个简单的内嵌式机械结构件，可以方便安装到各种形式的波峰焊接设备上，通过波峰喷嘴多个开口，改变波峰焊料流的流向，实现波峰与电路板的接触面呈现锯齿形的“N”形的波峰焊料流。
从图6、图8中我们可以看出，使用了N形喷嘴之后，实现了N形的波峰接触面，通过生产线试验表明，采用本发明方法及装置能解决欧式联接器、插针、牛头插座等器件的连锡缺陷80％以上，对其他通孔器件及SMT器件的焊接没有任何影响，效果相当明显。
本发明可以运用在任何电子装联工厂的波峰焊焊接工序中，能有效减少焊接缺陷，提高产品直通率和可靠性，减少综合成本投入。上解决方案的不足，主要有以下主要优点无需使用任何为产品定制的工装夹具，有效解决焊接连锡问题；无需对设备进行任何技术改造和投资；该技术可以在任何形式的波峰焊设备上推广使用，制作成本低，无需调试且免维护。
各附图中有关标号含义如下12表示PCB板，13表示焊料波峰，14表示热风气流，15表示焊接框架，16表示掩膜板，17表示器件引脚，18表示焊点。
权利要求
1.一种防止波峰焊连锡形成的方法，其特征在于，包括如下步骤；a)、使波峰焊设备产生的波峰焊料流呈现出一道由多个小段焊料流相邻接组成的波状形波峰焊料流。b)、使被焊接电路板通过上述波状形波峰焊料流，得到无连锡缺陷的已焊接电路板。
2.如权利要求1所述防止波峰焊连锡形成的方法，其特征在于，所述多个小段焊料流相邻接组成的波状形波峰焊料流是一种由直线形小段焊料流组成锯齿形的波峰焊料流或组成N形的波峰焊料流。
3.如权利要求1所述防止波峰焊连锡形成的方法，其特征在于，所述多个小段焊料流相邻接组成的波状形波峰焊料流是一种由弧线形小段焊料流组成的波浪形波峰焊料流。
4.一种防止波峰焊连锡形成的装置，其特征在于，包括多个能喷出线形焊料的喷嘴，所述多个喷嘴以互相成一定夹角的方式相邻排列组成一道能喷出波状形焊料流的喷嘴群。
5.如权利要求4所述防止波峰焊连锡形成的装置，其特征在于，所述喷出线形焊料的喷嘴是一种直线形喷嘴(10)或弧线形喷嘴。
6.如权利要求4所述防止波峰焊连锡形成的装置，其特征在于，所述波状形焊料流的喷嘴群是一种可喷出锯齿形焊料流的锯齿形喷嘴群。
7.如权利要求4所述防止波峰焊连锡形成的装置，其特征在于，所述波状形焊料流的喷嘴群是一种可喷出N形焊料流(9)的N形喷嘴群(11)。
8.如权利要求4所述防止波峰焊连锡形成的装置，其特征在于，所述波状形焊料流的喷嘴群是一种可喷出波浪形焊料流的波浪形喷嘴群。
全文摘要
一种防止波峰焊连锡形成的方法及装置,使波峰焊设备产生的波峰焊料流呈现出一道由多个小段焊料流相邻接组成的波状形波峰焊料流,使焊接电路板通过上述波状形波峰焊料流;采用多个能喷出线形焊料的喷嘴,将多个喷嘴以互相成一定夹角的方式相邻排列组成一道能喷出波状形焊料流的喷嘴群,本发明可将波峰焊设备所产生的连锡缺陷消除在产生之前,并且方法和装置简单实用,是一种使用效果更好的消除连锡缺陷的方法和装置。
文档编号H05K3/00GK1365250SQ0110140
公开日2002年8月21日 申请日期2001年1月10日 优先权日2001年1月10日
发明者唐卫东, 刘常康, 吴烈火 申请人:华为技术有限公司