CN1013017B - 软钎焊设备 - Google Patents

Abstract

一种用于对沿着某一预定输送路径而移动着的印刷电路板进行软钎焊的设备，其包括有一向上伸展的喷嘴部件，该部件在其顶端有一开口，从该开口可使熔融焊料溢出以形成用以与印刷电路板的底面相接触的溢出着的熔融焊料以及包括有一可被转动地设置于该开口中的可调整的排出口部件以限定向着横截于所述输送路径的方向而伸展着的排出口，因此通过调整该排出口部件的角度位置就可变更该排出口的方位，以便调整该溢出着的软焊料的方向和高度。

Description

本发明涉及一种用于对印制电路板进行软钎焊的设备。

很久以来，人们已提出各种各样的用于印制电路板的软钎焊设备。但是，当这种现有设备被应用到载有诸如若干电阻，电容的芯片式电子部件的印制电路板时，由于在各相邻芯片式部件之间或在各芯片式部件的后面（在电路板的输送方向上看是后面）所构成的各凹陷部分总是不断地产生一些钎焊故障问题。这样的一些凹陷部分或区间能阻止熔化钎料流入其中并能聚集各种气体，从而使软焊料不能完全附着。在该凹陷部分中一旦聚集气泡，即使将熔融焊料长时间地浇注在整个印制电路板上也很难消除该气泡。

为了解决这个问题，在第4，465，219号美国专利中提出一种能够调节软焊料波峰的高度和方向的波峰钎焊设备以便使熔融焊料和印制电路板之间的接触达到最佳。附图19示出了这种先有技术设备的一个实施例，其中标号3表示一个具有一个溢出口4的向上缩小的喷嘴部件，其溢出口是以垂直于箭头A所示方向而伸展的，该箭头A的方向就是载有临时安装的各芯片式元件2的印制电路板1的输送方向。使熔融焊料5从溢出口4溢出以便 在该溢出口上形成一注软焊料波峰5a。喷嘴部件3的前板具有一被固定在一V形板7上的L形板6，而V形板7本身又被安装在一固定板9上。L形板6的位置是可水平地按平行于印制电路板1的输送路径方向A调整的，而V形板7的位置是可作垂直的调整的，因此溢出口4的面积方位与尺寸可为调整溢出的软焊料波峰5a而变更。

与上述传统设备相关的一个问题是：变更板6和板7的配置是既费时又麻烦的。尤其对溢出口4的方位控制是很困难的。

考虑到上述情况，本发明旨在提供一种对沿着某一按预定输送路径而行进的印制电路板进行软焊焊的设备，它可使软焊焊波峰的方向易于调整。

本发明的另一个目的是要提供一种能够形成具有适用于焊接载有小形集成电路的印刷电路板的、流速高的例如细的软焊料波峰的各种不同形状的软纤焊波峰的软纤焊设备。

根据本发明，提供了一种用于对正在沿着某一预定输送路径而运动着的印刷电路板进行软钎焊的设备，所述设备包括：

-一个为盛装软焊料而设置的上部敞开的槽;

-一个向上伸展的喷嘴部件，其下端与所述软焊料罐相流通，而其上端限定一个朝着横截于所述输送路径方向而横向伸展的开口。

-软焊料馈送装置，它可将所述罐中的所述熔融焊料供到所述喷嘴部件，以使所述熔融焊料从所述开口中溢出，此时印刷电路板的底面是与正在溢出的熔融焊料相接触的。

-排出口装置，它被配备在所述开口中，以缩小所述开口的面积，并限定一个横向伸展着的排出口;所述排出口装置可环绕某一被定向成横截于所述输送路径的方向的轴而转动，以便通过调整所述排出装置的角度位置就可使所述排出口的方位为调节所述溢出的软焊料的方向而变更。

现将参考附图对本发明的软钎焊设备的最佳实施例进行描述，在这些附图中：

图1是概略地示出本发明的软钎焊设备的一个实施例的横断面立面视图;

图2是示出图1设备的主要部件的局部平面图;

图3是取自图1中的剖面线Ⅲ-Ⅲ的局部横断面图;

图4至6都是示出由图1设备所产生的各种软焊料波峰形状的局部、剖面、立面图;

图7至9是示出本发明的另一实施例的，相似于图4至6的各视图;

图10和11均是示出本发明的又一个实施例的，相似于图7至9的各视图;

图12是取自示出本发明的又一个实施例的图13中的Ⅻ-Ⅻ剖面线的局部横断面立面图;

图13是图12的局部平面图;

图14是示出按照本发明的双级软钎焊设备的透视图;

图15是取自图14中的剖面线ⅩⅤ-ⅩⅤ的横断面图;

图16是图14的局部顶视图;

图17和18是分别取自图16中的剖面线ⅩⅦ-ⅩⅦ和ⅩⅧ-ⅩⅧ的横断面图;以及

图19是概略地示出一个传统型软焊料溢出喷嘴部件的横断面主面图。

参考图1至3，标号12表示一般为矩形，同时在其顶面是敞开的一个槽。槽12溶有由加热元件（未示出）维持在某一适当温度的熔融焊料或熔料13。熔料13是（总的）由标号11所表示的软焊料敷料器装置施加到印刷电路板的。

在槽12中配置有一个向上伸展的喷嘴部件14，其下端被连接到导管17的一端。在导管17的另一端设有一个向槽12底部开口的熔融焊料供应孔18。因此喷嘴部件14的下部是与罐12相流通的。喷嘴部件14的截面大致为矩形，并且其面积自中部向上逐渐缩小。更确切地说，关于限定喷嘴部件14的形状的两对相对的壁，其两侧板基本上是互相平行设置的，但其前后两板是向喷嘴部件14上端收缩的。

为了将槽12中的熔融焊料13连续地供到喷嘴部件14，在槽12中装有一馈送装置。该馈送装置最好包括有一个在导管17的开口18附近配置一推进器装置15。推进器装置15配备有一个被联接到包括一个电动机16的传动装置的转轴，以使推进器在电动机转动时环绕该转轴旋转而将槽12中的熔融焊料13连续地供到喷嘴14。该所供的熔融焊料向上流经喷嘴14，从其上端19溢出以形成一溢出波峰或溢出层13a，然后回到槽12中。

在喷嘴14上端处所限定的开口19以横截于由通常的输送装置运行所传送的印刷电路板1的方向而横向伸展，该印刷电路板是载有用一种粘合剂或钎焊焊剂临时附装于其底面上的芯片式电元件2的。在此情况下，最好使该印刷电路板以向后倾斜的姿态而行进，并沿着与水平面成某一角度θ，相似倾斜的输送路径而行进，以便使被过量地供到电路板1的熔融焊料能够以便利的方式滴入。当该印刷电路板1从上面经过喷嘴14时，其下面就与溢出的熔融焊料13a相接触，以便焊接该印刷电路板1底面上的电元件2。

在喷嘴14上端的开口19内备有一个排出口装置20以便缩小开口19的面积，并限定一个横向伸展着的排出口22（图2）在本实施例中排出口装置20包括一对被配置得可绕轴C旋转的纵向弧形或拱形板20a和20b。如图4中所示，板20a和20b是为了在20a的20b之间限定两个横向伸展的开口而配置的，其中一个开口用作溢出口22，而另一开口用作入口21，以便使熔融焊料13被引入要通过那里而到排出口22的喷嘴14中去。

排出口22的宽度和方位可通过调节板20a和20b的位置来变更。如图2和3所示，弧形板20b在其相对两端具有联接板25b和26b。联接板25b被不动地固定到一个可转动地安装在喷嘴14的两块相对侧板之一的中心孔中的外转轴23b上。另一方面，连接板26b是可环绕被紧固到喷嘴14的另一个相对侧板的转轴24而转动地支承的。同样，连接板25a和26a是装在弧形板20a的相对两端的。连接板25a是固定到一个为外转轴23b内形成的孔所容纳而可转动的内转轴23a的，而连接板26a是可旋转地支承在轴24上。内、外转轴23a和23b是与它们可绕之旋转的轴C是同心的。

因此，通过转动内、外转轴23a和23b，弧形板20a和20b就可环绕轴C转动，以使其间所限定的排出口22的宽度和方位可得以变动。通过调节排出口22的宽度和方位，就可用如图4至图6所示的简单设备，以各种方式进行焊接的操作了。

图4说明该设备的一种状态，其中弧形板20a和20b被定位得使软焊料波峰适合于对载有从电路板下悬挂有引线的各种电元件的印刷电路板进行波峰浸沾钎焊。标号27表示一块导板，在该导板上支承着由溢出的熔融焊料所组成的流动层13a。用螺丝29把挡板28固定到导板27的后端。挡板28的位置是可根据控制软焊料层13a的高度而进行垂直调整的。将槽12（图1）中的熔融焊料馈送到喷嘴14并通过开口21而流到溢出口22。该溢出的软焊料按与带有电元件2a的印刷电路板1的输送路径所取方向A平行而相对的方向而在板27上形成流动的软焊料层或波峰。使印刷电路板1与软焊料波峰13a相接触以实现浸沾钎焊。

当用浸沾钎焊的方法对载有芯片式元件的印刷电路板进行焊接时，就要使溢出口22变窄而向上如图5中所示，以便形成凸出的波峰13b。该印刷电路板是与凸出的波峰13b的峰顶部分相接触的。

如图6中所示，通过进一步缩小排出口22的宽度，并使排出口定位于朝着与印刷电路板的输送路径方向A相对的方向，就可形成一个以与方向A相对方向的溢出波峰13c。这样一种溢出的软焊料波峰13c可有效地防止软焊料形成“桥”和“毛刺”。

在上述实施例中，联接板25a和26a以及25b和26b分别具有其外缘弧边的长度等于弧形板20a和20b的外缘宽度的扇形。然而，联接板25a和26a以及25b和26b可具有任一所需结构（形状、尺寸和位置），虽然最好将它们设置在弧形板20a和20b的两边，并且其尺寸使得它能有效地减小从排出口22侧面逸出的相当量的熔融焊料。

在图7至9中示出排出口装置20的另一实施例，其中相同的标号表示相同的元、部件，在此实施例中的排出口装置20仅包括一块具有与20a或20b相似结构的弧形板30。于是，弧形板30在其一端具有一联接板36。联接板36是由固定到喷嘴部件14的侧板的转轴34可转动地支承的。弧形板30的另一端被联接到紧固某一转轴（未示出）的联接板（未示出）。该转轴是通过喷嘴14的侧壁中的一孔被可转动地安装的。在构成喷嘴14的两对侧壁具有一沿箭头A方向弯曲的细长上部33。在上部33和弧形板30之间被限定为溢出口32。通过调节弧形板30的角度位置，就可变更排出口32的方位和宽度。

当将弧形板30定位以便形成排出口32的某 一宽的宽度（如图7所示）时，就形成了一层类似于图4的熔融焊料层13a。如图8中所示，通过将该宽度调窄，就会形成象图5中所示凸出的溢出波峰13b。在图9中，该宽度被进一步调窄以形成类似于图6所示的溢出波峰13c。

图10和11示出了另外一个实施例，图中各相同的标号表示相同的元、部件。在此实施例中，排出口装置20包括有一具有类似于图7至9所示实施例中结构的弧形板40。图7的向内弯曲部分33已被去掉而代之以向外伸展的导板43。当将弧形板40定位以形成排出口42的某一宽的宽度（如图10中所示）时，就形成了一层类似于图4所示的熔融焊料13a。如图11中所示，通过将其宽度调窄，就会形成如图6中所示的细波峰13c。

图12和13说明排出口装置20的又一个实施例。该排出口装置20包括一圆筒形部件50，它被装在喷嘴14顶部以封住开口19。圆筒形部件50被设置得可使其轴C定位于横截印刷电路板1的输送路径所取的方向A。圆筒形部件50备有一平行于C轴的轴向开口，即狭长切口52。在圆筒形部件50内在狭长缝52的对面备有一开口即孔洞51。这样，使被在喷嘴14所供应的熔融焊料流过（担任入口）的开口51，并从担任溢出口的狭长切口52排出或喷出。该溢出的或喷出的熔融焊料就形成与印刷电路板相接触的软焊料波峰13c。

在该所示的具体实施例中，在圆筒形部件50内同心地设置有一内圆筒57，以限定熔融焊料从入口51流到排出口52的环状通路。所述溢出的熔融焊料13c聚集在由侧板和底板59a限定的小室59中，并通过在小室59相对端形成的各出口60而回到槽。

通过调节圆筒形部件50的角度位置就可变更溢出的或喷出的熔融焊料波峰13c的方向。于是，圆筒形部件50的两个对端是由联接板55和56封闭的。板56是由固定到喷嘴部件14的侧壁上的转轴54可转动地支承的。另一板55固定到轴53上，后者可转动地安装在喷嘴部件14的一个侧壁的中心孔。由于这种结构，因此通过转动转轴53，就可使圆筒形部件50绕轴C而转动，以便可任意地调整从排出口52喷出的熔化钎料的方向（角θ₂）。在调整好软焊料波峰13c的方向以后，可通过旋动螺钉58而使圆筒形部件50选定在那个位置上。

前面描述过的软焊料波峰敷料器装置11适于用作与另一个能形成横向移动前进的波峰的软焊料敷料器组合成的双级钎焊设备中的两个软焊料敷料器之一。在图14中示出了这样一种应用方式，在该图中，图12所示的软焊料敷料器11是用于某二次钎焊步骤中的。

参考图14与15，标号63表示一个锅，它一般呈矩形，并且在其上面是敞开的。锅63被一隔墙63a分成隔开的、级联式的第一和第二个槽64和65，即其级联方向与由箭头A所示的、准备焊接的各印刷电路板被不断推进的方向相平行。第一和第二个槽64和65分别溶有熔融焊料或熔料66和67。熔料66和67通过加热器（未示出）例如电热丝，被保持在适当的温度。总的由标号68和11所表示的第一和第二软焊料敷料器装置分别将熔料66和67施加到各印刷电路板上去。

在第一个槽64内设置有一在其顶端有一横向的开口的提升器69，在该开口上可滑动地装有一具有许多大致等距隔开的溢出孔或喷口（总的以73a和73b表示）的圆筒形喷嘴部件72，那些喷口排列在与喷嘴部件72的轴线相平行的方向上，并且是与提升器69相通的。为了要在喷嘴部件72上形成具有许多升起或凸出于与各溢出喷口73a和73b相对应处的部分的驻波66a和66b，备有使槽64中的熔融焊料66不断地引入提升器69，并迫使它从相应的喷口73a和73b溢出的装置（未示出）。

如图16至18所示，各通孔73a和73b被相间地排列成一行，并且各以等距P相隔开。各通孔73a均朝着方向A而倾侧一个角度α，而各通孔73b按与方向A相反的方向而倾侧一个角度β。这样排列的结果，从通孔73a溢出的熔融焊料波峰66a便偏向印刷电路板的输送方向A，而波峰66b则按相反于各印刷电路板的输送方向而倾斜。波峰66a在防止发生芯片或部件后端的焊接故障方面是有效的，而波峰66b在防止发生芯片式部件前端的焊接故障方面是有效的。

通孔73a和73b的方位角α和β均是为使波峰66a和66b的峰尖形成合适的高度而选定的。各通孔73a和73b的开口端并不需要排在一行中。它们可排列在不同行中，即排成锯齿形方式。

再参考图14，传动装置74是为使喷嘴部件72可按轴向往复并可滑移而配备的，即按横截于印刷电路板1的输送路径A的方向，如由箭头B所示;以便使从往复运动着的喷口73a和73b溢出的熔融焊料的驻波66a和66b形成按相同于喷嘴部件72的移动方向而前进着的各前进波峰。本实施例的传动装置74包括有一电动机77，其传动轴是固定地紧固到一平衡轮76上的。在锅63上装有一由导座75a可滑动地接纳的曲轴75，其一端被连到喷嘴部件72、而其另一端被可摆动地连到传动轴76a，该传动轴76a是可转动地连到平衡轮76上的。在电动机77转动之际，喷嘴部件72就被往复移动。最好是喷嘴部件72在其每半个往复周期中的行程基本上等于两个相邻的溢出喷口73a（或73b）之间的距离P的某一整数倍数。

参考图15，每块带有在其底面上被用粘合剂之类的东西临时固定着的各芯片式电元件的印刷电路板1被传统的输送装置所带动而从左到右，沿着以箭头A所指的预定输送路径方向而行进（如在图15中所看到的那样）。当印刷电路板1在第一软焊料敷料器68上面经过时，其底面被逆流和顺流地与顺序的熔融焊料波峰66b和66a相接触，以便将各元部件焊接到电路板1的底面上。由于每个软焊料波峰66a和66b是按横截于印刷电路板的输送行程的方向而不断移动的，所以该熔融焊料就可以某一加速的方式到达载有芯片状元部件的印刷电路板1的凹陷部分而不让各种气体截聚其内。

然后将已经在第一软焊料槽64中经受过用熔融焊料66进行软钎焊处理的印刷电路板1传送到位于相邻的第二敷料器11，以便以例如图4至12中的任何一图所示的方式与第二槽65中的第二熔融焊料67相接触。

Claims (4)

1、一种用于对沿着某一预定输送路径而移动着的印刷电路板进行软钎焊的设备，包括：

-一个为盛装熔融焊料而设置的上部敞开的槽；

-一个向上伸展的喷嘴部件，其下端与所述槽相流通，而其上端限定一个朝着横截于所述输送印刷电路板的路径方向而横向延伸的开口；

-软焊料馈送装置，它可将所述槽中的所述熔融焊料供到所述喷嘴部件，以使所述熔融焊料从所述开口中溢出，此时印刷电路板的底面是与正在溢出的熔融焊料相接触的；

一排出口装置，它被配备在所述开口中，以缩小所述开口的面积，并限定一个横向伸展着的排出口；所述排出口装置是可环绕某一被定向成横截于所述印刷电路板的输送路径的轴转动的，以便通过调整所述排出装置的角度位置就可使所述排出口的方位为调节所述溢出口软焊料的方向而变更；

其特征在于：所述排出口装置包括一对被配置得可绕所述轴旋转的纵向弧形板，并在其间限定两个横向伸展的开口，所述两个开口之一形成所述排出口，而另一个的作用是使熔融焊料可被引入所要通过那里而到所述一个开口的所述喷嘴部件，从而通过调整所述各弧形板的角度位置就可变更所述一个开口的方位和宽度以便调整所述正溢出的软焊料的方向和/或高度。

2、如权利要求1所述的设备，其特征在于：该设备还包括用于将第二槽中所盛装的第二熔融焊料，在印刷电路板须通过同所述溢出的熔融焊料相接触而进行钎焊处理之前，供到该印刷电路板的装置。

3、如权利要求2所述的设备，其特征在于：所述用于敷焊第二熔融焊料的装置包括有一可在其下端与所述第二槽相流通的向上伸展着的提升器以及可操作地用于将所述第二槽内的第二熔融焊料加到所述提升器、并用于使所述第二熔融焊料从该提升器的上部开口端中溢出的馈送装置，此时印刷电路板的底面是与溢出的第二熔融焊料相接触的，所述提升器在其上端备有许多排成横截于所述印刷电路板的输送路径方向上的各熔融焊料的溢出喷口，以便使从那里溢出的第二熔融焊料可形成一种具有在相应的溢出喷口上的许多凸出的表面被横向定位的驻波，而所述溢出喷口是可移动的以使所述驻波可向着横截于所述印刷电路板的输送路径的方向而前进，从而使印刷电路板的底面与从移动着的溢出喷口溢出的第二熔融焊料的前进波峰相接触。

4、如权利要求3所述的设备，其特征在于，所述各软焊料溢出喷口均为在可滑动地装在所述提升器的上端的圆筒形喷嘴部件中所形成的各通孔，此时它的轴被定向成横截于印刷电路板的所述路径的方向，所述通孔均相间地定位于与印刷电路板的输送路径相反和相同的方向上，以使从各通孔溢出的第二熔融焊料可形成一被横截地定向的、偏向印刷电路板的输送方向的第一波峰和一被横截地定向的、偏向相反于电路板的输送方向的第二波峰，所述第一和第二波峰中的每一个波峰在相应的各通孔上具有许多凸出的表面，而所述圆筒形喷嘴部件是可轴向移动的、以便第一和第二波峰可以沿横截于所述印刷电路板的所述输送路径的方向前进。

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