CN101352773A - 通孔元器件选择性焊接装置及焊接方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种通孔元器件选择性焊接装置及方法，包括对元器件喷涂助焊剂的助焊剂涂敷容器、对元器件进行预热的预热装置及对元器件进行喷锡焊接的焊接装置；所述助焊剂涂敷容器包括由空气进入带出助焊剂泡沫的发泡装置、供泡沫出来的微孔及喷涂助焊剂至元器件上的喷口模块，所述发泡装置置于助焊剂涂敷容器中，微孔设在发泡装置上，喷口模块设在助焊剂涂敷容器上，所述喷口模块与元器件上需涂敷助焊剂的位置相对。上述通孔元器件选择性焊接装置的焊接装置的助焊剂泡沫从发泡装置的微孔出来，大量聚集在发泡装置内，从喷口模块对准元器件上需要涂敷的地方进行涂敷，采用发泡喷流方式实现选择性的助焊剂涂敷，涂敷均匀。

Description

通孔元器件选择性焊接装置及焊接方法

【技术领域】

本发明涉及一种通孔元器件选择性装置及焊接方法。

【背景技术】

在现代电子焊接技术的发展历程中，已经由通孔焊接技术向表面贴装焊接技术转变，虽然目前表面贴装技术已成为电子产品组装技术的主流，但是通孔焊接技术在电子组装行业仍占有一席之地：一些元器件，如连接器、传感器、变压器和屏蔽罩等仍然无法做到完全表贴化；由于成本等方面的原因，不少企业在元器件的选择上仍会考虑通孔元器件；在国防、汽车和高端通信等行业，为了追求焊点在极限条件下的可靠性，通孔元器件仍然是最佳选择(表贴元器件的焊接是在一个面上完成的，而通孔元器件焊接中，焊料包裹了整个元器件的引脚，从力学角度衡量可靠性更佳)。

目前，通孔元器件的焊接主要采用手工焊、波峰焊和选择焊等几种焊接技术，所述选择焊一般由助焊剂涂敷、预热和焊接三个模块构成。通过设备编程装置，助焊剂涂敷模块可对每个焊点依次完成助焊剂选择性涂敷，经预热模块预热后，再由焊接模块对每个焊点逐点完成焊接。逐点进行焊接，工作效率低，不适合批量生产，若需要增加产能，就必须增加焊接头，造成设备成本增加。

现有的选择性焊接的助焊剂涂敷采用喷雾涂敷，喷涂不均匀，涂敷时，采用X-Y伺服机构喷涂，工程造价高，且X-Y伺服机构喷涂时需要复杂的编程，一旦程序错误，离子污染将影响产品的可靠性。元器件预热电力消耗大，无法做到节能环保，焊接完成后，没有考虑元器件上焊点脱离的角度问题，无法有效解决焊点连锡的工艺技术问题，焊接模块各焊接头的喷锡高度不一致，焊接问题多。

【发明内容】

本发明所要解决的技术问题在于提供一种通孔元器件选择性焊接装置，其喷涂助焊剂时，涂敷均匀。

为解决上述技术问题，本发明的技术方案是：提供一种通孔元器件选择性焊接装置，包括对元器件喷涂助焊剂的助焊剂涂敷容器、对元器件进行预热的预热装置及对元器件进行喷锡焊接的焊接装置；所述助焊剂涂敷容器包括由空气进入带出助焊剂泡沫的发泡装置、供泡沫出来的微孔及喷涂助焊剂至元器件上的喷口模块，所述发泡装置置于助焊剂涂敷容器中，微孔设在发泡装置上，喷口模块设在助焊剂涂敷容器上，所述喷口模块与元器件上需涂敷助焊剂的位置相对。

与现有技术相比较，上述通孔元器件选择性焊接装置的焊接装置的助焊剂泡沫从发泡装置的微孔出来，大量聚集在发泡装置内，从喷口模块对准元器件上需要涂敷的地方进行涂敷，采用发泡喷流方式实现选择性的助焊剂涂敷，涂敷均匀。

本发明所要解决的另一技术问题在于提供一种通孔元器件选择性焊接方法，元器件焊接时，包括助焊剂涂敷、预热及焊接，所述元器件通过助焊剂涂敷容器进行喷涂助焊剂，通过预热装置进行预热，通过焊接装置进行点锡焊接；助焊剂涂敷时，将发泡装置放在盛放助焊剂的助焊剂涂敷容器中，压缩空气压入发泡装置内，助焊剂泡沫从发泡装置的微孔出来，大量聚集在发泡装置内，从喷口模块喷出，所述喷口模块对准元器件上需要涂敷的地方进行涂敷。

与现有技术相比较，上述通孔元器件选择性焊接方法在涂敷助焊剂时，助焊剂泡沫从发泡装置的微孔出来，大量聚集在发泡装置内，从喷口模块对准元器件上需要涂敷的地方进行涂敷，采用发泡喷流方式实现选择性的助焊剂涂敷，涂敷均匀。

【附图说明】

图1是本发明通孔元器件选择性焊接装置一较佳实施例的示意图；

图2是图1所示实施例中助焊剂涂敷容器的立体示意图；

图3是图1所示实施例中预热装置预热区的示意图。

图4是图1所示实施例中焊接装置悬挂式固定装置移动的立体示意图。

图5是图1所示实施例中焊接装置锡炉移动的立体示意图。

图6是图1所示实施例中两级焊锡缓冲结构的示意图。

图7是图1所示实施例中独立式锡波高度调整机构的示意图。

图8是图1所示实施例中悬挂式固定装置与锡炉脱焊的示意图。

【具体实施方式】

为了使本发明所要解决的技术问题、技术方案及有益效果更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

请参阅图1及图2，是本发明通孔元器件选择性焊接装置的一较佳实施例，其包括盛有助焊剂的助焊剂涂敷容器1、预热装置2及焊接装置4，所述助焊剂涂敷容器1为密闭容器，可对元器件(本实施例中为PCB板3)需要涂敷的地方喷涂助焊剂，预热装置2可对PCB板3进行预热，焊接装置4对PCB板3需要焊接的地方进行焊接。所述助焊剂为焊接过程中须用的有机化学性溶剂。

所述助焊剂涂敷容器1包括发泡装置10、气压调整装置12、微孔14及喷口模块16，所述发泡装置10置于助焊剂涂敷容器1中，微孔14设在发泡装置10的壳体上，气压调整装置12设在助焊剂涂敷容器1上。压缩空气通过气压调整装置12的F处压入助焊剂涂敷容器1内，所述微孔14可以泄露空气，当空气在助焊剂喷出时可以产生大量的泡沫。其原理类似于用一个管子在肥皂液中吹气，可以在肥皂液表面形成大量的泡沫。与其不同的是，因为采用了微孔14的发泡装置10，所产生的泡沫非常均匀，气泡的直径不超过2mm。所述喷口模块16设在助焊剂涂敷容器1的表面上，喷口模块16与PCB板3上需要涂敷的地方相对，对PCB板3进行涂敷。与喷雾相比，发泡装置10产生的泡沫在PCB板3上喷涂更加均匀一致，不论接触时间多久，助焊剂在PCB板3上的量都是固定的，这样可以减少PCB板3的离子污染机会。与X-Y伺服机构的喷涂相比，助焊剂喷涂一次性完成。不存在X-Y伺服机的动作时间，可以提高效率约5倍以上，因为结构简单，几乎可以不保养。平时的维护仅限于更换助焊剂。因为采用模块化的喷口，更换产品只需更换模块即可，不需编写程序和也不需调整程序。只需要按照所生产机种更换模块即可。加快生产转型的时间。所述助焊剂涂敷容器1可满足大量生产。

请一同参阅图3，所述预热装置2采用PID闭环控制的发热系统，为一种带有闭环反馈控制电路的电气实现方式。所述预热装置2包括预热区20及保温区(图中未示出)，PCB板3先通过预热区20进行预热，再在保温区保温。所述预热区20可设为2-3段，可满足无铅焊锡的工艺需求，整个区域的长度一般为1.2-1.8米之间，以满足PCB板3温度的升温幅度控制，有利于保证PCB板3不至于受到剧烈的升温变形和分层，致使受到破坏。所述保温区温度设定为80-160摄氏度可调，针对不同的产品采用不同的温度，方便选择。

所述预热区20对PCB板3进行预热，预热区20包括马达21、涡轮风机25、发热板22、风温感温探头23、温度控制单元24及加热控制单元(图中未示出)，所述马达21与涡轮风机25相连接，马达21带动涡沦风机20将空气吹入发热板22，空气在发热板上得到预热。所述风温感温探头23、温度控制单元24及加热控制单元电连接，风温感温探头23探测风温，反馈给温度控制单元24。加热控制单元根据测试到的温度控制发热板22进行温度的控制。

所述预热区20对PCB板3采用热风预热，热风直接吹在PCB板3上，发热板22有一定的保温作用，可以很久保持温度的稳定。相对于远红外、石英灯管和铯灯加热等脉冲式加热的方法有更加稳定的温度供给。采用流动的热风进行加热可以让助焊剂内的容积成份加速蒸发。预热区20在采用反射、隔热棉等隔热技术的基础上，再用热风回流的方式，加热后的热风将通过两侧回流入涡轮风机25再次进入发热板22，可以有效利用余热，达到节能的目的。当长度达到1.8m时，设备提供给操作者可从常温到最高160摄氏度的温度调节区间，可以方便的应对各类PCB板3的预热问题。

请一同参阅图4及图5，所述焊接装置4包括悬挂式固定装置40及锡炉42，所述悬挂式固定装置40悬挂在锡炉42的上方，所述悬挂式固定装置40采用机电一体化部件，将PCB板3从预热区20接送出来。悬挂式固定装置40包括定位系统(图中未示出)，所述定位系统将PCB板3定位。所述锡炉42上设有多个锡波喷口44，所述锡波喷口44处喷出焊锡。

所述悬挂式固定装置40可以按照Z轴方向运动，PCB板3一起运动，所述悬挂式固定装置40也可固定，PCB板3静止，锡炉42按照Z轴向上运动，当PCB板3上的待焊接位置接触到锡炉42的锡波喷口44的焊锡时，完成焊接过程。焊接完成后，所述悬挂式固定装置40从锡炉42上脱离。所述锡炉42可以在X-Y轴方向进行定位调节，使得PCB板3上的待焊接位置和锡波喷口44做到一一对应，满足精准的对位需要。所述锡炉42上的锡波喷口44可根据PCB板3上的待焊接位置来开模，PCB板3上的待焊接位置可以一次性焊接，不需要进行逐个焊接，所有焊接作业可以在3-5秒内完成，工作效率大大提高。

请一同参阅图6，所述锡炉42上连有两级焊锡缓冲结构420，所述两级焊锡缓冲结构420可对锡炉42内焊锡泵体422的焊锡流动进行缓冲，可保证焊锡喷流的压力均衡受控，防止由于焊锡喷流各点的压力不均造成各个锡波喷口44的高度不一致。

所述两级焊锡缓冲结构420包括第一级焊锡缓冲装置424及第二级焊锡缓冲装置426，所述第一级焊锡缓冲装置424包括迷宫通道423，迷宫通道423的底部密封，不设开口，焊锡由焊锡泵体422喷出后，按照迷宫通道423的路线行进，从锡炉42笼式炉胆421的四周均匀充入喷流内膛(图中未示出)内。所述迷宫通道423可以上焊锡进行4次变更行进路线，起到缓冲焊锡的目的。所述第二级焊锡缓冲装置426采用网状阻流结构，对锡波进行阻挡。可以使各个锡波喷口44的压力均衡，保证各个锡波喷口44喷出的锡波的高度一致。第二级焊锡缓冲装置426也可对焊锡中的锡渣起到吸附过滤作用。过滤焊锡中锡渣成分，净化焊锡。

请一同参阅图7，所述锡炉42的锡波喷口44内部设有独立式锡波高度调整机构440，所述锡波高度调整机构440包括阻挡机构442，阻挡机构442包括弹片444及螺丝446，所述弹片444的一端端部441固定在锡波喷口44的内侧壁上，一端端部为自由端443，所述自由端443与锡波喷口44的另一内侧壁445之间具有空隙447。所述螺丝446设在锡波喷口44上，且所述弹片444的自由端443抵制在螺丝446的上方，通过往锡波喷口44内螺动螺丝446，螺丝446将自由端443往锡波喷口44的内侧壁445方向处推动，使得空隙447变窄，进而可使得焊锡的喷流量变小；反之，将螺丝446螺出锡波喷口44，自由端443往远离锡波喷口44的内侧壁445方向移动，使得空隙447变宽，进而可使得焊锡的喷流量变大。调整后各个锡波喷口44喷出的锡波高度一致，有利于焊锡的正常进行。

独立式锡波高度调整机构440可以单独对喷锡高度进行调解，即可以解决对部分浸锡深度有特殊的要求的焊点的焊接问题，也可以解决对浸锡高度要求一致的焊接问题，以实现真正的选择性焊接。

本发明通孔元器件选择性焊接方法的一较佳实施例，其包括三个过程：助焊剂涂敷、预热及焊接，所述PCB板3通过助焊剂涂敷容器1进行喷涂助焊剂后，再通过预热装置2进行预热，最后通过焊接装置4进行点锡焊接。所述助焊剂涂敷容器1对PCB板3上需要焊接的区域进行助焊剂喷涂，通过预热，主要是活化助焊剂。

a.助焊剂涂敷：将发泡装置10放在盛放助焊剂的助焊剂涂敷容器1中，将压缩空气通过气压调整装置12压入发泡装置10内，助焊剂泡沫从发泡装置10的微孔14出来，大量聚集在发泡装置10内，最后从喷口模块16喷出，所述喷口模块16对准PCB板3上需要涂敷的地方进行涂敷。PCB板3定位后，发泡装置10按照设定的位置对PCB板3进行半接触，可以防止安装好的零件和喷口模块16接触造成元器件的安装不良，同时也能使助焊剂的泡沫均匀涂敷在PCB板3上。喷涂时，助焊剂泡沫在PCB板3需要涂敷的位置喷出，高度受气压的控制，当达到预设的高度后，即可进行PCB板3的涂敷作业。

b.预热：将涂敷好助焊剂的PCB板3移至预热装置2的预热区20进行预热，预热时，马达21带动涡沦风机20将空气吹入发热板22，空气在发热板22上得到预热，风温感温探头23探测风温，反馈给温度控制单元24，加热控制单元根据测试到的温度控制发热板22进行温度的控制；PCB板3预热完后进入保温区保温。

c.焊接：焊接装置4的悬挂式固定装置40将PCB板3从预热区20接送出来，并通过定位系统将PCB板3定位，悬挂式固定装置40按照Z轴方向运动或锡炉42按照Z轴方向运动，直至PCB板3上的待焊接位置与锡炉42的锡波喷口44对准，锡炉42的锡波喷口44喷出焊锡至PCB板3上，完成焊接过程。所述锡炉42上的锡波喷口44预先据PCB板3上的待焊接位置设计好，在焊接时，PCB板3上的待焊接位置可以通过锡波喷口44一次性焊接，不需要进行逐个焊接。如图8所示，焊接完成后，所述悬挂式固定装置40从锡炉42上脱离，脱离时，悬挂式固定装置40以O点为中心，A点首先向上脱离，当脱离角度θ达到4-7度时，O点再脱离焊锡面，当A、O两点达到同样平面时，完成一次焊接动作，PCB板3可以输入冷却装置5进行冷却。一般的焊接脱离采用垂直向上的方式脱离，所有焊接点的焊锡脱离没有先后顺序，会造成焊点短路较多，采用上述脱焊方式可以让排插等零件焊接完毕后，焊锡在重力的作用下按照排插的方向进行逐渐脱离，焊接完毕后焊点短路情况较少。

在焊接时，可以通过在锡炉42上的两级焊锡缓冲结构420来缓冲焊锡泵体422内部的焊锡流动，以保证焊锡喷流的压力均衡受控，防止由于焊锡喷流各点的压力不均造成各个锡波喷口44的高度不一致。所述两级焊锡缓冲结构420通过第一级焊锡缓冲装置424的迷宫通道423将焊锡泵体422喷出的锡波缓冲，再通过第二级焊锡缓冲装置426的网状阻流结构对锡波进行阻挡。可以使各个锡波喷口44的压力均衡，保证各个锡波喷口44喷出的锡波的高度一致。第二级焊锡缓冲装置426也起到过滤焊锡中的锡渣的作用。

在焊接时，通过调节锡炉42的锡波喷口44的独立式锡波高度调整机构440的螺丝446，使得锡波高度调整机构440阻挡机构442的弹片444与锡波喷口44的内侧壁445之间的空隙447宽度可调，进而调整焊锡的喷流量大小。独立式锡波高度调整机构440可以单独对喷锡高度进行调解，即可以解决对部分浸锡深度有特殊的要求的焊点的焊接问题，也可以解决对浸锡高度要求一致的焊接问题，以实现真正的选择性焊接。

上述通孔元器件选择性焊接装置及方法的焊接装置4的锡炉42上的锡波喷口44预先根据PCB板3上的待焊接位置一一设计好，在焊接时，PCB板3上的待焊接位置可以通过锡波喷口44一次性焊接，不需要进行逐个焊接，大大提高了生产效率；助焊剂泡沫从发泡装置10的微孔14出来，大量聚集在发泡装置10内，从喷口模块16对准PCB板3上需要涂敷的地方进行涂敷，采用发泡喷流方式实现选择性的助焊剂涂敷，涂敷均匀。焊接装置4的悬挂式固定装置40通过定位系统将PCB板3定位，悬挂式固定装置40按照Z轴方向运动或锡炉42按照Z轴方向运动，PCB板3上的待焊接位置与锡炉42的锡波喷口44对准，锡炉42的锡波喷口44喷出焊锡至PCB板3上，完成焊接过程，焊接完成后，所述悬挂式固定装置40从锡炉42上脱离，保证4-7度的焊锡脱离角度，解决焊点短路问题。在焊接时，采用两级焊锡缓冲结构420来缓冲焊锡泵体422内部的焊锡流动，保持焊锡在焊锡泵体422内各点压力均衡。在焊接时，通过独立式锡波高度调整机构440实现各个喷流口的锡波高度调整，保持各焊接点的高度一致。

以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (13)

1.一种通孔元器件选择性焊接装置，包括对元器件喷涂助焊剂的助焊剂涂敷容器、对元器件进行预热的预热装置及对元器件进行喷锡焊接的焊接装置；其特征在于：所述助焊剂涂敷容器包括由空气进入带出助焊剂泡沫的发泡装置、供泡沫出来的微孔及喷涂助焊剂至元器件上的喷口模块，所述发泡装置置于助焊剂涂敷容器中，微孔设在发泡装置上，喷口模块设在助焊剂涂敷容器上，所述喷口模块与元器件上需涂敷助焊剂的位置相对。

2.如权利要求1所述的通孔元器件选择性焊接装置，其特征在于：所述预热装置包括预热区，所述预热区包括马达、由马达控制转动的涡轮风机、发热板、探测风温的风温感温探头、控制温度的温度控制单元及根据测试到的温度控制发热板发热的加热控制单元，所述马达与涡轮风机相连接，所述风温感温探头、温度控制单元及加热控制单元电连接。

3.如权利要求2所述的通孔元器件选择性焊接装置，其特征在于：所述预热装置还包括对预热后的元器件进行保温的保温区。

4.如权利要求3所述的通孔元器件选择性焊接装置，其特征在于：所述焊接装置包括悬挂式固定装置及锡炉，所述悬挂式固定装置悬挂在锡炉的上方，所述悬挂式固定装置包括可将预热装置处预热好的元器件定位的定位系统，锡炉上设有多个可喷出焊锡的锡波喷口，所述锡波喷口与元器件上的待焊接位置相对。

5.如权利要求4所述的通孔元器件选择性焊接装置，其特征在于：所述锡炉上连有两级焊锡缓冲结构，所述两级焊锡缓冲结构包括第一级焊锡缓冲装置及第二级焊锡缓冲装置，所述第一级焊锡缓冲装置包括供喷出的焊锡流动的迷宫通道，所述第二级焊锡缓冲装置为阻拦焊锡且可对焊锡中的锡渣起到吸附过滤的网状阻流结构。

6.如权利要求5所述的通孔元器件选择性焊接装置，其特征在于：所述锡炉的锡波喷口内部设有独立式锡波高度调整机构，所述锡波高度调整机构包括阻挡机构，阻挡机构包括弹片及移动可使弹片移动的螺丝，所述弹片的一端端部固定在锡波喷口的内侧壁上，一端端部为自由端，所述自由端与锡波喷口的另一内侧壁之间具有供焊锡流过的空隙，所述螺丝可移动的螺设在锡波喷口上，且弹片的自由端抵制在螺丝上。

7.一种使用如权利要求6所述的通孔元器件选择性焊接装置的焊接方法，元器件焊接时，包括助焊剂涂敷、预热及焊接，所述元器件通过助焊剂涂敷容器进行喷涂助焊剂，通过预热装置进行预热，通过焊接装置进行点锡焊接；其特征在于：助焊剂涂敷时，将发泡装置放在盛放助焊剂的助焊剂涂敷容器中，压缩空气压入发泡装置内，助焊剂泡沫从发泡装置的微孔出来，大量聚集在发泡装置内，从喷口模块喷出，所述喷口模块对准元器件上需要涂敷的地方进行涂敷。

8.如权利要求7所述的通孔元器件选择性焊接方法，其特征在于：预热时，将涂敷好助焊剂的元器件移至预热装置的预热区进行预热，马达带动涡沦风机将空气吹入发热板，空气在发热板上得到预热，风温感温探头探测风温，反馈给温度控制单元，加热控制单元根据测试到的温度控制发热板进行温度的控制；元器件预热完后进入保温区保温。

9.如权利要求7所述的通孔元器件选择性焊接方法，其特征在于：焊接时，焊接装置的悬挂式固定装置将元器件从预热区接送出来，并通过定位系统将元器件定位，悬挂式固定装置按照Z轴方向运动或锡炉按照Z轴方向运动，直至元器件上的待焊接位置与锡炉的锡波喷口对准，锡波喷口喷出焊锡至元器件上，完成焊接过程。

10.如权利要求9所述的通孔元器件选择性焊接方法，其特征在于：所述锡炉上的锡波喷口预先据元器件上的待焊接位置设计好，在焊接时，元器件上的待焊接位置通过多个锡波喷口一次性焊接。

11.如权利要求7所述的通孔元器件选择性焊接方法，其特征在于：焊接完成后，所述悬挂式固定装置从锡炉上脱离，脱离时，悬挂式固定装置以其一角的端点为中心，所述角的对角端点首先向上脱离后，所述角再脱离焊锡面，当二个角的端点达到同样平面时，完成一次焊接动作，元器件可以输入冷却区进行冷却。

12.如权利要求7所述的通孔元器件选择性焊接方法，其特征在于：在焊接时，所述两级焊锡缓冲结构通过第一级焊锡缓冲装置的迷宫通道将焊锡泵体喷出的锡波缓冲，再通过第二级焊锡缓冲装置的网状阻流结构对锡波进行阻挡。

13.如权利要求7所述的通孔元器件选择性焊接方法，其特征在于：在焊接时，通过调节锡炉的锡波喷口的独立式锡波高度调整机构的螺丝，使得锡波高度调整机构的阻挡机构的弹片与锡波喷口的内侧壁之间的空隙宽度可调，进而调整焊锡的喷流量大小。

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