CN101835349B - 回流焊接方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种回流焊接方法，所述回流焊接方法不允许焊剂成分蒸发到氛围气体中，并从而防止由于包括在焊膏内的焊剂蒸发到氛围气体中和这些焊剂成分的凝固所产生的各种问题，所述回流焊接方法包括以下步骤：将进行回流焊接的工件输送并放置到可密封处理室的步骤；密封处理室的步骤；将被加压到比包含在附着于工件的焊料中的焊剂的、在焊料熔化温度的饱和蒸气压力高的压力的惰性气体输送到处理室内的步骤；将处理室保持在比饱和蒸气压力高的压力，同时将工件加热到回流焊接温度，以保持工件的温度恒定的步骤；和自前一步骤，熔化附着于工件的焊料，以进行回流焊接的步骤。

Description

回流焊接方法
技术领域
本发明涉及一种回流焊接上面安装电子器件的印刷电路板的方法。 
背景技术
各种电子器件直接安装并焊接到印刷电路板的表面。使用焊膏执行这种焊接。焊膏由奶油状焊剂和粉末状焊料的膏构成，并且通过印刷或分配器或类似装置涂敷到印刷电路板的焊接点上。电子器件安装在这些点上，然后由回流炉执行加热，从而将电路板和电子器件焊接在一起。 
焊膏的焊剂用作除去正在被焊接的金属表面的氧化膜，防止在焊接期间由于加热而产生的再氧化，并且减少焊料的表面张力以提高润湿的涂布材料。所述焊剂包括松脂、触变剂、活化剂和被溶剂溶解的其它固体成分，因此当在回流炉中加热焊膏时，所述焊剂蒸发并且变成烟雾。蒸发的焊剂成分(焊剂烟雾)接触回流炉的低温部分(近似110℃或低于110℃)、液化并沉积在电路板上，从而产生焊接缺陷或附着于回流炉的移动部件，从而阻碍；运动。 
此外，为了防止粘在电路板上的焊剂成分引起焊接缺陷，提出一种在使用惰性气体的氛围下进行加热并且冷却和回收在此氛围中混合的焊剂成分的回收设备。 
以下说明这种回收设备的传统示例(日本专利公开(A)第7-212028号)。电子器件安装在在回流炉的加热室内正在被输送装置输送的电路板上。通过设置在输送装置下方的风扇电动机而旋转的风扇使氛围气体在加热器之间通过，以吹送到正在被输送电路板，以便加热，并在加热室内循环。 
连接到加热室的焊剂回收设备通过吹送装置从加热室吸出氛围气体，从而除去在电路板的焊接期间被蒸发的并且变得混合在氛围气体中的焊剂成分。为了进行除去，在焊剂回收设备内，首先，通过过滤器过滤掉氛围气体中的焊剂成分的大颗粒尺寸的成分。然后，冷却风扇冷却氛围气体， 液化并除去焊剂成分，然后通过加热器再次加热氛围气体，并且使所述氛围气体返回到加热室。 
然而，在这种传统的焊剂回收设备中，液化的焊剂成分必须通过被收集在除过滤器之外的诸如槽的装置中而被去除。因此，过滤器和槽都变成必需的，从而使设备复杂。此外，焊剂回收设备在回流炉的操作期间运行。防止氛围气体的温度变得不稳定的唯一方法是使焊剂回收设备仅逐渐吸入氛围气体的一部分。因此，除去花费时间，并且不能完全被除去的焊剂成分将可能附着于除焊剂回收设备之外的低温位置。 
发明内容
为解决以上问题提出本发明。发明人注意到包含在焊膏中的焊剂蒸发到氛围气体中，并且在氛围气体中这些焊剂成分凝固并引起各种问题的事实。本发明的目的是转换现有技术中的想法，并且提供一种不允许焊剂成分蒸发到氛围气体中的回流焊接方法。 
根据本发明的第一方面，回流焊接方法的特征在于所述方法包括以下步骤：将进行回流焊接的工件输送并放置到可密封处理室的步骤；密封处理室的步骤；将被加压到比包含在附着于工件的焊料中的焊剂的、在焊料熔化温度的饱和蒸气压力高的压力的惰性气体输送到处理室内的步骤；将处理室保持在比饱和蒸气压力高的压力，同时将工件加热到回流焊接温度，以保持工件的温度恒定的步骤；自前一步骤，熔化附着于工件的焊料，以进行回流焊接的步骤；冷却工件以使焊料凝固的步骤；在将工件冷却到规定温度或规定温度以下之后，将处理室内的惰性气体排放到处理室外的步骤；和在已经结束焊接之后，打开处理室，并取出工件的步骤。 
在用于熔化焊料以进行回流焊接的步骤中，处理室中的氛围气压力是比包含在焊料中的焊剂的、在焊料熔化温度的饱和蒸气压力高的压力。因此，当熔化焊料时，焊剂不会在氛围气体中蒸发(汽化)。因此，氛围气体中的焊剂成分不会凝固并引起各种问题。 
根据本发明的第二方面，回流焊接方法的特征在于惰性气体是氮气，并且氮气用于冷却工件。通过两者使用相同的组分，可以同时控制惰性气体和冷却剂，从而简化设备。 
附图说明
本发明的这些及其它目的和特征将从参照附图给出的对优选实施例的以下说明变得清楚。 
图1是用于进行本发明的回流焊接方法的设备的示意性视图。在附图中，100表示回流焊接设备，1表示处理室，2表示入口，3表示出口，4表示加热器，而5表示风扇。 
具体实施方式
以下根据图1说明进行本发明的实施例的回流焊接方法的设备100。此设备100设置有：处理室(回流炉)1；入口2，所述入口用于将安装有电子器件11的印刷电路板W(以下称为“工件W”)输送到处理室内，回流焊接应用于所述印刷电路板；出口3，所述出口用于将工件W输送到处理室外；用于加热工件W的加热器4；风扇5，所述风扇搅动处理室中的氛围空气或氛围气体；和输送装置，所述输送装置装载工件W并且将所述工件输送到处理室内。在电子器件11与工件W之间涂敷焊料H。这种焊料H在大约220℃的熔化温度具有大约0.1-0.15MPa的饱和蒸气压力。这种数值范围由依这种焊料的组分而不同的饱和蒸气压力引起。此外，通过风扇5在处理室1中搅动并循环被加热器4加热的氛围气体。 
处理室1被壁10包围，并且设置有用于将被加压的氛围气体(例如，氮气)供给到处理室1的进给口1a和排放口1b，所述排放口用于将被加压和供应的氛围气体从处理室1排出。在处理室1外设置有填充有氛围气体(即，氮气)的第一罐T1，和加压泵P，所述加压泵从第一罐T1吸入氮气并且对所述氮气加压。进给管7设置在加压泵P与进给口1a之间，同时第一控制阀V1设置在进给管7的中间。此外，返回管8设置在排放口1b与第一罐T1之间，并且第二控制阀(三通阀)V2设置在返回管8的中间。 
回流焊接方法 
接下来，将说明使用设备100的第一实施例的回流焊接方法。 
在先前步骤中安装有电子器件的工件W装载在外部输送装置(未示出)上，并且被输送到处理室1的入口2。入口2打开，然后机器人将工件W从 外部输送装置移动到处理室1内，然后，在所述处理室内，将所述工件装载在输送装置6上(步骤S1)。接下来，入口2关闭，从而关闭处理室1(步骤S2)。 
第一控制阀V1打开，藉此，被加压到例如0.2MPa(表压)的氮气从进给口1a流入(步骤S3)。将氮气加压到比包含在附着于工件W的焊料H中的焊剂的、在焊料熔化温度(例如，220℃)的饱和蒸气压力(例如，0.1-0.15MPa)高的压力就足够了。氮气的压力优选为0.15-0.2MPa。 
当氮气从进给口1a流入时，存在于处理室1中的空气沿着箭头8a、9a的方向从排放口1b通过返回管8、三通阀V2和排气管9被氮气推出并排放到处理室外。一旦完成对存在于处理室1内的空气的排放，三通阀2关闭。因此，氮气填充处理室1的内部，直到处理室1内的压力(氛围气体压力)达到0.2MPa(表压)，藉此，保持处理室1内的低氧气浓度。 
在打开加热器4的同时使风扇5开始旋转。控制加热器4，使得热空气在处理室1内循环。工件W的温度上升到240℃(回流焊接温度)，并且保持此温度(步骤S4)。焊料H在大约220℃开始熔化。将熔化状态持续大约10秒钟或更长时间，藉此，焊料被完全熔化(步骤S5)。在将熔化状态持续大约10秒钟或更长时间之后，关闭加热器4，并且风扇5也停止旋转。 
接下来，打开第一控制阀V1。填充在第一罐T1内的氮气流动到处理室1内，并且工件W被冷却，藉此，熔化的焊料凝固并且安装的电子器件11被焊接(步骤S6)。因为当焊料凝固时焊剂将不会蒸发，因此第一控制阀V1关闭，而第二控制阀V2打开，藉此，填充处理室1的高压氮气从箭头8a至8b的方向通过返回管8行进，并且返回到第一罐T1(步骤S7)。由此，处理室1内的氮气从0.2MPa(表压)下降到大气压力0MPa(表压)。当处理室1内的氮气下降到大气压力时，也关闭第二控制阀V2。 
此外，打开处理室1的出口6，并且取出工件W(步骤S8)。一旦完成工件W的取出，处理室1的出口6关闭。这结束了回流焊接。 
要注意的是用于熔化焊料的传热方法还可以从通过风扇循环热空气的方法改变成热辐射方法、热传导方法、或结合热辐射和热传导的方法。由此，可以保持处理室内的压力平衡状态。此外，可以防止焊剂成分蒸发。 
以这种方式，可以提供一种回流焊接方法，该回流焊接方法不会使焊 剂成分蒸发到氛围气体中以防止由包含在焊膏内的焊剂蒸发到氛围气体中和这些焊剂成分凝固所产生的各种问题。 
虽然已经参照用于举例说明的目的而选择的具体实施例说明了本发明，但是应该认识的是本领域的技术人员在不背离本发明的基本构思和保护范围的情况下可以对上述具体实施例做各种修改。 

Claims (2)

1.一种回流焊接方法，包括以下步骤：
步骤(S1)：将进行回流焊接的工件(W)输送并放置到能够密封的处理室(1)；
步骤(S2)：密封所述处理室(1)；
步骤(S3)：将被加压到比包含在附着于所述工件的焊料(H)中的焊剂的、在焊料熔化温度的饱和蒸气压力高的压力的惰性气体输送到所述处理室(1)内；
步骤(S4)：将所述处理室(1)保持在比所述饱和蒸气压力高的压力，同时将所述工件(W)加热到回流焊接温度，以保持所述工件(W)的温度恒定；
步骤(S5)：自前一步骤熔化附着于所述工件的所述焊料，以进行回流焊接(S5)；
步骤(S6)：冷却所述工件(W)以使所述焊料凝固(S6)；
步骤(S7)：在将所述工件(W)冷却到规定温度或规定温度以下之后，将所述处理室(1)内的所述惰性气体排放到所述处理室(1)外；和
步骤(S8)：在已经结束焊接之后，打开所述处理室(1)，并取出所述工件(W)。
2.根据权利要求1所述的回流焊接方法，其中，所述惰性气体是氮气，并且氮气用于冷却所述工件(W)。
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