CN102107309A - 用于波峰焊接的装置 - Google Patents

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Abstract

本发明披露一种用于波峰焊接的装置。根据本发明实施例的用于波峰焊接的装置可包括：焊接喷嘴，具有焊料储存部、敞开通道以及溢流堰；深度测量单元，测量敞开通道处熔融焊料的深度；以及计算单元，基于溢流堰的高度和敞开通道处的焊料的深度来计算敞开通道处的焊料的流速。此处，熔融焊料填充于焊料储存部中，敞开通道与焊料储存部相连并且敞开通道上形成有平坦的底部表面，溢流堰设置于敞开通道的一个端部，并且熔融焊料从溢流堰溢出。

Description

用于波峰焊接的装置
相关申请交叉参考
本申请要求于2009年12月24日提交韩国知识产权局的第10-2009-0131099号韩国专利申请的权益，其全部公开内容通过引用方式结合于此。
技术领域
本发明涉及一种用于波峰焊接的装置。
背景技术
波峰焊接是一种众所周知的热焊接方法(soldering method)，其用于将电子元件焊接至衬底。波峰焊接是这样一种方法，在该方法中，使得衬底经过熔融焊料流并且使得元件与熔融焊料之间进行直接接触，从而进行焊接。
在波峰焊接中，衬底的相对速度与熔融焊料的流速极大地影响焊接缺陷的数量。这是因为衬底离开焊料波的相对速度决定了焊点的最终形状和尺寸。然而，由于熔融焊料的高温和不透明度，所以没有方法能够容易地测量熔融焊料的流速，因此在实践中难以控制这种相对速度。
发明内容
本发明提供一种波峰焊接装置，当实施波峰焊接时该波峰焊接装置能够测量熔融焊料的流速。
一方面，本发明提供了一种波峰焊接装置，该装置通过使得对象接触熔融焊料而实施焊接工艺。根据本发明实施例的波峰焊接装置可包括：焊接喷嘴，具有焊料储存部(solder reservoir)；敞开通道和溢流堰(weir)；深度测量单元，其测量在敞开通道处的熔融焊料的深度；以及计算单元，其基于溢流堰的高度和位于敞开通道处的焊料的深度来计算在敞开通道处的焊料的流速。此处，熔融焊料填充于焊料储存部中，敞开通道与焊料储存部相连并且敞开通道上形成有平坦的底部表面，溢流堰设置于敞开通道的一个端部，并且熔融焊料从溢流堰溢出。
计算单元可以通过利用以下等式计算敞开通道处的焊料的流速：
v f = 2 3 C d 2 g ( H f - H w ) 3 2 / H f ,
Cd＝k1+k2(Hf-Hw)/Hw
(vf是敞开通道处焊料的流速，Hf是敞开通道处焊料的深度，Hw是溢流堰的高度，g是标准重力，k1和k2是常量，分别为典型数值0.61和0.075)。
深度测量单元可包括非接触位置传感器和深度计中的至少一个。
将焊料储存部连接至敞开通道的角部可以是圆的或是倒角的。
波峰焊接装置可进一步包括泵，泵用于向焊料储存部提供熔融焊料。
溢流堰的高度是可调的。
波峰焊接装置可进一步包括出口通道，该出口通道设置于敞开通道的相对侧上并用来从焊料储存部排放溢流焊料。
本发明的其它方面和优点将在以下说明中被部分地陈述，并且部分地由于该说明而变得显而易见，或者通过实施本发明可以获知。
附图说明
图1是根据本发明实施例的波峰焊接装置的横截面视图。
图2示出了根据本发明实施例的波峰焊接装置中的深度测量单元的不同示例。
图3示出了示图和图表，其对比了根据本发明实施例的等式和在波峰焊接装置中评估焊料流速时的模拟结果。
具体实施方式
通过以下附图和说明，本发明的特征和优点将变得显而易见。
图1是根据本发明实施例的波峰焊接装置的横截面视图。
根据本发明实施例的波峰焊接装置通过使得对象5(例如衬底)与熔融焊料2接触而实施焊接工艺，并且波峰焊接装置包括焊接喷嘴10、深度测量单元50、以及计算单元60。
焊接喷嘴10用于将熔融焊料2引导至特定方向，从而使得对象5(即，衬底)能够接触流动的焊料2。为此，如图1所示，本实施例的焊接喷嘴10具有焊料储存部11以及敞开通道20，其中，焊料储存部中填充有熔融焊料2，敞开通道与焊料储存部11连接，并且敞开通道上形成有平坦的底部表面。敞开通道20的面向衬底5的表面朝向衬底5敞开，从而沿着敞开通道20流动的焊料2能够与衬底5接触。
此处，将焊料储存部11连接至敞开通道20的角部12可以是圆的或倒角的，从而防止了在敞开通道20中出现不稳定的流动。因此，由于焊料2从焊料储存部11平滑地流至敞开通道20，所以敞开通道20中的焊料2的深度能够保持一致。
同时，用于使得熔融焊料2溢流的溢流堰30设置在敞开通道20的一个端部，以使得用于焊接的熔融焊料2保持适当的流速。由于通过溢流堰30控制焊料2的流速，从而焊料2的流速能保持恒定。
此处，可以通过泵15向焊料储存部11供应焊料2，该泵用于从焊料容器(solder bath)泵送熔融焊料2。溢流堰30高度是可调的，以控制熔融焊料2的流速。
进一步地，用于将从焊料储存部11溢出的焊料2排放至焊料容器的出口通道40设置于形成有敞开通道20的一侧的相对侧。本实施例的出口通道40具有向下形成的曲线的形状，以使得熔融焊料2能够快速流动。从而，从出口通道40侧向敞开通道20侧移动的衬底5首先与较快流动的焊料2接触，以使安装于衬底5上的元件与焊料2最大程度地接触。然后，当衬底5离开敞开通道20上的较慢流动的焊料2时，能够获得具有最适宜尺寸和形状的焊点。
深度测量单元50用以测量敞开通道20处的熔融焊料2的深度，非接触位置传感器能够用作本实施例的深度测量单元50。可以将非接触位置传感器设置为面向熔融焊料2的上表面，并且通过测量到达熔融焊料2的上表面的距离来测量敞开通道20处的熔融焊料2的深度。
然而，这绝不是将深度测量单元50局限为该示例，可提供深度计55(参见图2)作为深度测量单元50，以测量敞开通道20处的熔融焊料2的深度。
计算单元60基于溢流堰30的高度和敞开通道20处焊料2的深度来计算敞开通道20处的焊料的流速。可以由溢流堰30的高度和流体的深度来估算其上形成有溢流堰30的敞开通道20处的流体的流速。具体地，本实施例的计算单元60通过应用以下等式能估算焊料2的流速。
[等式]
v f = 2 3 C d 2 g ( H f - H w ) 3 2 / H f ,
Cd＝k1+k2(Hf-Hw)/Hw
(此处，vf是敞开通道20处的焊料2的流速，Hf是敞开通道20处的焊料2的深度，Hw是溢流堰30的高度，g是标准重力，k1和k2是常量，分别具有典型数值0.61和0.075)。
进一步地，通过利用基于上述等式的查验表格，计算单元60能够确定对应于敞开通道20处焊料2的深度和溢流堰30的高度的焊料2流速。
图3示出了图示和图表，其对比了根据本发明实施例的等式和在波峰焊接装置中评估焊料流速时的模拟结果。
如图3所示，根据本发明的等式计算的焊料2的流速与模拟结果相当。这表明该等式合理地预测了焊料2的流速。
本实施例的波峰焊接装置提供一种测量焊料2流速的简单方法，并且该方法不要求与熔融焊料2进行任何接触。
从而，通过找到熔融焊料2相对于衬底5的速度的最适宜的流速，以及通过优化衬底5的速度、泵15的速度和/或溢流堰30的高度，能够实施无缺陷焊接。
尽管已经参考具体实施例详细描述本发明的精神，但是实施例仅用于示例目的而不是构成对本发明的限定。应该理解，在不背离本发明范围和精神的情形下，本领域技术人员可以对实施例进行改变或修改。
这样，除了所述实施例之外，权利要求中还可以找到许多实施例。

Claims (6)

1.一种波峰焊接装置，用于通过使得对象与熔融焊料接触来实施焊接工艺，所述波峰焊接装置包括：
焊接喷嘴，所述焊接喷嘴包括焊料储存部、敞开通道以及溢流堰，所述熔融焊料填充于所述焊料储存部中，所述敞开通道与所述焊料储存部相连并且所述敞开通道上形成有平坦的底部表面，所述溢流堰设置于所述敞开通道的一个端部，所述熔融焊料从所述溢流堰溢出；
深度测量单元，被构造成测量所述敞开通道处的所述熔融焊料的深度；以及
计算单元，被构造成利用所述溢流堰的高度和所述敞开通道处的焊料的深度来计算所述敞开通道处的焊料的流速。
2.根据权利要求1所述的波峰焊接装置，其中，所述计算单元通过利用以下等式来计算所述敞开通道处的焊料的流速：
v f = 2 3 C d 2 g ( H f - H w ) 3 2 / H f ,
Cd＝k1+k2(Hf-Hw)/Hw
其中，vf是所述敞开通道处的焊料的流速，Hf是所述敞开通道处的焊料的深度，Hw是所述溢流堰的高度，g是标准重力，k1和k2是常量且分别具有典型数值0.61和0.075。
3.根据权利要求1所述的波峰焊接装置，其中，所述深度测量单元包括非接触位置传感器和深度计中的至少一个。
4.根据权利要求1所述的波峰焊接装置，进一步包括泵，所述泵被构造成向所述焊料储存部供应所述熔融焊料。
5.根据权利要求1所述的波峰焊接装置，其中，所述溢流堰的高度是可调的。
6.根据权利要求1所述的波峰焊接装置，进一步包括出口通道，所述出口通道设置于所述敞开通道的相对侧上并被构造成从所述焊料储存部排放溢流的焊料。
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