CN104511677A - 用于在钎焊期间提供惰性化气体的设备和方法 - Google Patents

用于在钎焊期间提供惰性化气体的设备和方法 Download PDF

Info

Publication number
CN104511677A
CN104511677A CN201410503233.3A CN201410503233A CN104511677A CN 104511677 A CN104511677 A CN 104511677A CN 201410503233 A CN201410503233 A CN 201410503233A CN 104511677 A CN104511677 A CN 104511677A
Authority
CN
China
Prior art keywords
solder
pipeline
inner space
base portion
equipment
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
CN201410503233.3A
Other languages
English (en)
Inventor
G.K.阿斯拉尼安
吴亮
王开玉
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Air Products and Chemicals Inc
Original Assignee
Air Products and Chemicals Inc
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Priority claimed from US14/039,552 external-priority patent/US20140027495A1/en
Application filed by Air Products and Chemicals Inc filed Critical Air Products and Chemicals Inc
Publication of CN104511677A publication Critical patent/CN104511677A/zh
Pending legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23K—SOLDERING OR UNSOLDERING; WELDING; CLADDING OR PLATING BY SOLDERING OR WELDING; CUTTING BY APPLYING HEAT LOCALLY, e.g. FLAME CUTTING; WORKING BY LASER BEAM
    • B23K3/00—Tools, devices, or special appurtenances for soldering, e.g. brazing, or unsoldering, not specially adapted for particular methods
    • B23K3/08—Auxiliary devices therefor
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23K—SOLDERING OR UNSOLDERING; WELDING; CLADDING OR PLATING BY SOLDERING OR WELDING; CUTTING BY APPLYING HEAT LOCALLY, e.g. FLAME CUTTING; WORKING BY LASER BEAM
    • B23K1/00—Soldering, e.g. brazing, or unsoldering
    • B23K1/0008—Soldering, e.g. brazing, or unsoldering specially adapted for particular articles or work
    • B23K1/0016—Brazing of electronic components
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23K—SOLDERING OR UNSOLDERING; WELDING; CLADDING OR PLATING BY SOLDERING OR WELDING; CUTTING BY APPLYING HEAT LOCALLY, e.g. FLAME CUTTING; WORKING BY LASER BEAM
    • B23K1/00—Soldering, e.g. brazing, or unsoldering
    • B23K1/08—Soldering by means of dipping in molten solder
    • B23K1/085—Wave soldering
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23K—SOLDERING OR UNSOLDERING; WELDING; CLADDING OR PLATING BY SOLDERING OR WELDING; CUTTING BY APPLYING HEAT LOCALLY, e.g. FLAME CUTTING; WORKING BY LASER BEAM
    • B23K3/00—Tools, devices, or special appurtenances for soldering, e.g. brazing, or unsoldering, not specially adapted for particular methods
    • B23K3/06—Solder feeding devices; Solder melting pans
    • B23K3/0646—Solder baths
    • H—ELECTRICITY
    • H05—ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H05K—PRINTED CIRCUITS; CASINGS OR CONSTRUCTIONAL DETAILS OF ELECTRIC APPARATUS; MANUFACTURE OF ASSEMBLAGES OF ELECTRICAL COMPONENTS
    • H05K3/00—Apparatus or processes for manufacturing printed circuits
    • H05K3/30—Assembling printed circuits with electric components, e.g. with resistor
    • H05K3/32—Assembling printed circuits with electric components, e.g. with resistor electrically connecting electric components or wires to printed circuits
    • H05K3/34—Assembling printed circuits with electric components, e.g. with resistor electrically connecting electric components or wires to printed circuits by soldering
    • H05K3/3457—Solder materials or compositions; Methods of application thereof
    • H05K3/3468—Applying molten solder
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23K—SOLDERING OR UNSOLDERING; WELDING; CLADDING OR PLATING BY SOLDERING OR WELDING; CUTTING BY APPLYING HEAT LOCALLY, e.g. FLAME CUTTING; WORKING BY LASER BEAM
    • B23K2101/00—Articles made by soldering, welding or cutting
    • B23K2101/36—Electric or electronic devices
    • B23K2101/42—Printed circuits

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
  • Molten Solder (AREA)
  • Electric Connection Of Electric Components To Printed Circuits (AREA)

Abstract

这里描述了一种用于在对工件进行钎焊期间提供惰性化气体的设备和方法。在一个方面，提供了一种用于在钎焊工件期间将惰性化气体提供到焊料储槽上面的氛围中的设备，其包括：基部、管道和一个或多个支腿，基部包括与惰性化气体源处于流体连通的内部空间，管道具有内部空间并包括供惰性化气体流过的一个或多个穿孔，并且所述一个或多个支腿包括与基部的内部空间及管道的内部空间处于流体连通的内部空间，其中所述一个或多个支腿从基部沿竖向向上延伸，并将管道升高到容纳在焊料储槽中的熔化焊料的表面的上方，并且其中惰性化气体行进通过基部，向上穿过所述一个或多个支腿，进入管道的内部空间中，并且通过管道中的一个或多个穿孔而流出。

Description

用于在钎焊期间提供惰性化气体的设备和方法
相关申请的交叉引用
本申请是于2012年4月18日提交的美国申请No.13/449,470的部分延续，其要求享有于2011年6月17日提交的美国临时申请No.61/498,188的权益。
技术领域
这里描述了一种用于在钎焊期间提供惰性化气体的设备和方法。更具体地说，这里描述了一种在利用氮气和/或其它惰性化气体进行波峰钎焊期间用于提供惰性化气体的设备和方法。
背景技术
例如印刷线路板或电路板的工件具有日益缩小的可润湿的表面，该表面需要涂敷焊料并连接起来。用于波峰钎焊的典型操作涉及钎焊池，有待钎焊的印刷电路板或工件输送通过钎焊池。传统的自动波峰钎焊设备包括焊剂应用、预热器和钎焊站，钎焊站设置为用于处理印刷电路板。印刷电路板沿着移动轨道或传送机进行输送，电路板的侧边由夹紧指来支撑。可通过使板与焊剂的泡沫或喷雾接触，来应用焊剂。然后使电路板穿过预加热区域，从而使焊剂还原有待钎焊的金属表面上的氧化物。然后在空气或惰性化气体氛围中使电路板与单个或多个熔化焊料的波峰相接触。
惰性化气体氛围典型地是氮气(N2)和/或其它惰性化气体，并且时常被称为N2惰性化。在惰性气体和/或氮气氛围中的钎焊最大限度地减少了在焊料的表面上的渣滓或氧化物的形成。已知的是渣滓和/或氧化物层的存在会造成焊料接头中的漏焊、桥焊或其它缺陷。靠近由波峰钎焊设备在操作期间产生的焊料波峰的是多孔管或管道，其平行于焊料波峰而延伸，并用于输送惰性化气体和/或N2气，以便提供相对较低氧的氛围，尤其在有待钎焊的工件的下面。
对于无铅的波峰钎焊，包括N2的惰性化气体氛围的价值由于以下原因而得到进一步的提高。由于常用无铅焊料的提高的熔点，利用普通无铅焊料的工艺温度显著高于传统的锡铅焊料。这种在工艺温度上的提高促进了渣滓的形成。此外，无铅焊料的成本通常比传统的锡铅焊料高得多，并且由于渣滓的形成而引起的与焊料浪费相关联的经济损失显著高于无铅的波峰钎焊。另外，同传统的锡铅焊料相比，无铅焊料的润湿性能是天生较差的。因此，形成的焊料接头的质量对于无铅焊料表面上的氧化状态更加敏感。
众所周知的是波峰钎焊中的惰性化可显著地减少熔化焊料的表面上的渣滓的形成。减少渣滓的形成不仅节省了焊料材料和减少了维护需求，而且改善了焊料润湿性能，并且确保了形成的焊料接头的质量。为了在现存的波峰钎焊机中应用惰性化氛围，一种普遍方法是将内部安装有扩散器的笼状保护性壳体插入到熔化焊料储槽中。因而可跨越焊料储槽而形成惰性化气体层，减少焊料氧化的倾向。
扩散器通常由多孔管道制成，其将惰性化气体例如N2和/或其它惰性化气体引入到钎焊站中。然而，在波峰钎焊工艺期间，多孔管道容易被飞溅的焊料或焊剂蒸气冷凝物堵塞。一旦扩散器管道被堵塞，惰性化的效率将被极大地降低。目前清洗扩散器管道的方法(例如利用清洗溶液填充的超声浴)是极端困难且费时的。这些管道的清洗必须常规地执行，并且可能造成管道的物理损坏。为了避免这些问题，一旦它们被堵塞，通常就更换扩散器管道而非清洗。这增加了最终用户的总成本。
因此，为了在波峰钎焊中促进N2和/或其它惰性化气体的惰性化应用，需要设备、方法或这两者满足至少以下一个或多个目标。第一，需要惰性化设备和方法将N2或其它惰性化气体消耗减少至某一水平，例如，但不局限于12立方米每小时(m3/hr)或更少，以使生产规模的焊料储槽惰性化，以满足应用该技术的成本效益。第二，需要惰性化设备和方法将熔化焊料的表面上方的O2的浓度减少至某一水平，例如但不局限于2500 ppm(百万分之一份)或更少，或2000 ppm或更少，这对应于在焊料锅上面没有加载电路板的情形。第三，需要惰性化设备和方法使用一种易于安装和维护设备，以便最大限度地减少改装成本。此外，需要该设备或方法减少或消除多孔扩散器管道的堵塞，以确保稳定且长期持续的惰性化性能。
发明内容
这里所述的设备和方法满足上面至少一个或多个利用氮气和/或其它惰性化气体进行惰性化的目标，这同目前使用的可比较的方法和设备相比，可能更具成本效率，并且对用户更为友好。
在本发明的实施例中，在封壳中容纳一个或多个扩散器管道。在本发明的其它实施例中，可在封壳的上面支撑一个或多个扩散器管道，从而在焊料池的波峰上面供应惰性化气体。在一个具体的实施例中，封壳是瓶状的，并且限定了内部空间。在操作期间，封壳的至少一部分(例如基部和颈部的下面部分)浸没到焊料储槽中。封壳还具有延伸至开口的颈部和邻近开口的帽。容纳在封壳内(例如封壳的基部中)的扩散器管道具有穿过它的惰性化气体流。惰性化气体穿过扩散器管道中的开口，并进入封壳的内部空间中。惰性化气体然后穿过颈部，并离开开口，在此处其被引导到焊料储槽上面的氛围中。在某些实施例中，封壳、颈部、帽或其组合的至少一部分可由非粘性的涂层或材料组成。在一个具体的实施例中，至少一个被封闭的扩散器管道包括中心扩散器管道或居于焊料波峰之间的扩散器管道。在一个备选实施例中，在焊料储槽中采用了三个扩散器管道，并且所有三个扩散器管道都被封闭。在其它实施例中，作为容纳在封壳中之外的补充或替代，一个或多个扩散器管道可支撑于封壳的上面。在这些实施例中，惰性化气体流入封壳中，并向上穿过将扩散器(或气体分布管道)管道支撑在焊料池的上面的空心的支腿或管道。惰性化气体然后从空心的支腿或管道流入扩散器管道(或气体分布管道)，并通过扩散器管道中的穿孔离开扩散器管道(或气体分布管道)而进入焊料池上面的空间中。在焊料波峰之间具有非常窄的空间或者当焊料波峰重叠时，这种实施例特别适用于用作中心扩散器管道的扩散器管道。在这些或其它实施例中的一些中，封壳的材料包括钛，以便避免封壳材料被熔化焊料所溶解。
在本发明的某些实施例中，提供了一种用于在钎焊工件期间提供惰性化气体的封壳，其包括：基部、颈部、帽和管道，基部包括与惰性化气体源处于流体连通的内部空间，颈部包括与基部的内部空间处于流体连通的内部空间和开口，帽邻近开口，并且管道包括供惰性化气体流过的一个或多个开口，其中管道居于基部中，并与惰性化气体源处于流体连通；其中惰性化气体通过管道行进到基部和颈部的内部空间中，并通过开口流出。
在本发明的另外的实施例中，提供了一种用于在钎焊工件期间提供惰性化气体的封壳，其包括：基部、一个或多个支腿、以及扩散器管道，基部包括与惰性化气体源处于流体连通的内部空间，一个或多个支腿各具有与基部处于流体连通的内部空间，并且扩散器管道与一个或多个支腿处于流体连通，扩散器管道具有内部空间并包括一个或多个供惰性化气体流过的开口，其中扩散器管道(或气体分布管道)受到一个或多个支腿的支撑，并且其中惰性化气体从基部的内部空间，穿过一个或多个支腿的内部空间而行进到扩散器管道(或气体分布管道)的内部空间中，并通过扩散器管道中的一个或多个开口流出。
在本发明的其它实施例中，提供了一种用于在钎焊工件期间提供惰性化气体的设备，该设备包括：至少一个位于设备的底部的凹槽，其用于置于焊料储槽的至少一个边缘上，其中焊料储槽容纳熔化焊料，并且其中凹槽的至少一个侧壁和设备的至少一个壁限定了位于焊料储槽外部的腔室；至少一个位于设备顶部表面上的开口，从焊料储槽发出的至少一个焊料波峰通过该开口并接触工件；以及一个或多个管道，其包括一个或多个与惰性化气体源处于流体连通的开口，其中至少一个管道居于腔室中；其中该设备定位在焊料储槽的上面和有待钎焊的工件的下面，从而形成一种氛围。
在本发明的其它实施例中，提供了一种用于在工件的波峰钎焊期间提供惰性化气体氛围的方法，该方法包括：提供一种波峰钎焊机，其包括焊料储槽、至少一个喷嘴和至少一个泵，焊料储槽具有容纳在里面的熔化焊料，泵用于从熔化焊料池中向上通过喷嘴产生至少一个焊料波峰；将设备放置于焊料储槽的至少一个边缘的顶上，其中该设备包括至少一个位于顶部表面上的开口，至少一个位于焊料储槽的至少一个边缘上的凹槽，以及多个管道，其包括一个或多个与惰性化气体源处于流体连通的开口，其中工件和熔化焊料的顶部表面限定了一种氛围；沿着某一路径传送工件，使得工件的至少一部分与至少一个通过设备开口发出的焊料波峰相接触；并且通过一个或多个管道将惰性化气体引入该氛围中，其中至少一个管道居于封壳中；其中封壳包括基部、颈部和帽，基部包括与惰性化气体源处于流体连通的内部空间，颈部包括与基部处于流体连通的内部空间和开口，并且帽邻近开口，其中居于封壳中的管道容纳在基部中；并且其中惰性化气体通过管道行进到封壳的内部空间中，并通过由颈部和帽限定的开口而进入该氛围中。
在本发明的其它实施例中，提供了一种用于在工件的波峰钎焊期间提供惰性化气体氛围的方法，该方法包括：提供一种波峰钎焊机，其包括焊料储槽、至少一个喷嘴和至少一个泵，焊料储槽具有容纳在里面的熔化焊料，泵用于从熔化焊料池中向上通过喷嘴产生至少一个焊料波峰；将一种设备放置于焊料储槽的至少一个边缘的顶上，其中该设备包括至少一个位于顶部表面上的开口，至少一个位于焊料储槽的至少一个边缘上的凹槽，以及多个管道，其包括一个或多个与惰性化气体源处于流体连通的开口，其中工件和熔化焊料的顶部表面限定了一种氛围；沿着某一路径传送工件，使得工件的至少一部分与至少一个通过设备开口发出的焊料波峰相接触；并且通过一个或多个管道将惰性化气体引入该氛围中，其中至少一个管道被基部支撑于焊料波峰的上面；基部包括与惰性化气体源处于流体连通的内部空间并且具有一个或多个附连到其上的支腿，支腿各具有与基部处于流体连通的内部空间；其中管道具有与一个或多个支腿处于流体连通的内部空间，并且包括一个或多个供惰性化气体流过的开口，其中惰性化气体从基部的内部空间通过一个或多个支腿的内部空间而行进到管道的内部空间中，并通过管道中的一个或多个开口流出而进入焊料波峰上面的氛围中。
附图说明
图1提供了扩散器管道的一个实施例的立体图，其包括这里所述的孔隙或多孔管道。
图2a提供了扩散器管道的一个实施例的分解的立体图，其包括这里所述的孔隙或多孔管道，并且还包括封壳和帽。
图2a'提供了扩散器管道的一个实施例的分解的立体图，其包括这里所述的孔隙或多孔管道，包括封壳和帽，并且在封壳的颈部部分中还包括一个或多个孔。
图2b提供了图2a中所示的一个实施例的装配的立体图。
图2c提供了图2a中所示的一个实施例的侧视分解图。
图2d提供了图2a'中所示的一个实施例的侧视分解图。
图3a提供了封壳或保护性壳体的一个实施例的俯视图，其容纳用顶帽封闭在瓶颈封壳中的中心扩散器管道。
图3b提供了这里所述和图3a中所示设备的实施例的立体图。
图3c提供了这里所述和图3a中所示设备的实施例的侧视图，其中中心扩散器的封壳被部分地浸没到熔化焊料中。
图4a提供了实施例的侧视图，其中中心扩散器管道被封闭，并且至少一部分浸没到焊料储槽上。
图4b提供了这里所述和图4a中所示设备的实施例的俯视图。
图5a提供了实施例的侧视图，其中中心扩散器管道和两个侧面扩散器管道被封闭，并且至少一部分浸没到焊料储槽上。
图5b提供了这里所述和图5a中所示设备的实施例的俯视图。
图6提供了可供这里所述的设备和方法使用的可选的盖的立体图。
图7提供了可选的盖的端视图，其在所示的实施例中可安装在移动轨道上，工件在该轨道上行进。
图8提供了演示在比较性示例1中用于测量O2浓度的位置的图片。
图9提供了演示在示例2中用于测量O2浓度的位置的图片。
图10提供了一个实施例的侧视图，其中扩散器管道被一个或多个支腿支撑在基部的上面，从而在焊料池的上面提供惰性化气体，焊料池在焊料波峰之间具有狭窄的空间或具有重叠的焊料波峰。
图11a,11c和11e提供了图10中所示的扩散器管道的实施例的仰视图。图11b,11d和11f分别显示了图11a,11c和11e的扩散器管道的端视图。
具体实施方式
本领域中的至少一个或多个目标通过这里所述用于在钎焊期间提供惰性化保护的方法和设备来实现。这里所述的设备和方法提供了钎焊期间的惰性化保护，尤其是对于在钎焊工件(例如印刷电路板)期间可能发生焊料的显著移动和旋流并且增加工件的表面的氧化的那些实施例。这里所述设备和方法预期可用于例如改装现存的波峰钎焊机。在操作过程中，在这里所述的某些实施例中，设备置于焊料储槽的上方，并且位于移动轨道或其它用于输送有待钎焊的工件的传送机构的下方。容纳在设备中的一个或多个扩散器管道与惰性化气体源(例如氮气、另一惰性气体(例如氦、氖、氩、氪、氙和其组合)、形成气体(例如氮气和氢气的混合物，其包括按重量计算高达5%的氢气)或其组合)处于流体连通，从而提供惰性化氛围。这里所述的设备和方法的一个目标是减少由有待钎焊的工件表面和容纳在焊料储槽中的熔化焊料的表面所限定的氛围中的氧气(O2)的浓度，例如，但不局限于当焊料储槽的上面没有加载电路板时所测量的2500 ppm(百万分之一份)或更少。
这里所述的设备想要置于焊料储槽的顶上，焊料储槽容纳熔化焊料，熔化焊料保持在或高于焊料的熔点(例如高于焊料的熔点高达50℃)。这里所述的设备具有内部空间，其设于焊料储槽的顶上，从而在有待钎焊的工件(其在焊料储槽上面的移动轨道上以某一方向进行传送)和熔化焊料的表面之间限定了一种氛围。在某些实施例中，工件受到位于设备侧面边缘的移动轨道或传送机指状物的支撑，并且指状物穿过焊料波峰。在其它实施例中，工件在其被传送穿过波峰钎焊机时受到托盘、固定器或框架的支撑。焊料储槽里面具有一个或多个喷嘴，其发射出一个或多个由焊料泵产生的焊料波峰。焊料泵典型地是变速泵，其容许最终用户控制来自焊料波峰的焊料流量，并且升高或降低焊料波峰的顶点或顶峰，以适应处理条件。在这里所述的一个或多个实施例中，还可围绕焊料泵或焊料泵的一部分放置壳体或其它封壳，并可供应惰性化气体，从而围绕泵的至少一部分而产生惰性氛围，因而最大限度地减少渣滓的形成。
一个或多个焊料波峰通过这里所述设备的顶部表面中的一个或多个开口而与有待钎焊的工件的表面相接触。在这个工艺期间，该设备额外地包括一个或多个扩散器管道，扩散器管道包括一个或多个开口、孔口、槽、穿孔或孔隙，它们与惰性化气体源(例如N2)处于流体连通，使得惰性化气体穿过管道的内部空间，并且通过管道的开口或孔隙进入该氛围中。在这样做的过程中，当工件穿过焊料波峰时，工件的下表面、前边缘、后边缘和侧面边缘被惰性化气体均匀地覆盖。
在这里所述设备和方法的某些实施例中，最大限度地减小了置于焊料储槽顶上的设备的尺寸，从而加强了移动的焊料波峰周围的惰性化效率。在这个或其它实施例中，静态的熔化焊料的表面，或位于焊料储槽中的、在设备的覆盖范围之外的区域可被高温材料覆盖，高温材料可承受容纳在焊料储槽中的熔化焊料的温度。
这里所述的设备和方法包括一个或多个扩散器管道，其包括内部空间和一个或多个开口，开口可为，但不局限于孔隙、孔、槽、风口、孔口、穿孔或其它器件，它们容许管道内部空间中的氮气和/或其它惰性化气体穿过，并且通过管道的开口流出。在一个具体的实施例中，管道是多孔的，并且包括大约0.2微米(μm)或更小的平均孔隙尺寸，从而提供流出多孔管道的惰性化气体或N2气的层流。在这个或其它实施例中，管道与惰性化气体源处于流体连通，惰性化气体源将惰性化气体(例如N2)供应通过管道内部空间，并通过管道的开口或孔隙进入由储槽中的熔化焊料的表面和传送的工件所限定的区域中。
通过封闭至少一个多孔扩散器管道，这里所述的设备通过防止扩散器管道的开口或孔隙由于飞溅的焊料和焊剂蒸气冷凝物所引起的堵塞，从而满足本领域中的一个或多个需求。在这点上，解决居中定位的扩散器管道的堵塞问题是一项很困难的任务，因为中心扩散器管道典型地居于两个焊料波峰之间。通常，在两个波峰之间的距离与扩散器的直径是大致相同的，使得在中心扩散器周围没有足够的空间提供具有开口槽的保护壳。本设备的一个实施例通过在封壳中容纳中心扩散器而解决了这个问题。封壳包括“瓶颈”-类型的形状，瓶颈的顶部带盖，其中封壳的基部至少部分地浸没在熔化焊料储槽中，并且颈部部分露出于熔化焊料的表面之外，例如图3c中所示的实施例中那样。覆盖在焊料波峰上的惰性化气体层可从封壳颈部的顶部处的开口产生。
在这里所述的一个或多个实施例中，这里所述的封壳的颈部包括一个或多个孔或其它开口。一个或多个孔设计为容许焊料穿过封壳的颈部，因而改善了焊料储槽中的焊料的流动，尤其当封壳定位在两个焊料波峰之间时。孔可为圆形的、椭圆的、方形的、矩形的或任何其它形状，只要容许焊料流过即可。类似地，当采用不止一个孔时，孔可以任何排列进行布置，例如布置成沿着颈部长度的水平线或布置成交错排列。一个或多个孔可具有任何尺寸，使得改善焊料流动的目的得以实现，并且将依赖于封壳的总尺寸。在某些实施例中，封壳颈部中的一个或多个孔可在大约1/4"至大约1"直径，或大约3/8"至大约7/8"直径，或大约1/2"至大约3/4"直径的范围内。
在本发明的某些实施例中，盖定位在封壳颈部的上面，从而在颈部和盖之间形成开放的空间，并在惰性化气体离开颈部的顶部处的开口时引导其流动。盖可与颈部是分开且分离的，或者可在一个或多个点上固定于颈部上，从而将盖保持在合适位置上。当盖与颈部是分开且分离的时候，盖可通过在一个或多个点上将盖固定于另一表面(例如设备的壳体或壁)上，并通过任何合适的附连方法而保持在合适位置上。例如，盖可通过一个或多个螺钉、销、夹子，通过焊接，或通过另一机构而附连在颈部上、设备的壁上，或另一表面上。
这里所述的设备和方法的优点包括以下一个或多个：1)扩散器是封闭的，从而避免了管道开口由于飞溅的焊料而引起的潜在堵塞；2)封壳的颈部部分是狭窄的，并且由热传导材料组成，热传导材料变热并消除了焊剂蒸气冷凝和飞溅的焊料凝固的机会；3)封壳的颈部在某些实施例中可被非粘性的涂层或材料覆盖，以便最大限度地减少在与液体焊剂接触时由于焊剂残余而引起的涂层；和4)封壳的颈部可由比容纳扩散器管道的基部更窄的直径制成，从而装配到两个焊料波峰之间的狭窄的空间中，而不会堵塞或干扰波峰的动态运动。在某些实施例中，例如小于2000 ppm的较低的氧气读数可通过在这里所述的封壳中容纳至少一个或多个扩散器管道而达到，其中氧气测量是在焊料锅上面没有加载电路板的条件下执行的。
在一个具体的实施例中，至少一个扩散器管道容纳在保护性封壳的基部中，并且封壳的至少一部分浸没在熔化焊料中，以保持在高温下。在这个或其它实施例中，最靠近基部的封壳的颈部部分还可用作热导体，以便使颈部的上部部分保持在高温下。在相同或其它实施例中，由于预热或基部和封壳颈部的热传导，离开封壳的惰性化气体是热的，例如为大约160℃至大约220℃，或大约170℃至大约210℃，或大约180℃至大约200℃。在某些实施例中，惰性气体(例如氮气)在环境温度下供应到扩散器管道，并且在其穿过封壳时被加热，使得其在大约180℃至200℃下离开封壳的颈部。在其它实施例中，气体可被预加热。在波峰钎焊设备中使用热的惰性化气体有益于减少钎焊缺陷，例如不完全的或不一致的管填。管填缺陷是由于温度梯度而造成的，并且可采用热的惰性化气体来最大限度地减小X-Y和Z方向上的跨工件的温度梯度。
在一个具体的实施例中，这里所述的设备和方法解决了一对钎焊波峰之间的空间限制。在这方面，颈部和帽的横截面尺寸可被最大限度地减小至大约5至大约8 mm的范围内。封壳的基部的直径可在大约13至大约20 mm或大约15 mm的范围内。应该懂得，这些尺寸可依赖于波峰钎焊设备的配置而变化，并可调高或调低。特别地，可能需要改变封壳的颈部部分的高度，这依赖于所使用的钎焊设备的尺寸。
在包括中心扩散器管道和一个或多个侧面扩散器管道的某些实施例中，只有中心扩散器管道被封装在这里所述的封壳中。在备选实施例中，中心扩散器和一个或多个侧面扩散器都封装在这里所述的封壳中。
如之前提到的那样，这里所述的设备包括壳体，其容纳一个或多个扩散器管道和内部空间。在某些实施例中，管道可定位在多个焊料波峰之间，位于焊料储槽的板入口侧处，焊料储槽的工件出口侧处，或其组合。在某些实施例中，其中一个或多个管道还可包括瓶状封壳，其具有内部空间以容许惰性化气体流入扩散器管道并进入该空间中，其中封壳的至少一部分接触熔化焊料或浸没在熔化焊料中。封壳还包括具有开口的颈部和帽，帽容许惰性化气体流过颈部，流出由口部和帽限定的开口，并进入该氛围中。在某些实施例中，位于封壳颈部的开口上方的帽的横截面是倒转的U形、V形或C形形状。在其它实施例中，例如其中一个或多个侧面扩散器被封闭的(参见例如图5a)的实施例中，封壳没有帽，因为设备的下侧提供了方向，以便惰性化气体进入由设备和熔化焊料的表面所限定的氛围中。
在某些实施例中，封壳的至少一部分可为设备的竖向壁的一部分，例如用于一个或多个侧面扩散器管道的封壳。将一个或多个扩散器管道置于封壳中，并放入钎焊池中避免了之前与现有技术中使多孔管道直接浸没和/或接触焊料池相关联的问题，因为扩散器管道容纳在封壳中，封壳防止熔化焊料堵塞多孔管道的开口。
在这里所述的设备和方法的一个具体的实施例，基部封壳、颈部、帽或其组合的至少一部分包括非粘性的涂层或材料。非粘性涂层的一个示例是聚四氟乙烯((PTFE)涂层，其可在特氟龙®商标的非粘性涂层下找到(特氟龙由特拉华州威尔明顿的杜邦公司制造)。在这里所述设备的一个实施例中，封壳包括基部、颈部和帽。在这些或其它实施例中，所选择的非粘性涂层在常用于无铅波峰钎焊工艺的熔化焊料的温度(例如高达大约260℃)下或该温度之上应保持其完整性。在一个更具体的实施例中，非粘性涂层由Thermolon ™非粘性涂层组成，它是一种无机(基于矿物)的涂层，其由南韩的Thermolon有限公司制造，并且在450℃下可保持其完整性，并避免在高温下生成有毒的蒸气。
在中心扩散器管道居于具有C形、U形或V形帽的瓶状封壳中，并且还居于一对或多对钎焊波峰之间的一个具体的实施例中，焊料储槽中的溶解的焊剂可直接与封壳的颈部、帽或这两者相接触，它们由于熔化焊料的连续的动态运动而定位在第一波峰和第二波峰之间。当封壳颈部和/或帽表面上的液体焊剂被蒸发或热分解时，固体焊剂残余可能保留在封壳颈部表面和/或帽上。因此可将非粘性涂层应用于封壳基部、颈部、帽或任何其组合上，以减少设备的例行维护的时间和费用。非粘性涂层还可应用于设备的内表面或顶部盖的内表面的至少一部分上，以容许易于清洗。
在本发明的其它实施例中，可将中心扩散器管道(或气体分布管道)升高到焊料储槽中的焊料波峰的上面，尤其当焊料波峰之间的空间相当狭窄，当焊料波峰重叠，或者当焊料波峰的高度变化时。在这种实施例中，提供了基部，其具有可供惰性化气体流过的内部空间。可选地，基部可包括容纳在里面的额外的扩散器管道，使得惰性化气体流过额外的扩散器管道，然后离开而进入基部的内部空间中。当扩散器管道容纳在基部中时，可通过扩散器管道的一端或两端将惰性化气体供应到基部中的扩散器管道。当在基部中不存在扩散器管道时，优选在离基部末端等距的位置处将惰性化气体供应到基部，从而容许气体有均匀的流分布。基部包括一个或多个支撑管道或支腿，其附连在基部上，并沿竖向从基部延伸出来。一个或多个支腿还包括可供惰性化气体流过的内部空间，并且一个或多个支腿的内部空间与基部的内部空间处于流体连通。基部的至少一部分和可选的一个或多个支腿的至少一部分可浸入容纳在焊料储槽中的熔化焊料中。中心扩散器管道固定在一个或多个支腿上，并具有与支腿处于流体连通的内部空间，使得扩散器管道(或气体分布管道)定位在焊料波峰的高度以上，并且焊料波峰在扩散器管道(或气体分布管道)的下面在一个或多个支腿之间和周围穿过。通过这种方式，焊料能够更自由地在焊料储槽中流动，并且可更容易地到达储槽的外部边缘。基部、支腿和扩散器管道(或气体分布管道)可采用各种形式，并且具有各种横截面形状。例如，各个可为圆形、椭圆形、方形、矩形、三角形或任何其它几何形状，并且在形状上可为对称的、非对称的或不规则的。基部、支腿和扩散器管道均可具有相同或不同的横截面。当基部和扩散器管道的横截面是圆形的时候，基部具有的直径可为例如大约0.25至大约1.5英寸、或大约0.5至大约1.0英寸、或大约0.5至大约0.75英寸。类似地，扩散器管道具有的直径可为例如大约0.125至大约1.0英寸、或大约0.125至大约0.5英寸、或大约0.125至大约0.375英寸。虽然这里给定的尺寸只用于举例说明的目的，但是本领域中的技术人员应该认识到，基部、支腿和扩散器管道的尺寸可发生极大的改变，并且将尤其由它们用于其中的焊料储槽的尺寸以及储槽中的焊料波峰的高度等因素来确定。
在这种实施例中，中心扩散器管道在每个末端被盖住或被封闭，并且可包括穿孔、孔、缝隙或其它这种开口，它们足以容许惰性气体流过。开口可设置为一条线或多条线，可交错，或者可具有任何其它规则或随机的排列。在一个具体的实施例中，开口沿着扩散器管道的底部设置为一条线，使得通过开口流出的惰性化气体向下被引导到焊料储槽中的焊料的顶部表面上。在另一实施例中，开口设置为两条平行线，它们相对于扩散器的底部中心线在各方向上偏离大约0至45º，或在各方向上偏离大约30º，从而在惰性化气体流出扩散器管道(或气体分布管道)时将其向外且向下引导至焊料储槽中的熔化焊料上面的氛围中。在这种实施例中，开口的线可彼此间隔大约30º至大约120º，或大约60º或大约90º。在某些实施例中，开口可为槽，其在长度上均为大约0.3至大约1.5 mm，优选大约0.5至大约1.0 mm。这些槽可间隔开大约0.5至大约5 mm，优选大约1 mm。穿过这里所述的基部、支腿和升高的扩散器管道(或气体分布管道)的气体流量可变化，但通常在大约0.5至大约8 m3/hr的范围内。
在这里所述的设备和方法的又一实施例中，设备还包括安装在移动轨道上的可选的盖，从而形成可供工件穿过的隧道。可选的盖还包括通风孔，其与波峰钎焊机的通风排气口处于流体连通，这容许收集来自盖下面氛围中的焊剂蒸气。在一个实施例中，可选的盖由具有中心孔的单层金属盖制成，中心孔连接在机器的通风排气口上。在另一实施例中，可选的盖由双层金属片制成，并且双层空间连接在炉的通风排气口上，从而形成了边界气体陷阱。在一个具体的实施例中，在双层金属片之间的距离可在大约1/8"至大约¼"的范围内。当工件或电路板穿过盖下面时，钎焊区域内部产生的焊剂蒸气可通过边界陷阱进行收集，同时包围焊料储槽的空气还可被捕获于双层空间中，从而确保良好的惰性化性能。对于在焊料储槽的顶部没有工件或电路板的情况，从这里所述封闭在惰性化设备中的一个或多个扩散器中所产生的惰性化气体可被吸入到盖的双层空间下面的空间中，从而形成边界惰性化气体幕帘，从而最大限度地减少进入该空间的空气。
图1提供了用于这里所述的设备和方法的多孔管道或扩散器的一个实施例。多孔管道10被描绘成一种圆柱形的管道，其具有内部空间15，内部空间容许惰性化气体(例如氮气)和/或其它气体(例如但不局限于另一惰性气体(例如氩、氦、氖等等)、氢气或其组合)流过，并与惰性化气体源(未显示)处于流体连通。在一个实施例中，多孔管道10由不锈钢制成。然而，用于多孔管道10的其它材料也是可适用的，只要材料不与焊料材料起反应即可。多孔管道10通过气体导管或其它器件(未显示)而与惰性化气体源处于流体连通。多孔管道10还包括多个穿孔、孔隙或孔20(在这里被总称为“穿孔”)，它们容许气体从内部空间15流入钎焊池、封壳(未显示)的内部空间、由熔化焊料的表面(未显示)和有待钎焊的工件(未显示)的下侧所限定的氛围或其组合中。虽然多孔管道10显示为圆柱形的，并且具有圆形的横截面，但是预期可使用其它几何形状，例如，但不局限于环形、方形、矩形、椭圆形等等。
穿孔20经过设计，使得气体流动受到例如图1的实施例中所示的圆形孔的狭窄的引导，并且分布在钎焊储槽(未显示)的整个长度上。在另一实施例中，穿孔20可为纵向孔或缝隙。在这些或其它实施例中，穿孔20可为倾斜的或带角度的，以便进一步引导气体从内部空间15流入到钎焊池(未显示)和/或在焊料池和工件之间的间隙中。穿孔20的平均孔隙尺寸可在0.05微米至100微米，或0.1至10微米，或0.2至5.0微米的范围内。在一个具体的实施例中，穿孔20的平均孔隙尺寸是大约0.2微米或更小。多孔管道10上的穿孔的尺寸和数量经过优化，以追求离开多孔管道的气态N2的层流。在这些或其它实施例中，为了最大限度地减小从有待惰性化的钎焊区域的边界(例如工件、传送带等等)侵入的空气，N2和/或其它惰性化气体的层流是优选的。
图2a,2a',2b,2c和2d提供封壳2000的两个分解的立体图、一个装配的立体图以及两个分解的侧视图，封壳2000包括扩散器管道10'，扩散器管道10'包括之前所述的一个或多个穿孔20'。如这里所述，封闭的扩散器管道可用作中心扩散器管道、一个或多个侧面扩散器管道或任何其组合。扩散器管道10'具有一个或多个穿孔20'，并且容纳在封壳2010的基部中。基部2010与惰性化气体源(未显示)处于流体连通，并且容纳扩散器管道10'，并包括内部空间2015，内部空间2015容许惰性化气体源流入到内部空间2015中，并如箭头2017所示流入到扩散器管道10'中。将多孔管道封装在封壳中被认为可最大限度地减小扩散器开口被焊剂和焊料堵塞的机会。虽然扩散器管道10'和其周围的基部2010显示为圆柱形的，并且具有圆形的横截面，但是预期可使用其它几何形状，例如，但不局限于环形、方形、矩形、椭圆形等等。封壳2000还包括邻近基部2010的颈部2020和与基部的内部空间处于流体连通的内部空间2025。封壳2000还包括帽2030，帽邻近颈部2020的口部，口部限定了可供惰性化气体如箭头2029所示向外流动的开口2027。在操作期间，惰性化气体在箭头2029所示的方向上从源(未显示)传送基部2010的内部空间2015中，穿过扩散器管道10'，通过穿孔20'进入到颈部2020的内部空间2025中(见图2a,2a',2c和2d)。在某些实施例中，如图2a'和2d中所示，封壳2000的颈部2020可包括一个或多个可供焊料穿过的孔2023，因而改善了在钎焊设备中的焊料的流动。
图3a，3b和3c分别提供了这里所述封壳的一个实施例的俯视图、立体图和侧视图。参照图3a和3c，设备30置于波峰钎焊设备70的上面，从而在波峰钎焊操作期间提供惰性化气体氛围。波峰钎焊设备70包括焊料储槽75，焊料储槽容纳熔化焊料80和一个或多个喷嘴185，喷嘴发射出一个或多个由焊料泵(未显示)产生的焊料波峰(未显示)。参照图3a至3c，设备30具有顶部表面35，其可从设备的剩余部分上除去，从而使渣滓的去除对于最终用户而言相对较为容易。顶部表面35还包括至少一个开口40，通过该开口，从容纳在焊料储槽75中的熔化焊料80所发出的至少一个焊料波峰穿过喷嘴185，并与沿着移动轨道(未显示)穿过的工件相接触。参照图3a至3c，设备30还包括位于设备30的底部上的至少一个凹槽45，其位于焊料储槽75的边缘的顶上。在某些实施例中，设备30可包括不止一个凹槽，这容许设备30置于焊料储槽75的顶上，并且如图3a和3c中所示使前扩散器和后扩散器155定位在焊料锅区域之外。这里所述设备的其它实施例可能只有一个凹槽，以使前扩散器155定位在焊料锅区域之外。这里所述设备的另外一些其它实施例没有一个或多个凹槽，而是具有多个凸缘，凸缘容许设备定位或置于焊料储槽上，并使所有扩散器定位在焊料锅区域的内部，例如图4a和4b以及图5a和5b中所示的实施例那样。再次参照图3a至3c，凹槽45的侧壁和前壁33或后壁37限定了腔室，腔室容许多孔管道10'置于设备30中。多孔管道10'通过管路(图3a中的虚线所示)而与惰性化气体源65处于流体连通。如之前提到的那样，供这里所述的设备和方法使用的惰性化气体可包括氮、氢、另一惰性气体(例如氦、氩、氖、氪、氙等等)或其组合。在某些实施例中，惰性化气体在被引进多孔管道10'中之前进行预加热。应该懂得，图3a至3c中所示的实施例可依赖于波峰钎焊机的配置而变化。
现在参照图3b和3c，设备30还包括内部空间69，内部空间由熔化焊料的表面(未显示)、工件(未显示)、前壁33、后壁37以及侧壁43和47限定。设备30还包括至少一个扩散器管道10'，其具有容纳在封壳中的多个穿孔(未显示)，其中基部2010的至少一部分浸没在熔化焊料储槽中，并且用于将位于中心的基部2010和颈部2020加热至熔化焊料的熔点以上的温度。
图3b提供了这里所述设备30的一个实施例的立体图。参照图3b和3c，设备30置于波峰钎焊设备70的上面，从而在波峰钎焊操作期间提供惰性化气体氛围。波峰钎焊设备70包括焊料储槽75，其容纳熔化焊料80和一个或多个喷嘴185，其发射出一个或多个由焊料泵(未显示)产生的焊料波峰115。设备30具有顶部表面35，其可从设备的剩余部分上除去，从而使渣滓的去除对于最终用户而言相对较为容易。顶部表面35还包括至少一个开口40，通过该开口，从容纳在焊料储槽75中的熔化焊料80所发出的至少一个焊料波峰穿过喷嘴185，并与沿着移动轨道(未显示)穿过的工件100相接触。在其它实施例中，这里所述的设备可包括多个凸缘(未显示)，凸缘容许设备定位或置于焊料储槽上。多孔管道10'通过管路而与惰性化气体源(未显示)处于流体连通。如之前提到的那样，供这里所述的设备和方法使用的惰性化气体可包括氮、氢、另一惰性气体(例如氦、氩、氖、氪、氙等等)或其组合。在某些实施例中，惰性化气体在被引进多孔管道10'中之前进行预加热。应该懂得，图3a至3c中所示的实施例可依赖于波峰钎焊机的配置而变化。
参照图3c，或这里所限定的设备30的一个实施例的侧视图，通过如图所示将凹槽45置于至少焊料储槽75的一个边缘上，从而将设备30置于波峰钎焊设备70的顶上。焊料储槽75具有容纳在里面的熔化焊料80。移动轨道(未显示)在所示箭头105所指示的向上的方向上输送工件100。至少一个或多个焊料泵(未显示)用于通过喷嘴185产生多个焊料波峰115。多个焊料波峰115通过设备30中的开口而与工件100的下侧相接触。引进到封闭的多孔扩散器管道中的惰性化气体容纳在焊料储槽75之外的腔室中(未显示)。在图3c所示的实施例中，扩散器管道155定位在焊料储槽75的入口和出口处。在另外一些其它实施例中，一个或多个扩散器管道10'可垂直于焊料波峰(未显示)的方向进行定向。至少一个扩散器管道10'容纳在封壳中，封壳包括基部2010、颈部2020和帽2030，基部2010具有内部空间，颈部2020具有内部空间和开口2027，并且帽2030邻近颈部2027的开口。封壳的至少一部分(例如基部2010和颈部2020)浸没在焊料80中。惰性化气体填充在位于工件100的下面和熔化焊料80的表面的上面的区域或氛围(被示为120)中。
图4a和4b提供了这里所述设备930的一个实施例的侧视图和俯视图，其中第一多孔管道955、第二多孔管道955'和中心扩散器管道10'位于焊料储槽975的内部，并且中心扩散器管道10'容纳在封壳中，其中封壳的至少一部分浸没在焊料储槽975中。设备930没有如图3a至3c中所示那样的凹槽以使前和后扩散器或第一和第二扩散器定位在焊料储槽975之外。相反，设备930具有多个凸缘967，凸缘容许设备930置于焊料储槽975的顶上。设备930显示为由双壁材料(例如金属)构成，双壁材料限定了至少一个腔室950，腔室950容纳至少一个多孔管道，例如所示的955和955'。工件923在设备930的上面以箭头925指示的方向移动，并与从喷嘴985发出的多个熔化焊料波峰相接触。多个多孔管道与惰性化气体源(例如N2)(未显示)处于流体连通，惰性化气体源通过管道将惰性化气体氛围或N2氛围提供至腔室950中，提供至由设备930的双层材料所限定的空间中，并提供至由焊料储槽975中的熔化焊料的表面、工件923和设备930的壁所限定的内部空间969中。
图5a和5b提供了一个实施例的侧视图和俯视图，其中第一多孔管道555、第二多孔管道555'和第三多孔管道555"位于焊料储槽575的内部，并且各个多孔管道被封闭在封壳中，其中封壳2020"的基部的至少一部分浸没在熔化焊料580中，并将封壳加热到上面的焊料的熔点以上的温度。设备530没有凹槽以将第一和第二扩散器定位在焊料储槽区域575之外。设备530具有多个凸缘567，凸缘容许设备530置于焊料储槽575的顶上。
图6提供了可选的盖90的立体图，盖90置于设备30和移动轨道(未显示)上，使得工件移动而穿过它。图中显示可选的盖90具有容许观察的玻璃窗95。可选的盖90还具有通风口97，其与波峰钎焊机的通风排气口(未显示)处于流体连通，以除去钎焊站的氛围中的任何焊剂蒸气。
图7提供了设备830的一个实施例，其还包括位于焊料储槽880顶上的可选的盖890，从而形成隧道，以便保持在移动轨道900上的工件(未显示)穿过它。图7提供了设备830的端视图。在某些实施例中，可选的盖890与波峰钎焊机(未显示)的通风管路处于流体连通。可选的盖890由双层金属片或其它合适的材料构造而成，并且双层空间连接在炉的通风排气管897上，通风排气管897形成了边界气体陷阱。在某些实施例中，在双层片之间的距离可在，但不局限于1/8"至1/4"的范围内。在图7所示的实施例中，可选的盖890可包括惰性化气体入口895，其与惰性化气体源(未显示)处于流体连通，从而进一步帮助将焊剂蒸气和空气吹扫出钎焊区域。在某些实施例中，当电路板在盖890下面穿过时，钎焊区域内部产生的焊剂蒸气可通过边界陷阱进行收集，同时包围焊料储槽870的空气还可被捕获于盖890下面的双层空间中，这有助于确保良好的惰性化氛围。在其中焊料储槽870不被工件遮盖的情形中，由多个多孔管道(未显示)产生的惰性化气体可被吸入盖890的双层空间中，从而形成边界惰性化气体幕帘，以便最大限度地减少从外部环境进入焊料储槽870上面的氛围920中的空气。
图10提供了一个实施例1000的侧视图，其中中心扩散器1040被升高到焊料波峰1050的表面之上。在这个实施例中，惰性气体通过气体供应管线1020供应到基部1010。基部在两端是封闭的，并且具有可供惰性化气体流过的内部空间。惰性化气体然后向上流过支腿1030的内部空间，并进入扩散器管道(或气体分布管道)1040的内部空间中。最后，惰性化气体通过扩散器管道(或气体分布管道)1040中的穿孔(未显示)流出并向下流入熔化焊料的表面(未显示)上面的氛围中。
图11a,b,c,d,e和f通过提供从基部(图11a,11c和11e未显示)的方向观察扩散器管道(或气体分布管道)1040，以及从末端观察扩散器管道(或气体分布管道)1040(图11b,11d和11f)的视图，从而进一步显示了图10的扩散器配置。如图11a和b中所示，穿孔1060沿着扩散器管道(或气体分布管道)1040的底部中心线设置为一条直线。在图11c和d所示的一个备选实施例中，穿孔1060设置为两排，其相对扩散器管道(或气体分布管道)1040的底部中心线成60º。在图11e和f所示的又一备选实施例中，穿孔1060设置为三排，其彼此等距离地间隔开，跨越扩散器管道(或气体分布管道)1040的底部中心线，并且在两个最外排之间跨越90º。
虽然已经参照特定的实例和其实施例详细地描述了本设备和方法，但是对于本领域中的技术人员应该明白，在不脱离其精神和范围内可做出各种变化和修改。
示例
比较性示例1：中心扩散器的初步设计
如图8中所示，在焊料储槽的上面没有加载电路板并且没有顶盖(例如图6中所示)的条件下，获得了围绕焊料储槽的顶部空间的氧气(O2)浓度的测量值。参照图8，测量是在以下位置获取的：点a(靠近第一焊料波峰的左边缘)；点b(靠近第一波峰的中间表面)；点c(在两个焊料波峰之间)；点d(靠近第二焊料波峰的中间表面)；和点e(靠近第二焊料波峰的右边缘)。
如表1和表2中所示，基于测量的氧气浓度而评估用于中心扩散器的两种不同的设计。表1是与第一设计相关的结果。在第一设计中，中心扩散器被封闭在金属保护性管道的内部。保护性管道包含多排开口槽，以容许惰性气体流动，并且被PTFE涂层覆盖，以提供非粘性的性质。在表2中，中心扩散器管道也被封闭在开槽的且带涂层的保护性管道中，而非在其表面上具有多排槽，扩散器管道具有两个纵向槽，其面向向下的方向。
表1：氧气浓度–带PTFE涂层的管道(多排槽)，其中内部多孔扩散器作为中间扩散器。
表2：氧气浓度–带PTFE涂层的管道(两排槽)，其中内部多孔扩散器作为中间扩散器。
在上面的表1和表2中，流速以立方米每小时(m3/hr)来提供，并且三个流速读数是针对左边/中心/右边或前面/中心/后面扩散器的。测量的氧气浓度以百分比来表达。在氧气测量期间，焊料储槽温度保持在260℃下，其中产生了两个焊料波峰，且通风口完全打开。如表1和表2中所示，这两种情形的氧气浓度显著高于2000 ppm或0.2%的目标水平。这些高的氧气读数的原因是两个波峰之间的空间太紧密，使得中心扩散器的位置不能被优化。执行短暂时间的焊剂测试(1至2个小时)。已经发现带PTFE涂层的保护性管道对于减少由于焊剂和焊料引起的污染是有效的，但其不能完全消除污染，因为保护性管道没有被加热。
示例2：新颖的中心扩散器设计
本示例展示了在根据本发明的封壳中容纳中心扩散器管道的结果，其类似于图2a至2c中所描绘的结果，并且设计为用于减少氧气浓度和防止扩散器堵塞。在本试验中，中心多孔管道容纳在封壳中，并且定位在两个焊料波峰之间。这种布置被认为可避免由于例如扩散器表面上飞溅的焊料的凝固和焊剂蒸气的冷凝而引起的堵塞问题。如示例1中那样，氧气浓度测量是在焊料储槽上没有工件或盖的条件下执行的。围绕焊料储槽周围的九个位置处的O2浓度是在不同的N2流动设备上，在图9中指定的位置进行测量的。在示例2中，图9中的位置b0和d0可比拟于图8中的位置b和d。在O2测量期间，焊料储槽温度保持在260℃下，其中产生了两个焊料波峰，且穿过炉管线的通风口完全打开。流速以立方米每小时(m3/hr)来提供，并且三个流速读数是关于左边/中心/右边或前面/中心/后面扩散器。测量的数据是以百分比来表达的氧气浓度。如表3中所示，在大多数情况下，氧气浓度低于目标水平，例如2000 ppm或0.2%。另外，基于利用焊剂的两天试验，没有观测到扩散器堵塞。在下表3中提供了氧气浓度测量的结果。
表3
示例3：在封壳颈部中带有孔的新颖的中心扩散器设计
对于沿着封壳的颈部具有孔的中心扩散器设计也测量氧气浓度，其类似于图2a'和2d中所示的那些。结果是在有顶盖以及有和没有工件的条件下进行测量的。在没有加载工件的条件下，氧气浓度在大约2000 ppm(0.20%)的所需范围内，并且在有工件的条件下为大约500-600 ppm(0.05-0.06%)。另外，围绕中心扩散器观测到良好的焊料流动。
示例4：渣滓的形成–新颖的中心扩散器设计
本示例展示了由于在根据本发明的封壳中容纳了中心扩散器管道而减少了渣滓的形成。设备是在左边、中心和右边扩散器管道中的6m3/hr的氮气流速以及4.0巴的氮气压力下运行。渣滓的形成是在焊料储槽上有和没有工件以及在有和没有盖的条件下通过测量每天(6个小时的运行时间)收集的渣滓的量来确定。采用的工件是具有350mm x 450mm尺寸的板。在下表4中报告了渣滓收集的结果，并且与没有采用设备来提供惰性化气体的基准线进行比较。如表4中所示，在大多数情况下显著地减少了渣滓的形成。
表4
*对于至少一部分测试，扩散器被堵塞，并被除去
根据本发明的设备和方法的进一步的好处包括减少制造成本和材料成本，改善焊料接头的质量，并简化至无铅钎焊技术的过渡。关于制造成本和材料成本，已经观测到焊料消耗方面的20-40%的减少，渣滓成形方面的40-90%的减少，焊剂消耗方面的10-30%的减少，以及设备维护方面的70-80%的减少，并且降低了用于板组装后清洗的成本，减少了板的缺陷和重复工作，并达到更高生产率的运行时间。这里公开的设备的进一步的好处是它们可以很容易地放大或缩小，并可配置为用于配合具有各种不同尺寸的焊料锅。具体地说，这里所述的封壳的颈部足够小，以便装配在两个焊料波峰之间非常狭窄的空间中，并且整个扩散器封壳设计可水平地、竖向地或在这两个维度上进行调整，以配合所需的应用。
上面已经限定了各种术语。至于上面没有限定的在权利要求中所使用的术语，其应该被赋予所属领域中的技术人员已经对该术语赋予的最广泛的含义，如已经在至少一个印刷出版物或公布专利中得以体现的那样。此外，本申请中所列举的所有专利、测试程序以及其它文献都通过引用而完整地结合在本文中，使得对于允许这种引用的所有司法权限而言，这种公开与本申请是一致的。
本发明的某些实施例和特征已经利用一组数字上限和一组数字下限进行了描述。出于简便起见，这里只明确公开了某些范围。然而，应该懂得，除非另外指出，否则可设想从任何下限至任何上限的范围。类似地，来自任何下限的范围可与任何其它下限组合，以说明没有明确列举的范围，并且来自任何上限的范围可与任何其它上限组合，以说明没有明确列举的范围。此外，虽然没有明确列举，但是范围包括位于其端点之间的每个点或单个的值。因而，每个点或单个的值可用作其自身的下限或上限，它们与任何其它点或单个的值或任何其它下限或上限组合，以说明没有明确列举的范围。所有数值都是“大约”或“大致”指示值，并且考虑了本领域中的普通技术人员所预期的试验误差和变化。
虽然前文致力于本发明的实施例和其备选实施例，但是在不脱离其预期的精神和范围，本领域中的技术人员可设想相对于本发明的各种变化、修改和改变。本发明意图仅仅受限于附属权利要求的条款。

Claims (12)

1. 一种用于在钎焊工件期间供应惰性化气体的设备，包括：
基部，其包括与惰性化气体源处于流体连通的内部空间；
管道，其具有内部空间并包括供惰性化气体流过的一个或多个穿孔；和
一个或多个支腿，其包括与所述基部的内部空间及所述管道的内部空间处于流体连通的内部空间；
其中所述一个或多个支腿从所述基部沿竖向向上延伸，并且将所述管道升高到容纳在焊料储槽中的熔化焊料的表面的上面，且
其中所述惰性化气体行进通过所述基部，向上通过所述一个或多个支腿，进入所述管道的内部空间中，并通过所述管道中的一个或多个穿孔而流出。
2. 根据权利要求1所述的设备，其特征在于，还包括第二管道，其具有内部空间并包括供惰性化气体流过的一个或多个穿孔，其中所述第二管道居于所述基部的内部空间中。
3. 根据权利要求1所述的设备，其特征在于，在离所述基部的末端等距的位置处将所述惰性化气体源供应到所述基部。
4. 根据权利要求1所述的设备，其特征在于，所述设备包括两个支腿，并且在离所述一个或多个支腿等距的位置处将所述惰性化气体源供应到所述基部。
5. 根据权利要求1所述的设备，其特征在于，所述管道中的穿孔沿着所述管道的底部进行定位，使得所述惰性化气体通过所述管道中的穿孔而向下流动到所述熔化焊料的表面上。
6. 根据权利要求5所述的设备，其特征在于，所述穿孔沿着所述管道的底部中心线设置为单条线。
7. 根据权利要求5所述的设备，其特征在于，所述穿孔设置为两条线，所述两条线离所述管道的底部中心线等距地间隔开，使得线分开大约30º至大约90º。
8. 根据权利要求5所述的设备，其特征在于，所述穿孔设置为三条线，所述三条线沿着所述管道的底部并彼此等距地间隔开，使得最外面的两排分开大约60º至大约120º。
9. 根据权利要求1所述的设备，其特征在于，所述基部、所述一个或多个支腿以及所述管道中的一个或多个由非粘性材料构成或涂覆有非粘性材料。
10. 根据权利要求1所述的设备，其特征在于，穿过所述设备的惰性化气体的流量为大约0.5至大约8.0m3/hr。
11. 根据权利要求1所述的设备，其特征在于，所述基部的至少一部分浸没在所述熔化焊料的表面的下面。
12. 根据权利要求10所述的设备，其特征在于，所述一个或多个支腿的至少一部分浸没在所述熔化焊料的表面的下面。
CN201410503233.3A 2013-09-27 2014-09-26 用于在钎焊期间提供惰性化气体的设备和方法 Pending CN104511677A (zh)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
US14/039552 2013-09-27
US14/039,552 US20140027495A1 (en) 2012-04-18 2013-09-27 Apparatus And Method For Providing An Inerting Gas During Soldering

Publications (1)

Publication Number Publication Date
CN104511677A true CN104511677A (zh) 2015-04-15

Family

ID=52787869

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201410503233.3A Pending CN104511677A (zh) 2013-09-27 2014-09-26 用于在钎焊期间提供惰性化气体的设备和方法

Country Status (5)

Country Link
KR (3) KR20150035417A (zh)
CN (1) CN104511677A (zh)
MY (1) MY189324A (zh)
SG (1) SG10201405819TA (zh)
TW (1) TWI556901B (zh)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN114406387A (zh) * 2022-01-04 2022-04-29 武汉船用电力推进装置研究所（中国船舶重工集团公司第七一二研究所） 一种用于电机定子冷却水管的钎焊装置及方法

Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH0286152A (ja) * 1988-09-22 1990-03-27 Hitachi Ltd はんだディップ装置
JPH0743555U (ja) * 1993-12-29 1995-08-22 一郎 川勝 不活性雰囲気中のハンダ付けに用いる不活性ガス噴射ノズル
CN1117565A (zh) * 1993-12-22 1996-02-28 乔治·克劳德方法的研究开发空气股份有限公司 在限定空间形成控制气氛的气体注入装置和方法
JP2001119134A (ja) * 1999-10-22 2001-04-27 Nihon Dennetsu Keiki Co Ltd はんだ付け装置
CN102275024A (zh) * 2010-03-12 2011-12-14 气体产品与化学公司 焊接过程中提供惰性化气体的装置和方法
CN202922063U (zh) * 2011-06-17 2013-05-08 气体产品与化学公司 用于在工件的钎焊期间提供惰化气体的外壳和设备

Family Cites Families (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5568894A (en) * 1993-06-04 1996-10-29 Electrovert Ltd. Applying flux to a solder wave for wave soldering an element
US6234380B1 (en) * 1998-10-29 2001-05-22 L'air Liquide, Societe Anonyme Pour L'etude Et L'exploitation Des Procedes Georges Claude Apparatus and method for inerting a wave soldering installation
DE102007002777A1 (de) * 2007-01-18 2008-07-24 Linde Ag Vorrichtung und Verfahren zum Selektivlöten

Patent Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH0286152A (ja) * 1988-09-22 1990-03-27 Hitachi Ltd はんだディップ装置
CN1117565A (zh) * 1993-12-22 1996-02-28 乔治·克劳德方法的研究开发空气股份有限公司 在限定空间形成控制气氛的气体注入装置和方法
JPH0743555U (ja) * 1993-12-29 1995-08-22 一郎 川勝 不活性雰囲気中のハンダ付けに用いる不活性ガス噴射ノズル
JP2001119134A (ja) * 1999-10-22 2001-04-27 Nihon Dennetsu Keiki Co Ltd はんだ付け装置
CN102275024A (zh) * 2010-03-12 2011-12-14 气体产品与化学公司 焊接过程中提供惰性化气体的装置和方法
CN202922063U (zh) * 2011-06-17 2013-05-08 气体产品与化学公司 用于在工件的钎焊期间提供惰化气体的外壳和设备

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN114406387A (zh) * 2022-01-04 2022-04-29 武汉船用电力推进装置研究所（中国船舶重工集团公司第七一二研究所） 一种用于电机定子冷却水管的钎焊装置及方法
CN114406387B (zh) * 2022-01-04 2024-05-24 武汉船用电力推进装置研究所（中国船舶重工集团公司第七一二研究所） 一种用于电机定子冷却水管的钎焊装置及方法

Also Published As

Publication number Publication date
KR20150035417A (ko) 2015-04-06
TW201511878A (zh) 2015-04-01
MY189324A (en) 2022-02-04
KR20180022757A (ko) 2018-03-06
TWI556901B (zh) 2016-11-11
SG10201405819TA (en) 2015-04-29
KR20170039631A (ko) 2017-04-11

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN102825359B (zh) 用于在钎焊期间提供惰化气体的设备和方法
US6094942A (en) Method and apparatus for reducing tin defects in float glass
US20140027495A1 (en) Apparatus And Method For Providing An Inerting Gas During Soldering
TW213876B (zh)
US8220699B2 (en) Apparatus and method for providing an inerting gas during soldering
TW493364B (en) Gas flow controlling device and its application in soldering apparatus
CN106660152A (zh) 波峰焊接喷嘴机器、波峰焊接喷嘴系统以及波峰焊接方法
FI62238C (fi) Foerfarande och verktyg foer svetsning av skyddsbeklaedda metalldelar
CN104511677A (zh) 用于在钎焊期间提供惰性化气体的设备和方法
CN101909800A (zh) 用于波峰焊接或镀锡机的气体供给设备
TW201802044A (zh) 包含用於形成玻璃帶的邊緣引導器的方法及設備
TWI604911B (zh) 於軟焊時提供惰性化氣體的設備及方法
CN102275024B (zh) 焊接过程中提供惰性化气体的装置和方法
CN103025631B (zh) 输送装置的供油装置
CN205967744U (zh) 太阳能电池片用助焊剂涂印装置
CN113582516A (zh) 一种锡槽及其清洁方法
SI20062A (sl) Reaktor z neposrednim kontaktom
CN204148684U (zh) 用于在工件的焊接期间提供惰性气体的设备
CN106270909A (zh) 太阳能电池片用助焊剂涂印装置及方法
PT1381487E (pt) Aparelho que permite a melhoria das condições para tormar inerte a atmosfera no decurso da soldadura por ondulação
JP2005294671A (ja) ハンダ付けされたプリント基板の冷却装置
WO1996004095A1 (en) Soldering apparatus
TH68780B (th) เครื่องและวิธีการสำหรับจัดให้มีก๊าซเฉื่อยในระหว่างการบัดกรี

Legal Events

Date Code Title Description
C06 Publication
PB01 Publication
C10 Entry into substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
RJ01 Rejection of invention patent application after publication

Application publication date: 20150415

RJ01 Rejection of invention patent application after publication