CN104801809B - 用于在焊接期间提供惰性气体的设备和方法 - Google Patents

用于在焊接期间提供惰性气体的设备和方法 Download PDF

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Abstract

描述了一种用于在向工件实施焊接期间提供惰性气体的设备和方法。在一个方面中，提供了一种布置在焊料储料器顶端的设备，其包括与惰性气体流通连接的多个多孔扩散器管。在另一个方面中，提供了一种用于将惰性气体提供给波峰焊设备的方法，包括一下及其它步骤：将设备放置在的焊料储料器的至少一个边缘的顶端，其中设备包括具有与惰性气体源流通连接的一个或多个开口的多个管。在又一个方面中，至少一个扩散器管包括围绕管子长度的至少一部分的多孔保护性护套。

Description

用于在焊接期间提供惰性气体的设备和方法
技术领域
本文描述了一种用于在焊接期间提供惰性气体的设备和方法。更具体地，本文描述了一种用于利用氮气和/或其它惰性气体在波峰焊期间提供惰性气体的设备和方法。
背景技术
诸如印刷电路板或电路板之类的工件具有逐渐减小的需要焊接涂覆或连接的可湿表面。波峰焊的一般操作包括焊浴，将被焊接的印刷电路板或工件经由其传递。传统的自动波峰焊设备包括布置成处理印刷电路板的熔化装置、预热器以及焊接台。印刷电路板沿着移动轨道或传送带传递，它们的侧部边缘由抓取指支撑。通过使熔剂的泡沫或喷液接触板子来施加熔剂。电路板随后通过预热区域，以便溶剂能够将要被焊接的金属表面的氧化物减少。电路板随后在空气或惰性气体气氛中与单个或多个软焊料波接触。
惰性气体气氛通常是氮气(N2)和/或其它惰性气体，并且经常被称为N2惰性气体。惰性气体和/或氮气气氛中的焊接使得焊料表面上的废料或氧化物的形成最少化。已经知道的是，废料和/或氧化物层的存在会造成焊料连接中的跳线、桥接或其他缺陷。靠近焊料波操作期间由波峰焊设备产生的是与焊料波平行的多孔管或管道，用于传递惰性气体和/或N2气以提供具有相对低氧气的气氛，尤其是将被焊接的工件的下方。
对于无铅波峰焊，包含N2的惰性气体气氛的值由于下述原因而进一步增大。使用普通无铅焊料的处理温度显著地高于普通锡铅焊料处理温度，这是由于共同采用的无铅焊料的增多的融化点而导致的。处理温度的升高促进了废料形成。而且，无铅焊料的成本一般远高于传统锡铅焊料的成本，而且与废料形成导致的焊料废品相关的经济损失远大于无铅波峰焊的经济损失。此外，与传统锡铅焊料的润湿性能相比，无铅焊料的润湿性能固有地较差。因此，所形成的焊料连接的质量对无铅焊料表面上的氧化状态更敏感。
已经知道的是，波峰焊中的惰性可显著地减少软焊料表面上的废料形成。减少废料形成不仅保护了焊料材料，减轻了维护要求，而且改善了焊料湿润特性并确保了所形成的焊料连接的质量。为了在现有波峰焊机器中施加惰性气氛，一个通用的措施是插入内部安装有扩散器的软焊料储料器笼状保护外壳。可形成焊料储料器上的惰性气体覆盖，因此，降低了焊料氧化的可能性。
扩散器一般由多孔管制成，用于将诸如N2和/或其它惰性气体之类的惰性气体引入焊接台。然而，多孔管变得容易在波峰焊处理期间被焊料溅落或熔剂水汽浓缩堵塞。一旦扩散器管堵塞，惰性化效率将极大地降低。清洗扩散器管的现有方法（例如，采用充满清洗溶剂的超声波浴）极其困难，而且很费时。这些管的清洗必须定期执行，而且会对管子造成物理损伤。为了避免这些问题，一般是在扩散器管堵塞之后对其进行替换，而不是进行清洗。这就增大了终端用户的总体成本。
由此，为了在波峰焊通过N2和/或其它惰性气体促进惰性化的实施，期望设备、方法或者两者至少满足下述目标中的一个或者多个。首先，期望惰性化设备和方法降低N2或其它惰性气体的消耗，例如但不限于12立方米每小时(m3/hr)或更少，以满足应用技术的成本效应。第二，期望惰性化设备和方法降低软焊料表面上方的O2浓度，例如但不限于百万分之2500(ppm)或更少。第三，期望惰性化设备和方法使用便于安装并保持最小改造成本的设备。而且，期望设备和方法降低或消除多孔扩散器管的堵塞以确保稳定及长久的惰性性能。
发明内容
本文描述的设备和方法至少满足上述用于利用氮气和/或其它惰性气体进行惰性化的目标中的一个或者多个，相对于当前使用的可比拟的方法和设备，可变得更加成本有效而且用户友好。
在一个实施例中，提供了设备，用于在工件的焊接期间提供惰性气体，设备包括：设备底部上的至少一个凹槽，用于放置其中包含有软焊料的焊料储料器的至少一个边缘;设备顶部表面上的至少一个开口，从焊料储料器发出的至少一个焊料波经由该至少一个开口通过并接触工件;以及一个或多个扩散器管，其包括与惰性气体源流通连接的一个或多个开口;其中设备布置在焊料储料器上方并在将被焊接的工件下方，从而形成气氛，而且其中在将被焊接的工件和至少一个焊料波的尖端之间基本不存在间隙。在一个特定实施例中，设备进一步包括围绕该一个或多个扩散器管中的至少一个扩散器管的长度的至少一部分的一次性多孔护套。在一些实施例中，一个或多个扩散器管中被多孔护套围绕的至少一个被附接至设备的底部表面，由此处于焊料储料器上方的气氛中。在同样的或者其它的实施例中，可选的盖被布置在设备顶端，工件通过盖行进，其中该盖进一步包括与通风系统连通的通风孔。
在另一方面，提供了一种用于在工件的波峰焊期间提供惰性气体气氛的方法，包括：提供波峰焊机器，包括：其中容纳了软焊料的焊料储料器、至少一个喷嘴、至少一个泵以产生从软焊料浴向上地经由喷嘴至少一个焊料波;将设备布置在焊料储料器嘴的至少一个边缘的顶端，其中设备包括上表面上的至少一个开口、处于焊料储料器的至少一个边缘的顶端的至少一个凹槽、以及包括与惰性气体源流通连接的一个或多个开口的一个或多个扩散器管，其中一个或多个扩散器管之一的长度的至少一部分被一次性多孔护套围绕，而且其中将被焊接的工件和设备上表面定义了气氛，而且其中将被焊接的工件与至少一个焊料波的尖端之间基本不存在空隙;沿路径传递工件，使得工件的至少一部分接触经由设备的开口发出的至少一个焊料波;以及使惰性气体通过扩散器管并进入气氛。在一个特定实施例中，一个或多个扩散器管的被一次性多孔护套围绕的至少一个扩散器管被附接至设备的底部表面，由此其处于焊料储料器上方的气氛中。
附图说明
图1提供了包括本文描述的微孔或多孔管的扩散器管的实施例的等角投影视图。
图2a至2f提供了本文描述的扩散器管的实施例的底部视图和截面图，其中微孔具有一行或多行纵向槽的形式。
图3a提供了本文描述的扩散器组件的一个实施例的侧视图，其包括扩散器管以及围绕扩散器管的长度的至少一部分的保护性多孔护套。
图3b提供了图3a所示的扩散器组件的截面图。
图4a提供了本文描述的设备的一个实施例的俯视图。
图4b提供了本文描述的设备的另一个实施例的俯视图。
图5提供了图4a所示的设备的实施例的等角投影视图。
图6提供了可安装在移动轨道顶部的可选盖的等角投影视图。
图7提供了本文描述的设备的实施例的等角投影视图。
图8提供了图7所示的实施例的等角投影视图，其进一步包括多个扩散器管(如虚线所示)，其中多个扩散器管中的至少一个进一步包括围绕扩散器管的长度的至少一部分的多孔护套。
图9提供了本文描述的用于N2惰性化的设备的实施例的侧视图。
图10提供了本文描述的用于N2惰性化的设备的实施例的侧视图。
具体实施方式
现有技术中的至少一个或多个目标由本文描述的用于在焊接期间进行惰性化保护的方法和设备实现。本文描述的设备和方法提供了焊接期间的惰性化保护，尤其针对其中诸如印刷电路板之类的工件的焊接期间的焊料的显著移动和旋转以及其表面的增多的氧化可能出现的这些实施例。可以预期的是，本文描述的设备和方法可用来例如重新构造现有的波峰焊机器。在具体实施例中，本文描述的设备在操作中被放置在焊料储料器上方且在移动轨道或用于传输将被焊接的工件的其它传递机构的下面。在具体实施例中，将被焊接的工件与至少一个焊料波的尖端之间基本没有间隙。在其他实施例中，将被焊接的工件与至少一个焊料波的尖端之间有间隙。设备内的一个或多个扩散器管与诸如氮气、惰性气体(例如，氦气、氖气、氩气、氪气、氙气及其组合)，合成气体(例如，氮气和氢气的混合物，包括高达5%或更少重量的氢气)、或其组合之类的惰性气体源流通连接，以提供惰性化气氛。本文描述的设备和方法的一个目标是将被焊接的工件的表面和焊料储料器中包含的软焊料的表面所定义的气氛中氧气(O2)降低的浓度，例如但不限于百万分之2500(ppm)或更小。
打算将本文描述的设备和方法放置在包含保持在或高出(例如，高50℃)焊料的熔点的软焊料的焊料储料器顶端。本文描述的设备具有设置焊料储料器的内部空间，由此定义在焊料储料器上方的移动轨道上沿一个方向传递的将被焊接的工件与软焊料表面之间的气氛。在具体实施例中，工件被移动轨道或传送指在侧部边缘支撑，并伸出通过焊料波。在其他实施例中，工件在被传递通过波峰焊机器时被支撑在托盘、夹具或框上。焊料储料器中具有一个或多个喷嘴，其喷出由焊料泵产生的一个或多个焊料波。焊料泵一般是可变速泵，其允许终端用户控制来自焊料波的焊料流并升高或者降低焊料波的尖端或顶点以适应工艺条件。一个或多个焊料波通过本文描述的设备的上表面中的一个或多个开口接触到将被焊接的工件的表面。在该处理期间，设备包括具有与诸如N2之类的惰性气体源流通连接的一个或多个开口、通孔、槽、穿孔或微孔的一个或多个扩散器管，惰性气体源通过管的内部空间并经由管的开口或微孔进入气氛。在这么做时，在表面下方，工件的前边缘、后边缘和侧边缘在工件通过焊料波时均匀地被惰性气体覆盖。
在本文描述的设备和方法的具体实施例中，布置在焊料储料器顶端的设备的尺寸被最小化，以强化移动焊料波附近的惰性化效率。在该实施例或其它实施例中，静态软焊料表面、或焊料储料器中的设备的足迹外部的区域可覆盖有可忍受焊料储料器内包含的软焊料的温度的高温材料。
本文描述的设备和方法包括一个或多个扩散器管，其包括内部空间和一个或多个开口，开口可以是但不限于允许氮气和/或其它惰性气体进入管的内部空间并通过管开口出来的微孔、孔、槽、气孔、通孔、穿孔或其它方式。开口可以布置成一个或多个行，可以错开，或者可具有任意其它正规或随机的布置。开口可以具有任意合适的尺寸以提供足够的惰性气体流，并且它们的尺寸可根据各种因素（包括惰性气体的流速、将被惰性化的内部空间的尺寸、以及扩散器管的大小等）而变化。在一个特定实施例中，管是多孔的，并且包括大约0.05至大约0.5微米(μm)（优选地大约0.2微米）的平均微孔尺寸，以提供从多孔管出来的惰性化或N2气的层流。在另一实施例中，管包括一个或多个并排槽，以提供从扩散器管出来的惰性化或N2气的层流。例如，开口可沿扩散器管的底部布置成一行，由此从开口流出的惰性气体向下地被引导至焊料储料器中的焊料的上表面。在另一实施例中，开口可布置成与扩散器的底部中线在每个方向上偏离大约0至45°（或在每个方向上偏离大约30°）的两个平行行，由此在惰性气体从扩散器管流入焊料储料器中的软焊料上方的气氛将其向外向下引导。在该实施例中，开口的行可彼此隔开大约30°至大约120°，或大约60°或大约90°。在具体实施例中，开口可以是每个长度为大约0.3至大约1.5mm（优选地长度为大约0.5至大约1.0mm）的槽。槽可隔开大约0.5至大约5mm（优选地大约1mm）。
在这些或其它实施例中，管与惰性气体源流通连接，惰性气体源通过管的内部空间提供诸如N2之类的惰性气体，并通过管的开口或微孔将其提供至储料器中的软焊料的表面以及所传递的工件所定义的区域。通过此处描述的扩散器管的气流可能变化，但是通常处于大约0.5至大约8m3/hr的范围。
如前面所描述的那样，本文描述的设备包括包含内部空间的壳体，内部空间内布置了一个或多个扩散器管。在具体实施例中，在焊料储料器的入板侧、焊料储料器的工件出口侧、与焊料波的方向垂直、或其组合，管可处于多个焊料波之间。在这些实施例中，将被焊接的工件的表面和焊料波的表面之间基本上不存在间隙。在具体实施例中，例如在其中多个焊料波之间存在一个或多个管的这些实施例中，一个或多个管可进一步包括围绕扩散器管的长度的至少一部分的一个或多个一次性多孔护套或管。护套可由在护套在正常操作期间被软焊料和/或熔剂残留覆盖或堵塞时能够实现护套的周期性的、简单的并且成本有效的移除和替换的任何适当的无害(即，满足ROHS)材料制成。例如，护套可仅仅包括编织的纤维玻璃或纤维玻璃型材料，或者包括其与其它组分。在这些或其它实施例中，所选的护套材料应当在无铅波峰焊工艺中通常使用的软焊料温度(例如，高达大约260℃)下或之上保持其完整性。在具体实施例中，多孔护套围绕的一个或多个扩散器管中的至少一个被附接至设备的底部表面，由此使其处于焊料储料器上方的气氛中。使用一个或多个一次性多孔护套来围绕扩散器管的长度的至少一部分，可保护扩散器管并避免现有技术中焊料溅射、浸没和/或使扩散器管与焊料浴接触相关的问题。在具体实施例中包括中央扩散器管和一个或多个侧部扩散器管，仅仅中央扩散器管如本文所述地那样至少部分地被多孔护套围绕。在替换实施例中，中央扩散器和一个或多个侧部扩散器如本文所述地那样至少部分地被多孔护套围绕。
在本文描述的设备和方法的一个特定实施例中，多个扩散器管中的一个或多个（例如但不限于多个焊料波之间的中央扩散器管）和/或围绕该扩散器管的至少一部分的一个或多个保护性护套可包括不粘涂层。不粘涂层的示例是聚四氟乙烯(PTFE)涂层，可从商标的不粘涂层(Teflon由特拉华州威尔明顿市的DuPont公司制造)找到聚四氟乙烯涂层。在这些或其它实施例中，所选的不粘涂层应该在无铅波峰焊工艺中通常使用的软焊料温度(例如，高达大约260℃)下或以上保持其完整性。在更具体的实施例中，不粘涂层由Thermolon不粘涂层、无机(基于矿产的)涂层组成，该无机涂层由韩国Thermolon公司制造、并且可以在450℃下保持其完整性、并且避免在升高的温度下产生有毒蒸气。在其中一对或多对焊接波之间存在中央多孔管的实施例中，由于软焊料的持续动态移动，焊料储料器中的溶解的熔剂可直接接触处于第一和第二个波之间的中央扩散器表面。当扩散器表面上的液体熔剂被蒸发或热分解时，固态熔剂残留会留在扩散器表面上，因此使得扩散器堵塞。为了对此进行修复，不粘涂层或多孔套筒或护套或涂覆有不粘涂层的开槽金属壳可被提供给扩散器管，或者可覆盖扩散器管的至少一部分。相信向多孔扩散器管中的至少一个添加不粘涂层或多孔护套或涂覆有不粘涂层的开槽金属壳可防止诸如中央管之类的多孔管被熔剂残留堵塞。不粘涂层还可被提供给设备的内表面的至少一部分或顶盖的内表面，以便容易清洗。
在本文描述的设备和方法的又一实施例中，设备进一步包括安装在移动轨道上的可选的盖，以形成可以让工件从中通过的通道。可选的盖进一步包括通气孔，该通气孔与能够从盖下的气氛收集熔剂蒸气的波峰焊机器的排气装置流通连接。在一个实施例中，可选的盖由具有与机器的排气装置流通连接的中央孔的单层金属盖制成。在另一实施例中，可选的盖由双层金属板制成，而且双层空间连接至炉排气装置，因此形成边界气体陷阱。在一个具体实施例中，两层金属薄板之间的距离可处于大约1/8”至大约1/4”的范围内。当工件或电路板从盖下方通过时，焊接区域内部产生的熔剂蒸气可通过边界陷阱收集，同时焊料储料器周围的空气也可被困在双层空间中，从而确保良好的惰性化性能。对于在焊料储料器顶部不存在工件或电路板的情况，从惰性化设备中的多个扩散器产生的惰性气体可被吸入盖的双层空间下的空间中，由此形成边界惰性气幕，以使得进入该空间的空气最少。
图1提供了本文描述的设备和方法中使用的多孔管或扩散器的一个实施例。多孔管10被描绘为圆柱形管，其具有允许诸如氮气和/或其它（例如但不限于惰性气体(例如，氩气、氦气、氖气等)、氢气及其组合）之类的惰性气体的气流从中流过并与与惰性气体源(未示出)流通连接的内部空间15。在多孔管10的一个实施例中，多孔管由不锈钢制成。然而，也可以应用用于多孔管10的其它材料，只要材料不与焊料材料反应。多孔管10通过气体导管或其它装置(未示出)与惰性气体源流通连接。多孔管10进一步包括允许气流从内部空间15经由穿孔20进入由软焊料(未示出)的表面和将被焊接的工件(未示出)的下侧定义的焊浴气氛的多个穿孔20、微孔、槽或孔，或者它们的组合。虽然多孔管10被示出为圆柱形并具有圆形截面，但是应该理解的是可以采用其它几何形状，例如但不限于环形、正方形、矩形、椭圆型等。
穿孔20被设计成使得例如利用图1的实施例所示的圆形孔狭窄地引导气流，并使其在焊接储料器(未示出)的整个长度上分布。在另一实施例中，穿孔20可以是纵向孔或槽。在这些或其它实施例中，穿孔20可斜切或具有角度以进一步将气流从内部空间15引导至焊浴气氛(未示出)和/或焊料浴与工件之间的间隙。穿孔20的平均尺寸可以处于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。多孔管10上的穿孔的穿孔尺寸和多孔性被优化成对从多孔管出来的气体N2的层流加压。在这些或其它实施例中，对于使得从将被惰性化的焊接区域(例如，工件、传送带等)的边界进入的空气最少，N2和/或其它惰性气体的层流是优选的。
图2a、b、c、d、e和f进一步图示了扩散器配置，其中穿孔20具有一排或多排纵向孔或槽的形式。图2a-f按照从焊料储料器(未示出，图2a、2c和2e)的方向向上看扩散器管10的方式提供的示图以及从端部看扩散器管10(图2b、2d和2f)的方式提供的示图图示了这样的配置。如图2a和b所示，穿孔20沿着扩散器管10的底部中线布置成直线。在图2c和d所示的替换实施例中，穿孔20被布置在扩散器管10的底部中线成60°处的两行中。在图2e和f所示的另一实施例中，穿孔20布置在三行中，其中每行彼此间隔相等，在最外面的两行之间与扩散器管10的底部中线间隔90°。
在本发明的一些实施例中，所述一个或多个扩散器管中的的至少一个，例如但不限于多个焊料波之间的中央扩散器管，可进一步包括包围了扩散器管的长度的至少一部分的保护性外壳或护套。图3a(侧视图)和图3b(截面图)提供了该实施例的示例。在该实施例中，扩散器管10具有一个或多个槽20，并且其大部分长度上都被同轴护套25包围。扩散器管10和护套25共同地形成扩散器组件55。护套25是多孔的，由此允许惰性气体从扩散器10中的穿孔20通过护套25，并出来以进入惰性气氛。相信该保护性护套的使用可使得液体焊料或熔剂残留进入扩散器管10并堵塞一个或多个开口20的机会最小。虽然液体焊料或熔剂残留可能污染护套25，但是护套被设计成是本来就是一次性的并在发生污染时容易进行周期性的去除和替换。由此，任意适当的非易燃材料都可用来形成护套，假设这样的材料可承受所需的操作温度(例如高达大约600℃)并允许此处描述的简单的成本有效的去除和替换。在具体实施例中，护套25由包括编织的纤维玻璃纱线的材料形成，由此使得纺织材料的多孔性足够大以允许惰性气体从扩散器管10经由护套25出来并进入惰性气氛的平滑流动。护套25的内部直径应该基于扩散器管10的外部直径来进行选择，由此使得不会妨碍惰性气体的流动。例如，在其中扩散器管具有大约9.5mm的外部直径的一个实施例中，护套可具有大约10mm的内部直径。而且，护套25可通过任意适当方式保持在适当位置或附接至扩散器管10。在一个或多个实施例中，护套25可通过一个或多个环跳、扣环、锁定环、回纹针、夹子、钩子等(未示出)附接至扩散器管10。虽然扩散器管10和护套25被示出为圆柱形并具有圆形截面，但是应该理解的是可以采用其它几何形状，例如但不限于环形、正方形、矩形、椭圆型等。
图4a和4b提供了本文所描述的设备30的实施例的俯视图。参考图4a，设备30被放置在波峰焊设备70上以在波峰焊操作期间提供惰性气体气氛。波峰焊设备70包括含有软焊料80的焊料储料器75、以及一个或多个喷嘴85，其发出由焊料泵(未示出)产生的一个或多个焊料波(未示出)。参考图4a和4b，设备30具有可从设备剩余部分移除的上表面35，由此使得废料去除对于终端用户而言变得相对简单。上表面35进一步包括至少一个开口40，从焊料储料器75中包含的软焊料80发出的至少一个焊料波经由该一个开口40通过喷嘴85并接触沿移动轨道(未示出)通过的工件。参考图4a和4b，设备30进一步包括设备30底部上的至少一个凹槽45(如图4a中的虚线所示)，其处于焊料储料器75的边缘顶端。在具体实施例中，设备30可包括多于一个凹槽，允许放置设备30至焊料储料器75的顶端，如图4a和4b所示。本文描述的设备的其它实施例具有仅仅一个凹槽45，例如图7至9所示的实施例。本文描述的设备的又另一实施例不具有一个或多个凹槽，而是具有多个凸缘以允许设备被布置或放置在焊料储料器上，如图10所示的实施例所示。再次参考图4a和4b，扩散器组件55经由管道60与惰性气体源65流通连接。如前面所描述的那样，本文描述的设备和方法所使用的惰性气体可包括氮气、氢气、惰性气体（例如氦气、氩气、氖气、氪气、氙气等)、及其组合。在具体实施例中，惰性气体在被引入扩散器组件55之前被预加热。应该理解的是图4a和4b所示的实施例可根据波峰焊机器的配置而变化。例如，虽然图4a描绘了定位成与焊料波的宽度平行的扩散器组件55，但是图4b提供了其中扩散器组件55被定位成与焊料波的宽度垂直的本文所描述的设备30的实施例的俯视图。在这些和其它实施例中，扩散器组件可附接至设备30的底部表面。扩散器组件55可以以任意定位并通过任意适当附接方式（例如通过螺钉、螺母、闩扣、回纹针、夹子、钩子等）附接至设备30。
图5提供了文描述的设备30的实施例的等角投影视图。如图5所示，设备30进一步包括软焊料表面(未示出)、工件(未示出)、前壁33、后壁37以及侧壁43和47所定义的内部空间69。
图6提供了可选的盖90的等角投影视图，其布置在设备30以及工件经由其传递的移动轨道(未示出)的上方。可选的盖90被示出为具有可供查看的玻璃窗口95。可选的盖90还具有与波峰焊机器的排气装置(未示出)流通连接的通风孔97，以去除焊接台的气氛内的任意熔剂蒸气。
图7和8提供了设备230的替换实施例，其中仅仅存在位于焊料储料器(未示出)的边缘上的一个凹槽245。凹槽245的侧壁的至少一个和设备230的前壁233定义了腔体250，其包含扩散器管210(如图8的虚线所示)。设备230进一步包括软焊料表面(未示出)、工件(未示出)、前壁233、后壁237、以及侧壁243和247定义的内部空间269。参考图8，设备230进一步包括附接至设备230的底部表面的至少一个扩散器组件255(如虚线所示)。
图9和10提供了本文描述的设备的各种实施例，其包括多个多孔扩散器管和/或扩散器组件。图9提供了一个实施例，其中一个扩散器管310位于腔350内的焊料储料器375外部，焊料波之间的扩散器组件355’包括被保护性多孔护套(未单独示出)包住了其长度的至少一部分的扩散器管，以及第二扩散器组件355’’被附接至设备330的底部表面或壁上。设备330还包含凸缘367，用于辅助地将设备330放置至焊料储料器375的顶端。
图10提供了一个实施例，其中第一扩散器组件555、第二扩散器组件555’和第三扩散器组件555”位于焊料储料器575内的惰性气氛内，而且每个扩散器组件包括被保护性多孔护套(未单独示出)包住了其长度的至少一部分的扩散器管。设备530不具有凹槽来将设备定位至焊料储料器575的顶端。相反，设备530具有多个凸缘567以允许设备530被布置在焊料储料器575的顶端。
根据本发明的设备和方法的其它优点包括降低了制造和材料成本、改进的焊料连接质量、以及简化的对无铅焊接技术的转换。考虑到制造和材料成本，已经观测到焊料消耗的20-40%的减少、废料形成的40-90%的减少、熔剂消耗的10-30%的减少、以及设备维护的70-80%的减少，以及前置组件板清洗的更低的成本、减少的板缺陷和再加工、以及更高的生产运行时间。本文描述的设备的其它优点在于，它们可容易地按比例增大缩小，并且可配置成符合具有各种不同尺寸的焊料罐。
以上定义了各种术语。对于以上未定义的用在权利要求中的术语，应该赋予本领域普通技术人员在至少一个印刷出版物或出版的专利中反映出来的术语所给出的最广泛的定义。而且，本申请中引用的所有专利、测试程序、和其它文献通过应用完全并入本文，使得对于其中允许这种合并的所有权限来说该公开不与本申请不一致。
已经采用一组数值的上限和一组数值的下限描述了本发明的具体实施例和特征。清晰起见，在此仅仅明确地公开了具体范围。然而，应该理解的是，可以构想从任何下限至任何上限的范围，除非明显地表示相反的意思。类似地，从任意下限开始的范围可与任意其它下限组合来列举未明确列举的范围，而且从任意上限开始的范围可与任意其它上限组合来列举未明确列举的范围。此外，范围包括其端点之间的每个点或单独值，即使没有明确列举。因此，每个点或单独值可作为其自己的下限或上限与任意其它点或单独值或任意其它下限或上限组合，以列举未明确列举的范围。所有数值是"大约"或"近似"表示的值，并且考虑了本领域普通技术人员可以想到的经验误差和变化。
虽然前面描述了本发明的实施例和及其替换实施例，但是本领域普通技术人员在不脱离本发明的精神和范围的情况下可以构想出来自本发明的各种改变、修改和替换。本发明仅由所附权利要求的表述限制。

Claims (23)

1.一种用于在工件的焊接期间提供惰性气体的设备，所述设备包括：
设备底部上的至少一个凹槽，用于放置在其中包含有软焊料的焊料储料器的至少一个边缘上;
设备顶部表面上的至少一个开口，从焊料储料器发出的至少一个焊料波经由该至少一个开口通过并接触工件；以及
一个或多个扩散器管，其包括与惰性气体源流通连接的一个或多个开口，以及一个或多个一次性多孔护套，该一个或多个一次性多孔护套围绕该一个或多个扩散器管中的至少一个扩散器管的长度的至少一部分，其中每个扩散器管和围绕的一次性多孔护套共同组成扩散器组件;
其中设备布置在焊料储料器上方并在将被焊接的工件下方，从而形成气氛，而且其中在将被焊接的工件和至少一个焊料波的尖端之间基本不存在间隙，且
其中，所述一次性多孔护套由包括编织的纤维玻璃纱线的材料形成，由此使得由所述编织的纤维玻璃纱线的多孔性提供的所述一次性多孔护套的多孔性足够大，以允许惰性气体从所述扩散器管经由所述护套出来并进入惰性气氛的平滑流动。
2.根据权利要求1所述的设备，其中至少一个扩散器组件处于至少一个焊料波的近侧。
3.根据权利要求1所述的设备，进一步包括盖，其布置在移动轨道的顶部以使得工件从其中穿过，其中该盖进一步包括与通风系统连通的通风孔。
4.根据权利要求3所述的设备，其中该盖包括定义了内部空间的多个薄板，而且其中内部空间与焊接炉的排气装置流通连接。
5.根据权利要求4所述的设备，其中该盖进一步包括与惰性气体源流通连接的入口。
6.根据权利要求1所述的设备，其中扩散器管中的开口是布置成沿扩散器管的长度的一个或多个并排行的纵向槽。
7.根据权利要求1所述的设备，其中至少一个扩散器组件附接至设备的底部表面。
8.根据权利要求1所述的设备，其中焊料储料器产生多个焊料波，而且至少一个扩散器组件被插入在焊料波之间。
9.根据权利要求1所述的设备，其中惰性气体包括氮气。
10.根据权利要求9所述的设备，其中惰性气体进一步包括5%或更少重量的氢气。
11.根据权利要求1所述的设备，其中惰性气体包括从由氮气、氢气、氦气、氖气、氩气、氪气、氙气及其组合所组成的组中选出的气体。
12.一种用于在工件的波峰焊期间提供惰性气体气氛的方法，所述方法包括：
提供波峰焊机器，其包括：其中容纳有软焊料的焊料储料器、至少一个喷嘴，用于从软焊料浴向上地通过喷嘴产生至少一个焊料波的至少一个泵;
将设备放置在焊料储料器的至少一个边缘的顶端，其中设备包括上表面上的至少一个开口、处于焊料储料器的至少一个边缘的顶端的至少一个凹槽、包括与惰性气体源流通连接的一个或多个开口的一个或多个扩散器管、以及一个或多个一次性多孔护套，该一个或多个一次性多孔护套围绕该一个或多个扩散器管中的至少一个扩散器管的长度的至少一部分，其中将被焊接的工件以及软焊料的上表面定义了气氛，而且其中将被焊接的工件和至少一个焊料波的尖端之间基本不存在间隙;
沿路径传递工件，使得工件的至少一部分接触经由设备的开口发出的至少一个焊料波; 以及
使惰性气体通过扩散器管并进入气氛，
其中每个扩散器管和围绕的一次性多孔护套共同组成扩散器组件，且其中，所述一次性多孔护套由包括编织的纤维玻璃纱线的材料形成，由此使得由所述编织的纤维玻璃纱线的多孔性提供的所述一次性多孔护套的多孔性足够大，以允许惰性气体从所述扩散器管经由所述护套出来并进入惰性气氛的平滑流动。
13.根据权利要求12所述的方法，其中至少一个扩散器组件处于至少一个焊料波的近侧。
14.根据权利要求12所述的方法，进一步包括工件从中穿过的盖 ，其中该盖进一步包括与通风系统连通的通风孔。
15.根据权利要求14所述的方法，其中该盖包括定义了内部空间的多个薄板，而且其中内部空间与焊接炉的排气装置流通连接。
16.根据权利要求15所述的方法，其中该盖进一步包括与惰性气体源流通连接的入口。
17.根据权利要求12所述的方法，其中扩散器管中的开口是布置成沿扩散器管的长度的一个或多个并排行的纵向槽。
18.根据权利要求12所述的方法，其中至少一个扩散器组件附接至设备的底部表面。
19.根据权利要求12所述的方法，其中焊料储料器产生多个焊料波，而且至少一个扩散器组件被插入在焊料波之间。
20.根据权利要求12所述的方法，其中惰性气体包括氮气。
21.根据权利要求20所述的方法，其中惰性气体进一步包括5%或更少重量的氢气。
22.根据权利要求12所述的方法，其中惰性气体包括从由氮气、氢气、氦气、氖气、氩气、氪气、氙气及其组合所组成的组中选出的气体。
23.根据权利要求12所述的方法，进一步包括步骤：
去除围绕扩散器管之一的长度的至少一部分的至少一个多孔护套; 以及
利用新的多孔护套替换该多孔护套。
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