CN104871655A - 用于监测和控制回流焊炉气氛中氧气水平的便携设备 - Google Patents

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Abstract

本发明描述了一种用于监测和控制回流焊炉气氛(1)中的残余氧气水平的便携式设备。所述设备能使用户预定的参数确定回流焊炉气氛的质量。因此，设备进行回流焊炉气氛(1)的监测，通过增加或减少氮气的进给流率控制回流焊炉(1)的残余氧气水平，通过微控制器施加在氮气流控制比例阀(9)上的控制打开或关闭所述阀以保持该预定值。

Description

用于监测和控制回流焊炉气氛中氧气水平的便携设备
技术领域
本发明涉及一种用于监测和控制回流焊炉气氛中氧气水平的便携设备，属于电子工程领域。
背景技术
回流焊炉是用于通过表面贴装技术(SMT)在印刷电路板上焊接电子元件的加热装置。
在电子制造工业该技术的使用使得电子装置能更容易地构建，确保电子元件的正确安装和通过回流焊接技术保证在电路板上的电连接。
当处理对空气高敏感性的物质时基本使用惰性气氛技术来控制化学反应。
在现代技术例如微电子技术中使用的几种材料由于大气的存在而显示出不寻常和不希望的氧化和反应状态。
作为该问题的解决方案，在例如回流焊炉气氛中使用惰性气体，使得即使处于高温，也可以减少氧化的不利影响。
某些回流焊炉能使用惰性气体气氛操作，尽管当关于氧气水平时它们有时具有用于监测空气质量的设备，用于监测空气质量的设备通常不能调节焊炉气氛的质量并且为所属回流焊炉整体的一部分。在这些焊炉中，在操作者没有控制该设备中氮气流的动作的情况下，在回流焊炉的气氛中可能会有氮气的一定浪费或不足。该不足产生在焊接环境/周边中高的氧气水平，可能导致焊接缺陷例如开路、焊球、短路等。
例如，文献JP20100007080描述了能够控制氮气供应和阻止来自外界空气的氧气浓度增加的回流焊炉。气氛控制系统是焊炉整体的一部分，因而，其不是便携式装置。
本发明描述了一种用于监测和控制在回流焊炉气氛中氧气水平的便携设备，设备是便携式的，便携式为其主要优点，并且设备可以使用用于连接采集与分析单元和控制氮气注入流的设备自身的氮气输出端和在所有回流焊炉中现有的取样输出端而简单联接至任意常规回流焊炉。因此，使其维护更加简单。
该系统允许用户预先设定在回流焊炉环境中的希望的氧气水平；其保持用户希望的氧气水平而不需要操作者控制在回流焊炉内氮气注入的流量/体积；阻止在回流焊炉工作过程中氮气的消耗不足或过量，并且改善最终产物质量。
发明内容
本发明描述了用于监测和控制在回流焊炉气氛中的氧气水平的便携式设备。
所述设备的特征为用户能够在其中预先选择对于给定操作的希望值的界面。
所述设备可以通过用户预先设定的参数确定回流焊炉气氛的质量。因此，设备完成回流焊炉的气氛监测和通过增加或减少氮气的流入而控制在回流焊炉中的氧气水平，以保持氧气浓度的那些预定值，氮气流入的增加或减少通过微控制器通过打开或关闭氮气流量控制比例阀作用于氮气注入控制阀的控制来实现。
附图说明
图1是用于监测和控制回流焊炉气氛的便携设备的示意流程图。
具体实施方式
本发明描述了用于监测和控制回流焊炉(1)的气氛的便携式设备。
所述设备可以：快速确定回流焊炉(1)气氛的质量，以完成其监测与控制。
根据图1，用于监测和控制回流焊炉(1)气氛的便携式设备具有：采集与分析单元/箱(box)(3)；氮气注入流量控制单元(2)；具有通过电力电缆和逻辑电缆彼此连接的可编程控制器、电源和带有交互式界面的显示装置的单元(4)。
氮气注入流量控制单元(2)包括设置在氮气网路和回流焊炉(1)之间的球型手动阀(5)、具有压力表(8)的氮气压力调节器、氮气流量控制比例阀(9)。
从氮气注入流量控制单元(2)引出的清洁线路(16)可用于使用氮气清洁采样系统。清洁线路(16)包括清洁线路的球型手动阀(6)和具有压力表的清洁线路氮气压力调节器(7)。
采集与分析单元(3)包括线路过滤器(10)、控制清洁样品或氮气输入的电磁阀(11)、联接至分析腔的氧传感器(12)、具有针型阀的流量表(14)和隔膜式真空泵(15)，所述氧传感器(12)输送电信号至信号转换器(13)。
具有可编程控制器、电源和带有交互式界面的显示装置的单元(4)包括微控制器和控制系统的配电板。
用于监测和控制回流焊炉气氛中氧气水平的便携式设备的操作
用于监测和控制回流焊炉(1)气氛的便携式设备可联接至任何品牌和型号的回流焊炉(1)用于监测/控制回流气氛。
在具有可编程控制器的单元(4)中的已有/现有的交互式界面中，用户预先选择用于焊炉操作的针对给定配方的回流环境的氧气希望值。
首先，如果在取样采集与分析单元(3)中采集的氧气量与由用户预定的希望操作配方中的气氛对应，设备评估值。
微控制器通过使用用户预选的作为理想参数的值进行回流焊炉(1)内的氧气水平的控制。另外，微控制器通过设备显示装置告知测得的氧气值并且控制氮气注入流量，以使得氧气水平在回流气氛中保持与用户预先选择的水平一致。
微控制器持续对比由焊炉(1)操作者预定的希望的氧气水平(设定点)和在当时执行的操作期间显示的实际值。回流气氛的质量信息由在采集与分析单元(3)中的氧传感器(12)获得，所述氧传感器(12)连接至回流焊炉(1)的采样线路(17)。
在焊炉(1)操作时的实际值和由用户预定的值的对比完成后，从微控制器发射控制信号至氮气流量控制单元(2)，氮气流量控制单元(2)然后协调氮气流量控制比例阀(9)是否需要打开或关闭。因此，可以控制在回流气氛中氧气的希望量。
该系统设计用于控制在回流焊炉环境(1)中低于3000PPM的氧气浓度。这样，在监测期间设备探测到在回流焊炉环境(1)中有过多的氧气(水平高于用户先前确定的水平)，设备自动注入更多的氮气至回流焊炉(1)直到到达用户预定的水平。
在另一方面，当在回流环境中残留氧气的水平极低时(低于用户预定值)，设备通过关闭氮气流量控制比例阀(9)自动减少至回流焊炉(1)中的氮气流。
当氧气水平与用户先前预定的水平一致，设备自动锁定氮气流量控制比例阀(9)的开启位置。这样，保持了至回流焊炉(1)内的恒定氮气注入流，直到设备检测到氧气水平不再为由用户预定的水平的时刻。
因此，避免了使用比用于焊炉(1)特定操作所需的氮气量低或高的氮气量，防止了氮气的浪费，改善了最终产物的质量，最终产物的技术规范需要在回流环境中的较低氧气浓度。
尽管已对本发明进行了广泛描述，对于本领域技术人员明显的是针对设计的改进可以做出数个改变和修改，这些修改并不脱离本发明的范围。

Claims (13)

1.一种用于监测和控制回流焊炉气氛的便携式设备，其特征在于，所述设备包括：
-氮气注入流量控制单元(2)，其包括：球型手动阀(5)、具有压力表(8)的氮气压力调节器、氮气流量控制比例阀(9)；和清洁线路，该清洁线路包括清洁线路的球型手动阀(6)、和具有压力计的清洁线路氮气压力调节器(7)；
-采集与分析单元(3)，其包括线路过滤器(10)、电磁阀(11)、与分析腔联接的氧传感器(12)、信号转换器(13)、具有针型阀的流量表(14)和隔膜式真空泵(15)；和
-具有可编程控制器、电源和带有交互式界面的显示装置的单元(4)，其包括通过电力电缆和逻辑电缆彼此连接的微控制器、信号转换器、氧传感器源和系统控制的配电板。
2.根据权利要求1所述的设备，其特征在于，所述设备能连接至任意回流焊炉(1)并且在所述回流焊炉(1)环境中氧气浓度低于3000PPM的情况下快速监测和控制回流焊炉(1)气氛的质量。
3.根据权利要求1所述的设备，其特征在于，所述清洁线路(16)用于使用氮气清洁采样系统。
4.根据权利要求1或3所述的设备，其特征在于，所述电磁阀(11)控制清洁样品或氮气的输入。
5.根据权利要求1所述的设备，其特征在于，用户通过交互式界面预先选择在回流环境中的氧气的希望值。
6.根据权利要求1所述的设备，其特征在于，通过氧传感器(12)获得回流气氛的质量信息。
7.根据权利要求6所述的设备，其特征在于，联接至分析腔的所述氧传感器(12)发送电信号至信号转换器(13)。
8.根据权利要求1或7所述的设备，其特征在于，微控制器连续地评估和控制在样品采集与分析单元(3)中采集的氧气值，并且与用户预定的气氛的值对比。
9.根据权利要求8所述的设备，其特征在于，微控制器通过设备显示装置告知所测得的氧气值并且控制氮气注入流量以使得在回流环境中的氧气水平保持与用户预先选择的一致。
10.根据权利要求9所述的设备，其特征在于，微控制器发送控制信号至氮气流量控制单元(2)，氮气流量控制单元(2)协调氮气流量控制比例阀(9)的打开和关闭。
11.根据权利要求10所述的设备，其特征在于，如果氧气水平高于用户预定的水平，则更多的氮气被注入至回流焊炉(1)直至达到用户的希望氧气水平。
12.根据权利要求10所述的设备，其特征在于，如果氧气水平低于用户预定的水平，则通过关闭氮气流量控制比例阀(9)将较少的氮气注入至回流焊炉(1)。
13.根据权利要求10所述的设备，其特征在于，如果氧气水平为用户预定的水平，则设备锁定氮气流量控制比例阀(9)的开启位置。
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