CN106536109B - 焊接模块 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种用于部件到电路板(14)的特别是选择性焊接的焊接模块(3)，所述焊接模块(3)具有用于形成焊料波的焊接喷嘴(32)。提出所述焊接模块(3)包括线性输送机(8)，特别是带式输送机或链式输送机，用于通过使所述电路板(14)在输送方向上在所述焊料波之上移动来将焊料施加到所述电路板(14)，并且所述线性输送机(8)是可倾斜的，特别是相对于第一倾斜轴线(23)可倾斜的。

Description

焊接模块
本发明涉及一种用于将部件焊接到电路板的焊接模块，涉及包括所述焊接模块的焊接设施，并且涉及用于将部件焊接到电路板的方法。
针对部件到电路板(也称作印刷电路板)的自动焊接已经建立了各种方法。这些方法包括回流焊接方法和波峰焊接方法。波峰焊接方法的一个变例是选择性焊接方法。
在选择性焊接中，液体焊料经过焊接喷嘴，从而在焊接喷嘴的顶部侧上形成焊料波。典型地，焊接喷嘴被布置在焊浴中，由此从焊接喷嘴中涌出的焊料可以流回到焊浴中。随后，在焊浴中，焊料可以被再次加热并且借助于泵经过焊接喷嘴。
取决于电路板的布局，安置有待焊接部件的电路板在焊料波之上被引导，或者焊料波沿电路板之下被引导。选择性焊接设施的示例记载在DE 10 2007 002 777 A1中。典型地，在波峰焊接方法中，使电路板以特别是先前限定的角度在焊料波之上移动，以便设置附着到电路板的焊料的量。在该情况中，所选择的角度只代表针对个别部件的要求的折衷方案。
对照此背景，本发明基于上述问题具体说明了一种焊接模块、焊接设施和方法，所述焊接模块、焊接设施和方法允许对个别部件的焊接性能给予更多的考量。
根据本发明，通过焊接模块、焊接设施和焊接方法来解决上述问题。
针对所述焊接模块，通过一种用于部件到电路板的特别是选择性焊接的焊接模块来解决上述问题，所述焊接模块具有用于形成焊料波的焊接喷嘴，其中所述焊接模块包括线性输送机，特别是带式输送机或链式输送机，用于通过使所述电路板在输送方向上在所述焊料波之上移动来将焊料施加到所述电路板，并且所述线性输送机是可倾斜的。
所述焊接模块的第一种配置提供相对于第一倾斜轴线可倾斜的线性输送机，其中优选地电路板的法线与重力方向围成至少4°的、优选地至少8°的、更优选地至少10°的角度。电路板通过至少4°角度的倾斜可以确保向电路板施加对于大部分应用而言适宜的量的焊料。当想要减少粘附到部件焊料的量和/或减少热的、过量的焊料与部件处于热传导接触的时间以便减少焊接期间部件上的热负荷时，至少8°的角度可以证明是适宜的。
根据进一步的示例性实施例，第一倾斜轴线基本上垂直于输送方向或者基本上平行于输送方向取向。第一倾斜轴线基本上垂直于输送方向或者基本上平行于输送方向的取向可以简化焊接模块的构造。
此外，根据焊接模块的一种革新，线性输送机是相对于第二倾斜轴线可倾斜的，其中第二倾斜轴线基本上垂直于重力方向取向。由于提供了基本上垂直于重力方向取向的第二倾斜轴线，因此焊接结果可以更好地适应于特定的电路板布局。
另一种配置使得第一倾斜轴线和/或第二倾斜轴线延伸穿过焊料波。当第一和/或第二倾斜轴线延伸穿过焊料波时，线性输送机可以倾斜，而不需要重新设置焊接喷嘴和线性输送机之间的距离。
根据焊接模块的进一步的示例性实施例，当在焊料波之上移动电路板时，线性输送机是可倾斜的。当电路板被移动时，线性输送机的可倾斜性可以减少电路板穿过焊接模块的吞吐时间。
此外，根据焊接模块的一种革新，焊接喷嘴可在基本上垂直于重力方向取向的平面内移动。焊接喷嘴在基本上垂直于重力方向取向的平面中的可移动性可以使得选择性地在不同点处将部件焊接到电路板成为可能。与输送方向平行和/或横交的行程可以特别地为400mm至450mm。
焊接模块的另一种配置通过移动焊接喷嘴而使得焊接喷嘴和电路板之间的距离为可设置的。焊接喷嘴和电路板之间的距离的可设置性可以使得对具有不同的部件高度的、被固定到电路板下面的部件进行焊接成为可能。
根据焊接模块的进一步的示例性实施例，焊接喷嘴是可旋转的。可旋转的，并且特别是非旋转对称的焊接喷嘴可以被调整至例如倾斜轴线的取向。此外，通过焊接喷嘴的连续旋转，可以减少焊料在焊接喷嘴上沉积的风险。
此外，根据一种革新，焊接喷嘴是可用焊料润湿的，并且特别地由钢制造。当使用可润湿的焊接喷嘴时，焊接接缝处的加工条件可以独立于待焊接部件相对于焊接喷嘴的运输方向。另外，由简单的钢制造的焊接喷嘴是可以特别低的成本在市场上购得的。
焊接模块的另一种配置使得焊接喷嘴是不可用焊料润湿的，并且特别地由不锈钢，特别是带涂层的钢制造。如果使用不可用焊料润湿的焊接喷嘴，焊料可以在部件的后侧上流出。不可润湿的焊接喷嘴可以特别地由带涂层的钢制造。
根据进一步的示例性实施例，焊接模块具有惰性气体设备。当加热焊料时，可能形成渣滓。由于使用惰性气体，可以减轻焊浴的表面处的氧化程度，并且因此减少渣滓的形成。
此外，根据焊接模块的一种革新，提供了一种焊接接缝加工设备，其中所述焊接接缝加工设备包括气体喷嘴。通过气体喷嘴，气体，特别是惰性气体(例如氮气)，可以被吹到焊接接缝上，结果是对焊料的流出方向更好地进行限定。以该方式，可以避免焊接接缝之间不期望的焊料搭桥。
焊接模块的另一种配置可以使得焊接模块具有用于形成第二焊料波的第二焊接喷嘴。通过第二焊接喷嘴，因为可以将部件同时焊接在电路板上的若干点处，特别地可以减少电路板穿过焊接模块的吞吐时间。然而，也可以使用第二焊接喷嘴来施加不同的焊料，所述不同的焊料特别地非常适合于待焊接的相应部件。可能想到的是，提供可润湿的焊接喷嘴作为第一焊接喷嘴，以及提供不可润湿的焊接喷嘴作为第二焊接喷嘴。
关于焊接设施，取得了上述目标，因为焊接设施具有如上文已经描述的第一焊接模块，以及助焊剂模块。助焊剂模块与焊接模块的组合可以缩短加工时间。特别地，助焊剂模块和焊接模块可以被配置以自动地转移已安置有部件的电路板。
焊接设施的第一种配置使得焊接设施具有预加热模块。预加热模块可以用来使得被施加到已安置有部件的电路板上的助焊剂活化。同样，电路板和附接到所述电路板的部件可以通过预加热模块来加热。因此可以减少电路板和附接到所述电路板的一个侧面的部件与液体焊料之间的温差。因此，可以实现焊料到部件和电路板的更好的粘附。另外，减少了因为热应力对部件造成损伤的风险。助焊剂模块和预加热模块也可以被组合在制备模块中。因此，可以特别地供应常见的线性输送机，其结果是相较于单独的模块可以减少成本。相反，单独的模块可以增加灵活性。
根据进一步的示例性实施例，焊接设施具有第二焊接模块，结果是例如可以增加吞吐量。可能想到的是，在第二焊接模块中使用不同的焊接喷嘴和/或不同的焊料。与所述第二焊接模块相关联的优点在上文中已描述过。
关于将部件焊接到电路板的方法，根据本发明的上述目标得以实现，因为已安置有部件的电路板在线性输送机上被接收，其中所述线性输送机处于接收位置，所述线性输送机被倾斜到第一加工位置，所述电路板借助于线性输送机在第一焊料波之上移动，其中电路板的子区域被焊料润湿，线性输送机被倾斜到转移位置，并且电路板在线性输送机的转移位置被转移。
通过所提出的方法，特别地用于选择性焊接的焊接模块和对应的焊接设施可以被整合到现有的生产设施中，而不需要手动转移电路板。此外，也可以在更复杂的、单独的电路配置的制造过程中确保更高的自动化程度。在所述方法中，特别地可以使用如上文描述的焊接模块和/或如上文解释的焊接设施。
通过附图在下文中解释本发明。在附图中，以示例的方式：
图1示出所提出的焊接设施的第一实施例的立体视图；
图2示出所提出的焊接设施的第二实施例的立体视图；
图3示出所提出的焊接设施的制备模块；
图4示出所提出的焊接设施的焊接模块；
图5示出根据图4的焊接模块处于线性输送机的第一倾斜位置；
图6示出根据图4的焊接模块处于线性输送机的第二倾斜位置；
图7示出根据图4的焊接模块处于第一拆解状态，以及
图8示出根据图4的焊接模块处于第二拆解状态。
图1中示出的焊接设施1具有制备模块2、第一焊接模块3和第二焊接模块4。在制备模块2中，首先为已经安置有部件的电路板14(未示出)提供助焊剂。之后，在制备模块2中，为了良好的焊接结果，通过电路板14上的热作用激活助焊剂，同时将充足的热能引入到电路板14和部件中。之后，将电路板14从制备模块2转移到第一焊接模块3。通过第一焊接模块3，例如可以将第一组部件焊接到电路板14。在第一焊接模块3之后，提供第二焊接模块4。通过第二焊接模块4，可以将另外的一组部件焊接到电路板14。第二焊接模块4可以不同于第一焊接模块3，例如所使用的焊料类型不同。可能想到的是，在第二焊接模块4中使用不同的焊接喷嘴37，可能的是，所述不同的焊接喷嘴37例如在其直径或形状方面不同于第一焊接模块3的焊接喷嘴，并且因此更适合于更小的(或更大的)部件。可能想到的是，仅使用两个相同的焊接模块3和4，以便增加循环数目。
与根据图1的焊接设施1相反，在图2中图示说明的焊接设施1的情况中，在制备模块2之后仅提供焊接模块3。结果，可以更方便地获得焊接设施1。通过模块化构造，可以毫不费力地添加另外的焊接模块。因此，焊接设施1可以以节约成本的方式调整以满足特别的制造要求，并且不需要全部进行替换。
图3图示说明可以使用在根据图1或图2的焊接设施中的制备模块2。制备模块2包括线性输送机8，通过所述线性输送机8，电路板14可以被运输穿过制备模块。另外提供助焊剂模块9，通过所述助焊剂模块9，可以向已安置有部件的电路板的用焊料润湿的那些点施加助焊剂。助焊剂模块9之后是预加热模块10。借助于预加热模块10，可以使施加到已安置有部件的电路板14的助焊剂活化。另外，可以使电路板14和部件处于某一温度下，该温度允许与要被施加的焊料的特别良好的机械和电气连接。制备模块2还可以包括控制单元11，通过所述控制单元11，可以控制线性输送机8、助焊剂模块9和预加热模块10。也可以提供控制单元11，以控制要被连接到制备模块2的另外的模块，特别是焊接模块。
图4中图示说明的焊接模块3具有焊接模块机架12，焊接单元13和线性输送机8被紧固在所述焊接模块机架12中。通过线性输送机8，可以使电路板14在由焊接喷嘴37(图4中不可见)产生的焊料波之上移动，所述焊接喷嘴37被焊接模块机架12覆盖并且是焊接单元13的一部分。线性输送机8具有两个引导件15和16，通过所述引导件15和16来侧向地引导电路板14。为了移动电路板14，也提供两个驱动器27和28。可以借助于发动机18来改变两个引导件15和16之间的距离17，以便将不同的电路板尺寸考虑在内。线性输送机8经由焊接模块机架12中的线性输送机机架19和20，并且经由轴承21和22以万向节连接的方式悬置。
经由发动机(图4中未示出)，线性输送机8可以相对于第一倾斜轴线23和第二倾斜轴线24倾斜。第一倾斜轴线23和第二倾斜轴线24各自垂直于重力方向取向。另外，第一倾斜轴线23平行于输送方向26布置，而第二倾斜轴线24垂直于输送方向26布置，电路板14在所述输送方向26上移动。
图5同样图示说明根据图4的焊接模块3。如图4中，焊接模块3包括焊接模块机架12、焊接单元13和线性输送机8。与图4中描绘的焊接模块3相反，线性输送机8已经相对于第一倾斜轴线23倾斜过角度48，由此使电路板14的法线和重力方向围成7°的角度。在该情况中，第一倾斜轴线垂直于重力方向25并且平行于输送方向26取向。
与图5中描绘的焊接模块3相反，在图6中示出的焊接模块3的情况中，线性输送机已经相对于第二倾斜轴线24倾斜。在该情况中，第二倾斜轴线24垂直于重力方向25和输送方向26延伸。考虑到倾斜，电路板14的法线与重力方向围成11°的角度。
图7示出根据图4的焊接模块3的焊接单元13。焊接单元13具有平台29。分别通过轨道30、31和32、33以及电动机34、35，平台29可在垂直于重力方向25的平面内位移。在平台29上提供具有焊接喷嘴37的焊料容器36。
图8仅示出具有焊接模块3的焊料容器36的平台29。焊接喷嘴37布置在焊料容器36中。借助于泵38，在焊料容器36中液化的焊料可以被泵送穿过焊接喷嘴37，从而在所述焊接喷嘴37的尖端处形成焊料波。也提供发动机39，通过所述发动机39，焊料容器36(和焊接喷嘴37)可以绕平行于重力方向25取向的轴线旋转。通过三个主轴(其中只有两个主轴40、41是可见的)，焊料容器36(和焊接喷嘴37)可以在重力方向25上被提高或降低。在该情况中，可以通过两个引导件42、43引导焊料容器36。在焊料容器36上方提供加热元件44，所述加热元件44以盖子的方式覆盖焊料容器36，中间留有用于焊接喷嘴37的开口。加热元件44具有两个电源连接45。还提供具有气体喷嘴46的焊接接缝加工设备。经由连接47，可以供应惰性气体(特别是氮气)。通过加热元件44，可以经由气体喷嘴46将惰性气体加热并吹到焊接接缝上，从而以尽可能多的选择性施加焊料。同样，可能的是，通过气体喷嘴46，确保经过焊接喷嘴的焊料以有意的方式在与气体喷嘴46相对的侧上流出。优选地，气体喷嘴46与用于电路板的线性输送机的输送方向相反地定向。

Claims (21)

1.一种用于将部件焊接到电路板(14)的焊接模块(3)，所述焊接模块(3)具有用于形成焊料波的焊接喷嘴(37)，其特征在于：
所述焊接模块(3)包括线性输送机(8)，所述线性输送机(8)用于通过使所述电路板(14)沿着输送方向(26)在所述焊料波之上移动来将焊料施加到所述电路板(14)，并且所述线性输送机(8)相对于第一倾斜轴线(23)是可倾斜的，
所述第一倾斜轴线(23)基本上垂直于重力方向(25)取向，并且基本上垂直于所述输送方向(26)或者基本上平行于所述输送方向(26)取向，
所述线性输送机(8)相对于第二倾斜轴线(24)是可倾斜的，其中所述第二倾斜轴线(24)基本上垂直于所述重力方向(25)取向，以及
所述第一倾斜轴线(23)和/或所述第二倾斜轴线(24)延伸穿过所述焊料波。
2.如权利要求1所述的焊接模块，其特征在于：所述线性输送机(8)是带式输送机或链式输送机。
3.如权利要求1所述的焊接模块(3)，其特征在于：所述线性输送机(8)相对于所述第一倾斜轴线(23)可倾斜成使得所述电路板(14)的法线与所述重力方向(25)围成至少4°的角度。
4.如权利要求1所述的焊接模块(3)，其特征在于：所述线性输送机(8)相对于所述第一倾斜轴线(23)可倾斜成使得所述电路板(14)的法线与所述重力方向(25)围成至少8°的角度。
5.如权利要求1所述的焊接模块(3)，其特征在于：所述线性输送机(8)相对于所述第一倾斜轴线(23)可倾斜成使得所述电路板(14)的法线与所述重力方向(25)围成至少10°的角度。
6.如权利要求1所述的焊接模块(3)，其特征在于：当在所述焊料波之上移动所述电路板(14)时，所述线性输送机(8)是可倾斜的。
7.如权利要求1所述的焊接模块(3)，其特征在于：所述焊接喷嘴(37)可在基本上垂直于所述重力方向(25)取向的平面内移动。
8.如权利要求7所述的焊接模块(3)，其特征在于：通过移动所述焊接喷嘴(37)，所述焊接喷嘴(37)和所述电路板(14)之间的距离是可设置的。
9.如权利要求7所述的焊接模块(3)，其特征在于：所述焊接喷嘴(37)是可旋转的。
10.如权利要求7所述的焊接模块(3)，其特征在于：所述焊接喷嘴(37)是可用焊料润湿的，并且由钢制造。
11.如权利要求7所述的焊接模块(3)，其特征在于：所述焊接喷嘴(37)是不可用焊料润湿的，并且由带涂层的不锈钢制造。
12.如权利要求1所述的焊接模块(3)，其特征在于：所述焊接模块(3)具有惰性气体设备。
13.如权利要求1所述的焊接模块(3)，其特征在于：提供焊接接缝加工设备，其中所述焊接接缝加工设备包括气体喷嘴(46)。
14.如权利要求7所述的焊接模块，其特征在于：所述焊接模块(3)具有用于形成第二焊料波的第二焊接喷嘴(37)。
15.一种焊接设施，所述焊接设施具有第一个如权利要求1至14中任一项所述的焊接模块(3)和助焊剂模块(9)。
16.如权利要求15所述的焊接设施，其特征在于：所述焊接设施具有预加热模块(10)。
17.如权利要求15所述的焊接设施，其特征在于：所述焊接设施具有第二个如权利要求1至14中的任一项所述的焊接模块(3)。
18.一种使用如权利要求1所述的焊接模块(3)将部件焊接到电路板(14)的方法，其特征在于：已安置有部件的电路板(14)被接收在线性输送机(8)上，其中所述线性输送机(8)处于接收位置，所述线性输送机(8)被倾斜到第一加工位置，所述电路板(14)借助于所述线性输送机(8)在第一焊料波之上移动，其中所述电路板(14)的子区域被焊料润湿。
19.一种用于将部件焊接到电路板(14)的焊接模块(3)，所述焊接模块(3)具有用于形成焊料波的焊接喷嘴(37)，其特征在于：
所述焊接模块(3)包括线性输送机(8)，所述线性输送机(8)用于通过使所述电路板(14)沿着输送方向(26)在所述焊料波之上移动来将焊料施加到所述电路板(14)，并且所述线性输送机(8)相对于第一倾斜轴线(23)和第二倾斜轴线(24)可倾斜，
所述第一倾斜轴线(23)和所述第二倾斜轴线(24)均垂直于重力方向(25)取向，
所述第一倾斜轴线(23)被设置为平行于所述输送方向(26)，并且所述第二倾斜轴线(24)被设置为垂直于所述电路板(14)沿其移动的所述输送方向(26)，并且
所述焊接喷嘴(37)可在基本上垂直于所述重力方向(25)取向的平面内移动。
20.一种焊接设施，包括助焊剂模块(9)和如权利要求19所述的焊接模块(3)。
21.一种使用如权利要求19所述的焊接模块(3)和/或如权利要求20所述的焊接设施将部件焊接到电路板(14)的方法，其中已安置有部件的电路板(14)被接收在线性输送机(8)上，其中所述线性输送机(8)处于接收位置，所述线性输送机(8)被倾斜到第一加工位置，所述电路板(14)借助于所述线性输送机(8)在第一焊料波之上移动，其中所述电路板(14)的子区域被焊料润湿，所述线性输送机(8)被倾斜到转移位置，并且所述电路板(14)在所述线性输送机(8)的所述转移位置被转移，其特征在于：所述第一焊料波由可在基本上垂直于所述重力方向(25)取向的平面内移动的焊接喷嘴(37)产生。
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