CN108654369A - 一种助焊剂处理系统及包含其的回焊炉 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种助焊剂处理系统及包含其的回焊炉。本发明所述助焊剂处理系统包括：预热器以及催化器；所述预热器和催化器沿气流方向依次设置，且通过管路相连接；催化器中设置有催化处理装置；所述管路为金属管路。本发明助焊剂处理系统能够通过催化器将气态助焊剂分解为CO2和H2O，然后再排放至大气中，有效减少对环境的危害；而这也能够显著减少助焊剂(FLUX)在设备和排风设备中的堆积，降低有害废气的排放造成对大气的污染，对注重效率及环保的企业是绝佳的选择。减少了设备保养时间，延长了保养周期，提高了生产线的使用率，为企业降低了成本。
Description
技术领域
本发明涉及电子制造行业的焊接装置领域，具体而言，涉及一种助焊剂处理系统及包含其的回焊炉。
背景技术
回焊炉是电子制造业SMT(表面贴装)生产线的上必备的设备，回焊炉的功能是将PCB(电子线路板)上的贴装电子元器件焊接固化在PCB表面。在焊接固化过程中，焊料(锡膏)中的FLUX(助焊剂)会在一定温度下挥发，在炉膛内产生含FLUX的气体，部分通过排风系统排放到大气中，造成环境污染，部分在炉膛冷却凝结堆积，造成炉膛污染严重，影响产品质量，需定期保养。
目前的回焊炉大都只采取简单的安装过滤网的方式过滤FLUX，作用有限，大量FLUX气体依旧未经处理被排放到大气中，其存在如下弊端：
(1)安装过滤网只能过滤有限的FLUX，大量Flux气体依旧被排放到大气中对环境造成危害；
(2)含助焊剂气体液化或凝华后凝结堆积在炉膛中对生产设备造成污染，影响机械部件的顺畅工作，更有液态FLUX滴落在产品上，造成产品报废；
(3)保养清洗FLUX需使用专用有机溶剂，溶剂易挥发，有一定毒性，对操作人员及环境造危害；
(4)需频繁定期保养设备，减少了设备生产时间，对产能有要求的客户是很大的损失。
有鉴于此，特提出本发明。
发明内容
本发明的第一目的在于提供一种助焊剂处理系统，本发明助焊剂处理系统能够通过催化器将气态助焊剂分解为CO2和H2O，然后再排放至大气中，有效减少对环境的危害；而这也能够显著减少炉膛和排风管道中助焊剂(FLUX)堆积，降低有害废气的排放造成对大气的污染，对注重效率及环保的企业是绝佳的选择。减少了设备保养时间，延长了保养周期，提高了生产线的使用率，为企业降低了成本。
本发明的第二目的在于提供一种包含本发明助焊剂处理系统的回焊炉。
为了实现本发明的上述目的，特采用以下技术方案：
一种助焊剂处理系统，所述助焊剂处理系统包括：预热器以及催化器；其中，所述预热器和催化器沿气流方向依次设置，且通过管路相连接；所述催化器中设置有催化处理装置；优选的，所述管路为金属管路。
优选的，本发明所述的助焊剂处理系统中，所述预热器中设置有至少一组加热装置；同时，所述预热器中还设置有温度检测装置和温度控制装置；其中，所述温度控制装置包括PID温控单元，并对加热温度闭环控制。
优选的，本发明所述的助焊剂处理系统中，所述预热器为罐体结构，所述罐体结构的外部设置有超温保护装置；更优选的，所述罐体结构为金属罐体结构。
优选的，本发明所述的助焊剂处理系统中，所述催化处理装置为多孔蜂窝筒状结构；催化处理装置的表面设置有催化剂涂层。
优选的，本发明所述的助焊剂处理系统中，所述催化剂为贵金属催化剂；更优选的，所述催化剂包括铂和/或铑。
优选的，本发明所述的助焊剂处理系统中，所述催化器中还设置有加热装置以及过滤装置；其中，加热装置、催化处理装置，以及过滤装置沿气流方向依次设置；更优选的，所述过滤装置中设置有金属过滤网和/或陶瓷球。
优选的，本发明所述的助焊剂处理系统中，所述催化器为罐体结构；其中，所述罐体结构的内部还设置有温度检测装置和温度控制装置；所述温度控制装置包括PID温控单元，并对加热温度闭环控制；和/或，所述罐体结构的外部设置有超温保护装置；更优选的，所述罐体结构为金属罐体结构。
同时，本发明还提供了包含本发明助焊剂处理系统的回焊炉；其中，所述回焊炉为空气回焊炉或保护气回焊炉。
优选的，本发明回焊炉为保护气回焊炉；其中，所述保护气回焊炉上还设置有炉膛气体回流管路，所述气体回流管路通过过滤装置与催化器的出风口相连通。
进一步的，本发明也提供了一种焊接方法，所述焊接方法中本发明回焊炉。
与现有技术相比，本发明的有益效果为：
(1)本发明中，催化处理装置通过在其表面涂覆的铂和/或铑的催化作用，能够增强助焊剂气体的活性，高温下加速进行助焊剂(主要成分为碳氢氧化合物)的氧化还原反应，转化为无害的水和二氧化碳；
(2)本发明中，通过预热器的预加热，能够使得助焊剂气体处于相对的高温，有利于快速催化反应；
(3)本发明中，闭环PID温控单元能够确保与加热和催化温度的稳定性，提高反应效率；
(4)本发明中，采用金属质罐体和管路，能够提高助焊剂处理系统的防火耐温性能。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，以下将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍。
图1为传统回焊炉气体过滤流程示意图；
图2为本发明具体实施方式中所提供的助焊剂处理系统结构示意图；
图3为本发明具体实施方式中所提供的助焊剂处理系统中预热器结构示意图；
图4为本发明具体实施方式中所提供的助焊剂处理系统中催化器结构示意图；
图5为本发明具体实施方式中所提供的包含本发明助焊剂处理系统的空气回焊炉的结构示意图；
图6为本发明具体实施方式中所提供的包含本发明助焊剂处理系统的氮气回焊炉的结构示意图；
图7为未安装本发明助焊剂处理系统的回焊炉过滤箱体助焊剂残留情况示意图；
图8为安装本发明助焊剂处理系统的回焊炉过滤箱体助焊剂残留情况示意图。
其中，1-预热器；2-催化器；
111-电加热器1；112-电加热器2；120-高精度温控探头；130-金属罐体；141-进气口；142-出气口；
210-电加热器；220-催化处理装置；230-过滤装置；240-高精度温控探头；250-金属罐体；261-进气口；262-出气口。
具体实施方式
下面将结合实施例对本发明的实施方案进行详细描述，但是本领域技术人员将会理解，下列实施例仅用于说明本发明，而不应视为限制本发明的范围。实施例中未注明具体条件者，按照常规条件或制造商建议的条件进行。所用试剂或仪器未注明生产厂商者，均为可以通过市售购买获得的常规产品。
回焊炉在焊接固化过程中，由于加热助焊剂(主要成分为碳氢氧化合物)会挥发生成气体，如果不经处理，不仅会影响环境安全，同时也会由于冷凝而造成回焊炉的炉膛凝结堆积，影响生产效率。
传统的方法中，是采用安装过滤网的方式对含有助焊剂的气体进行简单过滤处理后，经排风管路直接排入大气，其流程可参考图1。然而，这种过滤只能够将气体中的固体颗粒除去，对于气体中混有的气态助焊剂(助焊剂高温挥发产物)则起不到任何的吸附处理作用。有鉴于此，本发明特提供了一种助焊剂处理系统，并利用催化器的催化功能，将气态的助焊剂进行有效的催化反应分解。
下面，结合附图，对本发明中所用助焊剂处理系统进行具体介绍：
本发明助焊剂处理系统结构请参考图2，包括，在气流方向上依次设置的预热器1，催化器2，以及必要的连接管路，例如：用以向预热器1中导入含助焊剂气体的进气管，用以连接预热器1和催化器2的连接管，以及将催化器2中处理后气体导出的出气管；
由于预加热后的气体温度较高，为了保证处理过程中的安全和高效，连接管优选为金属连接管。
回焊炉工作时产生的带有大量助焊剂的气体经由预热器1预热后，通入催化器2中，并在催化器2中被重金属催化剂催化氧化还原分解为无污染性的二氧化碳和水排出，从而避免了无法通过过滤除去的气态助焊剂所带来的污染以及对于生产造成的影响。
本发明助焊剂处理系统中，预热器1的结构请参考图3；
具体的：预热器1为罐体结构，优选为金属罐体130，其内部设置有两组加热器，分别为电加热器1 111和电加热器2 112；
同时，预热器1中还设置有用于温度检测的探测器，优选的为高精度温控探头120；
金属罐体130的两端分别设置有进气口141以及出气口142；
回焊炉工作中所产生的、混合有助焊剂气体的气流的温度为140℃左右，其由进气口141进入预热器1中，然后经电加热器1 111和电加热器2112加热后，达到200℃以上，然后由出气口142经由连接管路通入催化器2中；
同时，为了对加热温度进行控制，预热器1中还设置有温控装置，其主要为PID温控单元，加热温度由PID温控单元进行闭环控制；
同样的，为了保证安全性，金属罐体130的外表面还设置有超温保护装置，防止由于短路等引发的过热；同时，金属罐体130的外表面还包覆有隔热阻燃的保温材料。
本发明助焊剂处理系统中，催化器2的结构请参考图4；
同样的，催化器2为罐体结构，优选为金属罐体250，其两端设置有进气口261，以及出气口262；
同时，沿气流方向，催化器2中依次设置有电加热器210，催化处理装置220，以及过滤装置230；
其中，催化处理装置220是用以反应分解助焊剂(气体)的关键结构，其为多孔蜂窝筒状(优选圆筒状)结构，材质为金属或陶瓷，该金属/陶瓷多孔蜂窝筒状结构作为催化剂载体，在其表面(包括筒状结构外表面，以及内部蜂窝状孔洞的表面)通过喷涂等方式沉积一层铂/铑的贵金属涂层，该涂层起到主要的催化作用，增强助焊剂气体的活性，并使其在高温条件下加速氧化还原反应(主要与气体中的氧气等气体高温反应)，实现助焊剂的分解(助焊剂中的碳氢氧化合物在催化剂作用下与氧气高温反应分解)；
过滤装置230中，设置有金属过滤网和/或陶瓷球，能够将气体中混有的固体助焊剂颗粒进行吸附，从而减小后续过滤的压力。
同时，催化器2中还设置有用于温度检测的探测器，优选的为高精度温控探头240；
为了对加热温度进行控制，催化器2中还设置有温控装置，其主要为PID温控单元，加热温度由PID温控单元进行闭环控制；
同样的，为了保证安全性，金属罐体250的外表面还设置有超温保护装置，防止由于短路等引发的过热；同时，金属罐体250的外表面还包覆有隔热阻燃保温材料。
由预热器加热后的气体，通过管路经由进气口261通入催化器2中，所通入气体首先由电加热器210再次加热；
由于催化器2中催化处理装置220蜂窝筒状结构的长度，以及风速会影响温度，在管路长度确定的条件下，温度会随风速的增加而下降，进而导致待纯化FLUX气体的温度在催化处理装置220中的催化处理过程中，会出现气体温度达不到催化温度的情况，因而，需要对于加热器1中加热后的气体再次进行加热,使其温度得到提升并保持稳定；同时，由于金属多孔蜂窝筒状催化处理装置220散热相对快，导致温度下降，需补充加热稳定温度；
然后，气体通过催化处理装置220，并在高温条件下，经催化处理装置220表面的贵金属涂层催化作用，将气态的助焊剂通过氧化还原反应分解；接着，气体进一步通过过滤装置230，将混有的小颗粒助焊剂吸附固定；经过上述纯化步骤后的气体经由出气口262通入回焊炉上设置的过滤网箱体中进一步过滤净化，然后排入大气，或者经由管路重新通入回焊炉的炉膛中，并再次使用。
进一步的，本发明也提供了包含如上助焊剂处理系统的回焊炉，所述回焊炉可以为空气回焊炉或者保护气(例如氮气或者惰性气体)回焊炉，具体的：
包含本发明助焊剂处理系统的空气回焊炉的结构示意图请参考图5，其工作流程具体可参考如下：
空气回焊炉在工作中，由于加热产生大量助焊剂气体，助焊剂气体在预热器中加热至适合催化反应的温度，然后再由管路通入催化器中；
在催化器中，助焊剂气体经由催化作用，其所含碳氢氧有机化合物氧化还原反应生成水和二氧化碳等无污染物质，经由过滤网箱体过滤后，排放至大气中。
同时，包含本发明助焊剂处理系统的保护气回焊炉的结构示意图请参考图6，其工作流程具体可参考如下：
保护气回焊炉在工作中，由于加热产生大量助焊剂气体，助焊剂气体在预热器中加热至适合催化反应的温度，然后再由管路通入催化器中；
在催化器中，助焊剂气体经由催化作用，其所含碳氢氧有机化合物氧化还原反应生成水和二氧化碳等无污染物质，经由过滤网箱体过滤后，净化后的气体通过管路重新通入回焊炉的炉膛，既降低了炉膛内的FLUX含量又降低保护气使用量。
同时，本发明还可以提供一种焊接方法，更具体的，是一种利用本发明如上所述结构的空气回焊炉/氮气回焊炉进行回流焊的焊接方法；
同样的，本发明也可以提供一种表面贴装工艺，该工艺中在回流焊流程中，使用本发明如上任意结构的回焊炉；
进一步的，本发明也可以提供一种电子封装工艺，该工艺中在表面贴装工艺中，使用本发明如上任意结构的回焊炉；
更进一步的，本发明还可以提供一种电子器件的制备方法，该制备方法在电子封装工艺中，应用本发明如上任意结构的回焊炉。
同时，本发明系统不局限于设置于SMT行业的回焊炉中，其可应用于任何需要净化处理碳氢氧化合物，有机化合物气体的设备和场所中。
而且，本发明系统可设计为独立的气体净化处理设备，适用行业广泛。
实施例1
请参考图2、图3，以及图4，本发明所提供的助焊剂处理系统包括：
在气流方向上依次设置的预热器1，催化器2，以及预热器1与催化器2的连接管路，所述连接管路为金属管路。
其中，预热器1为罐体结构，特别为金属罐体130，其内部设置有两组加热器，分别为电加热器1 111和电加热器2 112；金属罐体130的两端分别设置有进气口141以及出气口142；金属罐体130的外表面还设置有超温保护装置，并包覆有隔热阻燃保温材料。
同时，预热器1中还设置有用于温度检测的为高精度温控探头120以及温控装置，其主要为PID温控单元，加热温度由PID温控单元进行闭环控制。
同时，催化器2为罐体结构，特别为金属罐体250，其两端设置有进气口261，以及出气口262；金属罐体250的外表面还设置有超温保护装置，并包覆有隔热阻燃保温材料；
同时，沿气流方向，催化器2中依次设置有电加热器210，催化处理装置220，以及过滤装置230；
其中，催化处理装置220为多孔蜂窝筒状结构，材质为金属或陶瓷，该金属/陶瓷多孔蜂窝筒状结构作为催化剂载体，在其表面通过喷涂等方式沉积一层铂/铑的贵金属催化涂层；
过滤装置230中设置有金属过滤网和/或陶瓷球，能够将气体中混有的固体助焊剂颗粒进行吸附，从而减小后续过滤的压力。
同时，催化器2中还设置有高精度温控探头240以及温控装置，其主要为PID温控单元，加热温度由PID温控单元进行闭环控制。
在实际使用过程中，回焊炉中所产生的包含大量助焊剂挥发气体的气流由管路引入预热器1中，在预热器中加热后，经由连接管引入催化器2中；在催化器2中，气流被再次加热后，在催化处理装置220表面所负载的贵金属涂层催化作用下，助焊剂中的有机成分发生氧化还原反应，被分解为水和二氧化碳，气流中所夹杂的固体助焊剂小颗粒，可以进一步被过滤装置230所吸附，降低后续过滤压力。
应用实例1
无锡某公司：MR氮气回焊炉FCS(助焊剂处理系统)；
设备：MR回焊炉(品牌：维多利绍德)；
助焊剂处理系统安装日期：2017.10.23；
在该公司MR氮气回焊炉过滤箱体前增加一个FCS单元，将FLUX气体催化为H2O，CO2后再经过滤箱体，降低过滤箱体的工作负担，降低炉膛FLUX污染，可将保养周期一周一次延长至两周一次甚至更长。
在应用本发明助焊剂处理系统前，即2017年10月10日-10月23日的时间范围内，该公司回焊炉过滤箱体助焊剂残留情况参见图7，由图7可知(特别是圈内部分)可知，虽然经过过滤箱体的过滤，但仍有大量气化助焊剂凝结于回焊炉中；
在应用本发明助焊剂处理系统后，即2017年10月23日-11月2日的时间范围内，该公司回焊炉过滤箱体助焊剂残留情况参见图8，由图8可知(特别是圈内部分)可知，安装本发明助焊剂处理系统后，助焊剂残留量明显减少。
应用实例2
南京某公司Heller空气回焊炉FCS(Flux Clean System)系统；
设备：heller空气回焊炉
安装日期：2018.3
利用HELLER设备原有空间，在风机和气体冷却箱体中间加装FCS系统。将风机抽出的FLUX气体进行催化成CO2及H2O。使用FCS后设备的保养周期延长，原一周左右会出现助焊剂滴落到产品的问题，现四到五周才会出现助焊剂滴落。
尽管已用具体实施例来说明和描述了本发明，然而应意识到，在不背离本发明的精神和范围的情况下可以作出许多其它的更改和修改。因此，这意味着在所附权利要求中包括属于本发明范围内的所有这些变化和修改。
Claims (9)
1.一种助焊剂处理系统，其特征在于，所述助焊剂处理系统包括：预热器以及催化器；
其中，所述预热器和催化器沿气流方向依次设置，且通过管路相连接；催化器中设置有催化处理装置；
优选的，所述管路为金属管路。
2.根据权利要求1所述的助焊剂处理系统，其特征在于，所述预热器中设置有至少一组加热装置；
同时，所述预热器中还设置有温度检测装置和温度控制装置；
其中，所述温度控制装置包括PID温控单元，并对加热温度闭环控制。
3.根据权利要求1所述的助焊剂处理系统，其特征在于，所述预热器为罐体结构，外部设置有超温保护装置；
优选的，所述罐体结构为金属罐体结构。
4.根据权利要求1所述的助焊剂处理系统，其特征在于，所述催化处理装置为多孔蜂窝筒状结构；
催化处理装置的表面设置有催化剂涂层。
5.根据权利要求4所述的助焊剂处理系统，其特征在于，所述催化剂为贵金属催化剂；
优选的，所述催化剂包括铂和/或铑。
6.根据权利要求1所述的助焊剂处理系统，其特征在于，所述催化器中还设置有加热装置以及过滤装置；
其中，加热装置、催化处理装置，以及过滤装置沿气流方向依次设置；
优选的，所述过滤装置中设置有金属过滤网和/或陶瓷球。
7.根据权利要求6所述的助焊剂处理系统，其特征在于，所述催化器为罐体结构；
其中，所述罐体结构的内部还设置有温度检测装置和温度控制装置；所述温度控制装置包括PID温控单元，并对加热温度闭环控制；
和/或，所述罐体结构的外部设置有超温保护装置；
优选的，所述罐体结构为金属罐体结构。
8.包含权利要求1-7中任一项所述的助焊剂处理系统的回焊炉；其中，所述回焊炉为空气回焊炉或保护气回焊炉。
9.根据权利要求8所述的回焊炉，其特征在于，所述回焊炉为保护气回焊炉；
其中，所述保护气回焊炉上还设置有炉膛气体回流管路，所述气体回流管路通过过滤装置与催化器的出风口相连通。
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