CN1092017C - 在载体薄片上焊接表面贴装零件的方法和装置 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及到一种在载体薄片上焊接表面贴装零件的方法，由此一种热气体只导入该载体薄片下侧。特别是对于SMD工艺专门的焊接方法是必须的，因此，零件能够以零件本身和载体薄片两者都不破坏的方式大量地焊接到载体薄片上。根据本发明，热气体通过喷嘴对准焊接点，通过热气流加热该焊接点一直到焊料在载体薄片的表面上熔化为止。

Description

在载体薄片上焊接表面贴装零件的方法和装置
技术领域
本发明涉及到一种在载体薄片上焊接表面贴装零件的方法，通过该方法热气流导入到该薄片的下侧。本发明也涉及到实现该方法的装置。
背景技术
强加于电路生产技术上的主要要求之一是在总是较小的空间容纳愈来愈大量的功能元件。各种各样的生产技术被用于这一目的。在SMD生产技术(表面贴装元件)中，尺寸非常小的单个元件焊接到印刷电路板或者载体薄片上。在所谓的混合工艺(hybridtechnique)中，例如把集成半导体电路和单个的(SMD)零件安装到一个连接载体上。就需要专门的焊接工艺方法，达到要焊接的零件本身或与焊接点相邻的半导体晶体不被焊接过程中的热量损坏。
一种把零件焊接到载体上的装置由欧洲专利EP-A461961公开，支承电路板利用一输送装置传递而通过一加热室。若干鼓风机装置以在该输送装置上下成对的形式设置在加热室中。这些鼓风机装置通过一多孔板把热气体吹到该支承电路板上，以便该支承电路板本身和提供在电路板上的焊膏被加热。接着该加热区有一个冷却区，在该冷却区内冷却气体对着支承电路吹，从而焊料凝固。
在这个方法中因为热空气由上和下对着该支承电路板吹，在气流中均匀加热了该电路板的整个部份，已经在支承电路板的热敏感零件就被损坏了。其它的问题是在热气流由上面加热期间，焊膏可能从焊接点流走。
发明内容
因此，本发明的目的是提供一种改进的焊接方法和一种实现该焊接方法的装置。
就该方法而言，本目的是这样实现的，即利用喷嘴将热气体作为热气流而对准焊接点，并且加热该焊接点一直到在载体薄片上侧的焊料，并且该焊料被热气射流熔化。由于该气射流直接对准焊接点，仅仅准确地在这个焊接点的焊料被加热和熔化。在这种情况下，该热量穿透该载体薄片而不损坏载体薄片本身、被焊接零件或邻近的零件。当焊料熔化的那一刻该热气射流关闭，随后该焊料非常快的凝固。热气射流的这种关闭和开启提供了一种合理的非常准确的对该焊接过程的时间控制而不发生过热。
根据本发明的方法的一个实施例中，气体被加热是因为该气体通过一个加热的金属装置。这代表了能把气体加热到希望的温度的一种非常简单的工艺方法。
在根据本发明的方法的优选的另一个实施例中，粘性的焊膏首先提供在载体薄片上，要焊接零件的连接点被导入焊膏中，并且接着进行焊接过程。焊膏的粘度要达到这样的程度，即当载体薄片在喷嘴上方移动到合适的位置时，要焊接的零件不移动。在这种情况下，在被焊接零件的连接点的下侧提供一种粘合剂以便在焊接过程之前把零件固定到载体薄片之上并不是必须的。
根据本发明方法的一个特别有利的实施例是，其中，一种惰性气体，特别是氮气或者压缩空气做为气体使用，适合于使用的气体也可以是一种众人皆知的商业名称为″Menggas″(形成气体)的气体混合物，该混合物由氮加大约2-3％的氢组成。这种气体混合的目的是阻止焊接点和该气体流过的加热的金属装置内部的氧化。由于氧化进入该气体流的颗粒将，例如，污染位于载体薄片上的半导体晶体电路，并且还不能用一种覆盖材料保护，这样就导致失灵。因此这种热气流尽可能地无颗粒。
根据本发明的用于实现该方法的一种装置，其特征在于，一喷嘴设置在载体薄片之下，并且对准焊接点，通过该喷嘴可用开关控制的热气流被引导到焊接点。
在根据本发明的这种装置的一个实施例中，喷嘴提供在一加热装置中，经过该装置的气体被加热。当加热该气体时，为了避免在金属装置中发生氧化，借此颗粒进入该气体流，该金属装置最好由无氧化皮钢制得。这样具有另外的优点在于，加热的金属装置不易扭曲，也就是该金属装置当加热和冷却或者当操作时由于热膨胀仅仅表现出非常小的变形，由于喷嘴的位置也不变，因此，保证了通过喷嘴的热气流的方向不变。
在本发明的另一个实施例中，该金属装置在其内部包括一个弯曲的通道，通过该通道气体导入喷嘴。该通道以这样的方式给定一最大长度，即，使该气体尽可能地在其经过该金属装置的路径上被彻底地加热。
为避免冷焊接点，另一个有利的实施例这样设置，即当焊接过程进行时一直到焊料凝固，零件由夹持装置保持在位置上。
本发明的其它实施例通过附加的权利要求将变得更加清楚。
附图说明
下面将参考唯一的附图即图1更加详细地说明本发明，该附图表示了根据本发明的为实现该焊接方法的一种装置，在发明中单独的方法步骤是可以区别的．
具体实施方式
标记号1代表一薄的可活动的载体薄片，在其上侧16上若干零件，例如线圈4要被焊接。连接线和其它零件，例如硅晶体上的高集成电路，它们在实施根据本发明的方法之前就已经位于载体薄片1的上侧16上了，就没有在图中表示出来。
正如在图左侧部份表示的，焊料首先由位于焊接点的焊料撒布器3提供在载体薄片1的上侧16上，在这里线圈4要被焊接到载体薄片1上。所用的焊料最好是一种高粘度的焊膏，这种焊膏在每个接触点17上形成一种半园形的焊料滴2。
在下一方法步骤中(图的中间部份)，该线圈4和它的连接点14利用定位装置5被导入到焊料滴2中。由于焊膏的粘性，该焊膏围绕着线圈4的连接点14，如图的右侧表示的那样。适当的焊接过程接着进行。
由无氧化皮钢组成的金属装置6放置于该载体薄片1的下面，并且该金属装置6在其内部具有弯曲的通道9。该通道9在向着通往载体薄片1的下侧8的方向上分成两个喷嘴7，这些喷嘴从金属装置6上突出。这种喷嘴7如此彼此设置着，即它们直接对着焊接点13。
该金属装置6由位于该金属装置6内部的围绕通道9缠绕的加热器线圈10加热。该加热器线圈10由一个电源装置12供电，该电源装置仅仅象征性的表示。该加热器线圈lO仅仅在图中的金属装置6的下侧部份示出，然而，应当认为该加热器线圈以同样的方式连续通过该金属装置6的其余部份。
为了开始焊接过程，氮气(N 2攭)从通道9的入口11引入可调节流量的通道9。当该气体流经通道9而到喷嘴7时，该气体由金属装置6的高温加热。热气体流15由喷嘴15射出，并且直接对准焊接点13。结果，焊料在焊接点13熔化。这种喷嘴7的有方向性作用的结果是仅仅焊接料滴2被加热，而靠近该焊接点13的线圈4或者其它零件或导线没有被加热。
该时刻停止供应氮气，并且因此热气流15关闭，焊料2将非常快的凝固。当焊料2完全凝固时，线圈4被机械的固定，并且用电传导体连接到例如载体薄片1的上侧16上的一通电线路上。
在这一焊接过程中，特别是在焊料2凝固过程中，被焊接的零件4由另一个夹持装置18不移动地保持在一位置上。这可以防止冷焊的形成。
通过金属装置6的通道9要做得尽可能地长，为的是从入口11至喷嘴7的范围内气体的最大限度的加热。这是通过通道9以弯曲的曲线形状通过了整个的金属装置6而获得的。在一个实际的实施例中，喷嘴处的热气流温度为280℃，当金属装置6的温度为400℃时。
该金属装置6又包括若干个通道9或多于一个或两个的位于每个通道端部的喷嘴7。这有可能同时焊接在一个或若干个载体薄片1上的若干个零件。该喷嘴7配置成热气射流15直接对准一些相关的焊点13。
在实际的实践中，所示的三个方法步骤(供给焊料膏、零件固定、适当的焊接过程)由依次放置的装置来实现。然后，该载体薄片通过定位装置沿着单个的装置按箭头X指出的方向移动。在零件4通过定位装置5而放置在载体薄片1上之后，在转位到下一个位置时，由于焊膏的粘性，零件4保持在载体薄片1上而不移动。通常，用于连接点14下侧的粘接剂可以这样被省去。
根据本发明的方法，例如用于制造发射一应答器电路，在该电路中信号以无接触方式传递到一个接受器上。该电路除了位于载体薄片1上的半导体电路之外还包括有一个线圈，该线圈构成一单独的零件。该线圈利用根据本发明的方法做为在这种情况下最后的零件焊接到载体薄片上，这之后整个电路组件被浸渍。
根据本发明的方法，为了在柔性的载体薄片上焊接单个零件提供了一种简单、经济和快速的可能性。由于熔化焊料的热量准确地仅仅对准在焊接点上，防止了要焊接的零件或邻近的零件的损坏。此外，这种方法能够利用机器并且无机械接触。这样，在柔性载体薄片上自动焊接大量零件是可能的。

Claims (15)

1.一种在载体薄片(1)上焊接表面贴装零件(4)的方法，其特征在于：将热气体只导入在所述载体薄片(1)的下侧(8)上，利用一喷嘴使所述热气体做为热气射流(15)对准一焊接点(13)，并且加热所述焊接点一直到存在于所述载体薄片(1)的上侧(16)的焊料(2)由所述热气射流(15)加热熔化为止。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：所述气体流动通过一个已被加热的金属装置(6)时被加热。
3.根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于：将一种粘性的焊膏(2)首先提供在所述载体薄片(1)上，要焊接的所述零件(4)的一个连接点(14)导入焊膏(2)中，并且随后进行焊接过程。
4.根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于：用一种惰性气体、氮气或压缩空气做为加热气体。
5.根据权利要求3所述的方法，其特征在于：用一种惰性气体、氮气或压缩空气做为加热气体。
6.一种用以实现如权利要求1所述方法的装置，其特征在于：一喷嘴(7)只配置在载体薄片(1)的下面，并且对准焊接点(13)，通过所述喷嘴(7)可调节控制的热气流(15)导入到焊接点(13)。
7.根据权利要求6所述的装置，其特征在于：所述喷嘴(7)提供在所述已被加热的金属装置(6)上，所述气体流动通过所述装置以便被加热。
8.根据权利要求7所述的装置，其特征在于：所述金属装置(6)由无氧化皮钢制成。
9.根据权利要求7或8所述的装置，其特征在于：所述金属装置(6)在其内部包括一弯曲的通道(9)，所述气体通过所述通道(9)导入所述喷嘴(7)。
10.根据权利要求7或8所述的任何一个装置，其特征在于：所述金属装置(6)在其内部包括用于加热所述金属装置(6)的加热器线圈(10)。
11.根据权利要求9所述的任何一个装置，其特征在于：所述金属装置(6)在其内部包括用于加热所述金属装置(6)的加热器线圈(10)。
12.根据权利要求6至8中的任何一项所述的装置，其特征在于：在焊接过程中直到焊料(2)凝固后，所述零件(4)由夹持装置(18)保持在适当的位置上。
13.根据权利要求9所述的装置，其特征在于：在焊接过程中直到焊料(2)凝固后，所述零件(4)由夹持装置(18)保持在适当的位置上。
13.根据权利要求10所述的装置，其特征在于：在焊接过程中直到焊料(2)凝固后，所述零件(4)由夹持装置(18)保持在适当的位置上。
14.根据权利要求11所述的装置，其特征在于：在焊接过程中直到焊料(2)凝固后，所述零件(4)由夹持装置(18)保持在适当的位置上。
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