CN109890548A - 具有自动可调的喉部宽度的波峰焊料喷嘴 - Google Patents

Abstract

一种波峰焊机包括壳体和耦连到壳体的传送机。传送机被构造成传送印刷电路板通过壳体。波峰焊机还包括接与壳体耦连的波峰焊接台。波峰焊接台包括焊料储存器以及适配成产生焊料波的可调波峰焊料喷嘴组装件。可调波峰焊料喷嘴组装件具有一起限定喷嘴的第一曲面板和第二曲面板。第二曲面板可相对于第一曲面板在贴近位置和隔开位置之间移动，以调节喷嘴宽度，在该贴近位置，第二曲面板接近第一曲面板，在该隔开位置，第二曲面板与第一曲面板隔开。

Description

具有自动可调的喉部宽度的波峰焊料喷嘴

公开背景

1.技术领域

本公开大体上涉及用于制造印刷电路板和用于辅助将金属焊接到集成电路板的工艺的设备和方法，更具体地，涉及具有自动可调喉部宽度的波峰焊料喷嘴组装件的波峰焊机和相关方法。

2.背景技术

在印刷电路板的制造中，电子元件可以通过称为“波峰焊接”的工艺安装到印刷电路板上。在通常的波峰焊机中，印刷电路板(有时也称为“PCB”)由传送机在倾斜的路径上移动，经过焊剂处理(fluxing)站、预加热站，最后经过波峰焊接台。在波峰焊接台，使焊料波向上(通过泵)涌动通过波峰焊料喷嘴并且接触印刷电路板的待焊接的部分。

通常的波峰焊料喷嘴具有固定的宽度，用于将焊料施加到印刷电路板的底侧。这导致当PCB通过焊料波时，焊料接触长度是固定的。近年来，具有分体式传送机的波峰焊机可供客户使用。与波峰焊接台相比，具有分体式传送机的波峰焊机的优点是在焊剂处理站和预加热站之间保持不同的处理速度。这种分体式传送机构造的目标是使得不同的传送机速度能够通过焊料波，从而提供改变焊料接触时间(有时也称为“停留时间”)的能力。当操作员处理大量产品时，停留时间调整对于优化焊接特性可能非常重要。

与具有分体式传送机结构的波峰焊机相关联的一个缺点是机器成本，以及产生的波峰焊接过程的可重复性和可靠性。

发明内容

本公开涉及一种波峰焊机，该波峰焊机具有可调节的波形形成结构，该结构使喉部宽度变窄或变宽，继而提供了变化的接触长度。提供连接到可移动结构的机电致动器使得能够通过计算机控制的机器软件进行自动调节。

本公开的一个方面涉及一种在印刷电路板上进行波峰焊接操作的波峰焊机。在一个实施例中，波峰焊机包括壳体和与所述壳体耦连的传送机。传送机被构造成传送印刷电路板通过壳体。波峰焊机还包括与壳体耦连的波峰焊接台。波峰焊接台包括焊料储存器以及适配成产生焊料波的可调波峰焊料喷嘴组装件。可调波峰焊料喷嘴组装件具有一起限定喷嘴的第一曲面板和第二曲面板。第二曲面板可相对于第一曲面板在贴近位置和隔开位置之间移动以调节喷嘴的宽度，在该贴近位置，第二曲面板接近第一曲面板，在该隔开位置，第二曲面板与第一曲面板隔开。

波峰焊机的实施例还可以包括可调波峰焊料喷嘴组装件，该可调波峰焊料喷嘴组装件还具有被构造成固定地支撑第一曲面板的喷嘴芯框架以及被构造成可移动地支撑第二曲面板的卸载支撑框架。可调波峰焊料喷嘴组装件还可以包括被构造成相对于卸载支撑框架移动的致动支撑框架，该第二曲面板被固定到致动支撑框架。可调波峰焊料喷嘴组装件还可以包括固定到致动支撑框架的V形轮以及固定到卸载支撑框架的V形槽块。V形轮可以容纳在V形槽块内，以提供致动支撑框架相对于卸载支撑框架的相对运动。可调波峰焊料喷嘴组装件还可以包括被构造成移动致动支撑框架的致动器组装件。致动器组装件可以包括固定到储存器的致动器支撑件以及固定到致动器支撑件并由致动器支撑件支撑的致动器。致动器组装件还可以包括固定到致动支撑框架并耦连到致动器的连接杆。致动器可以耦连到控制器以控制致动器的运动。

本公开的另一方面涉及波峰焊接台的可调波峰焊料喷嘴组装件，其被构造成在印刷电路板上进行波峰焊接操作。在一个实施例中，可调波峰焊料喷嘴组装件包括一起限定喷嘴的第一曲面板和第二曲面板。第二曲面板可相对于第一曲面板在贴近位置和隔开位置之间移动以调节喷嘴的宽度，在该贴近位置，第二曲面板接近第一曲面板，在该隔开位置，第二曲面板与第一曲面板隔开。

可调波峰焊料喷嘴组装件的实施例还可以包括被构造成固定地支撑第一曲面板的喷嘴芯框架以及被构造成可移动地支撑第二曲面板的卸载支撑框架。可调波峰焊料喷嘴组装件还可以包括被构造成相对于卸载支撑框架移动的致动支撑框架。第二曲面板可以固定到致动支撑框架。可调波峰焊料喷嘴组装件还可以包括固定到致动支撑框架的V形轮以及固定到卸载支撑框架的V形槽块。V形轮可以容纳在V形槽块内，以提供致动支撑框架相对于卸载支撑框架的相对运动。可调波峰焊料喷嘴组装件还可以包括被构造成移动致动支撑框架的致动器组装件。致动器组装件可以包括固定到储存器的致动器支撑件以及固定到致动器支撑件并由致动器支撑件支撑的致动器。致动器组装件还可以包括固定到致动支撑框架并耦连到致动器的连接杆。致动器可以耦连到控制器以控制致动器的运动。

本公开的又一方面涉及一种调节波峰焊机的可调波峰焊料喷嘴组装件的焊料波宽度的方法。在一个实施例中，该方法包括：将焊料传送到可调波峰焊料喷嘴组装件；用可调波峰焊料喷嘴组装件调节焊料波的宽度；以及在印刷电路板上进行波峰焊接操作。

该方法的实施例还可以包括：通过在贴近位置和隔开位置之间，相对于可调波峰焊料喷嘴组装件的第一曲面板移动可调波峰焊料喷嘴组装件的第二曲面板，来实现调节焊料波的宽度，在该贴近位置，第二曲面板接近第一曲面板，在该隔开位置，第二曲面板与第一曲面板隔开。第二曲面板的移动可以通过致动器组装件来实现，该致动器组装件被构造成移动与第二曲面板耦连的致动支撑框架。致动器可以耦连到控制器以控制致动器的运动。

附图说明

附图并非旨在按比例绘制。在附图中，各个图中示出的每个相同或几乎相同的部件由相同的附图标记表示。为了清楚起见，可能并非对每个附图中的每个部件都进行标记。在附图中：

图1是波峰焊机的透视图；

图2是波峰焊机的侧面立视图，其中外部封装被移去以显示波峰焊机的内部部件；

图3是波峰焊接台的示意性剖视图；

图4是波峰焊接台的分解透视图；

图5是波峰焊接台的可调喷嘴组装件的放大示意性剖视图；

图6是可调喷嘴组装件的分解透视图；以及

图7是波峰焊机的波峰焊接台的示意性剖视图，该波峰焊接台具有最小长度的可调喷嘴；

图8是具有最大长度的可调喷嘴的波峰焊接台的示意性剖视图；

图9是另一优选实施例的具有波峰焊接台的波峰焊机的透视图。

具体实施方式

本公开的应用不限于以下描述中阐述的或在附图中示出的部件的构造和布置的细节。本公开能够采用其他实施例，并能够以各种方式来实现或实施。此外，本文所使用的措辞和术语是用于描述的目的而不应当被视为限制性的。在本文所用的“包含(including)”、“包括(comprising)”、“具有(having)”、“含有(containing)”、“涉及(involving)”和其变体表示包含其后所列的项目和其等同物以及另外的项目。

如上所述，焊料停留时间是优化焊接特性的工艺参数，其可以包含印刷电路板(PCB)的尺寸、质量、形状、成分等。未经有效优化的焊接工艺可能导致焊接缺陷，从而导致PCB返工或报废。本公开的实施例可以涉及一种可调波峰焊料喷嘴组装件，该组装件沿着倾斜的PCB平面可调节以改变焊料接触长度。可调喷嘴组装件被构造成在不改变传送速度的情况下调节焊料停留时间。可调喷嘴组装件还被配置用于自动调节，由此使得计算机或其他计算机控制的装置能够控制波峰焊料的高度和宽度，从而在需要调节时不需要人工干预。

为了图示说明的目的，参考图1，现在将参考一般用10表示的波峰焊机来描述本公开的实施例，波峰焊机10用于在印刷电路板12上进行焊料应用。波峰焊机10是印刷电路板制造/装配线中的几台机器中的一个。如图所示，波峰焊机10包括适配于容纳机器的部件的壳体或框架14。这种布置使得传送机16传送要由波峰焊机10处理的印刷电路板。当进入波峰焊机10时，每个印刷电路板12沿传送机16沿着倾斜路径(例如，相对于水平面六度)行进通过隧道18以使印刷电路板适应于波峰焊接，隧道18包括通常用20表示的焊剂处理站和通常用22表示的预加热站。一旦已适应(即已加热)，印刷电路板12行进到通常用24表示的波峰焊接台以将焊料施加到印刷电路板上。控制器26被设置成以众所周知的方式使波峰焊机10的几个站的操作自动化，包括但不限于焊剂处理站20、预加热站22和波峰焊接台24。

参考图2，焊剂处理站20被构造成当印刷电路板在传送机16上行进通过波峰焊机10时向印刷电路板施加焊剂。预加热站包括几个预加热器(例如预加热器22a、22b和22c)，这些预加热器被设计成当印刷电路板沿着传送机16行进通过隧道18时递增地增加印刷电路板的温度，以使印刷电路板为波峰焊接过程进行准备。如下文更详细所示和所述，波峰焊接台24包括与焊料储存器流体连通的波峰焊料可调波峰焊料喷嘴组装件。在焊料储存器内设置有泵，以将熔融焊料从焊料储存器输送到波峰焊料可调波峰焊料喷嘴组装件。一旦已焊接，印刷电路板就通过传送机16离开波峰焊机10，到达生产线上提供的另一个站，例如拾取和放置(pick-and-place)机。

在一些实施例中，波峰焊机10还可以包括一般用28表示的焊剂管理系统，以从波峰焊机的隧道18中去除挥发性污染物。如图2所示，焊剂管理系统28位于预加热站22下方。在一个实施例中，如在图2中示意性示出，焊剂管理系统由壳体14支撑在波峰焊机内，并且与隧道18流体连通。焊剂管理系统28被构造成从隧道18接收被污染的气体，处理所述气体，并将清洁气体返回到隧道。焊剂管理系统28具体地被配置成从气体(尤其是惰性气氛)中去除挥发性污染物。

参考图3和图4，在一个实施例中，波峰焊接台24包括焊料池(solderpot)30，所述焊料池30限定了被构造成容纳熔融焊料的储存器32。在一个实施例中，焊料池30是盒形结构，其支撑波峰焊接台24的部件，波峰焊接台24包括在储存器32内具有两个腔室的流动导管34。流动导管34被设计成将加压熔融焊料输送到通常用36表示的可调波峰焊料喷嘴组装件的开口或喷嘴。如下文将更详细描述，可调波峰焊料喷嘴组装件36被构造成将熔融焊料引导至印刷电路板12的底部，并使焊料能够平滑地流回储存器32。具体而言，当进行波峰焊接操作时，可调波峰焊料喷嘴组装件36能够调节焊料波的高度和宽度。

波峰焊接台24还包括泵叶轮38，所述泵叶轮38位于流动导管34的第一腔室内，邻近在流动导管中设置的入口。泵叶轮38对储存器32中的熔融焊料加压，以将储存器中的熔融焊料竖直地泵送到可调波峰焊料喷嘴组装件36。在一个实施例中，泵叶轮38是离心泵，其尺寸适合于将熔融焊料泵送到可调波峰焊料喷嘴组装件36的喷嘴。可调波峰焊料喷嘴组装件36被构造成产生焊料波并且在处理期间优化停留时间，所述焊料波被提供来以下面描述的方式将部件附接在电路板12上。

可调波峰焊料喷嘴组装件36耦连到致动器40，以在波峰焊接操作期间调节喷嘴的宽度。致动器40通过致动器支撑框架42固定到焊料池30，致动器支撑框架42通过合适的紧固件(例如螺栓)固定到焊料池的侧壁。致动器支撑框架42可以另选地通过另一种方法(例如焊接)固定到焊料池30。如图所示，致动器40被固定到致动器支撑框架42，该致动器支撑框架42被构造成相对于焊料池30牢固地支撑致动器。致动器40位于可调波峰焊料喷嘴组装件36旁边并形成该组装件的部分，以通过连接杆44调节可调波峰焊料喷嘴组装件的喷嘴，所述连接杆44通过致动器块46耦连到致动器，从而提供运动以调节可调波峰焊料喷嘴组装件的喷嘴开口宽度。致动器块46将致动器40连接到连接杆44，以将运动从致动器传递到连接杆。在某些实施例中，致动器40包括为喷嘴开口宽度的调节提供运动的机电致动器。致动器40由计算机控制(由控制器26支持)的机器软件驱动，并且包含编码器，该编码器可以将位置指示传递给机器软件。

参考图5和图6，可调波峰焊料喷嘴组装件36包括喷嘴芯框架48，该喷嘴芯框架48具有基座框架，可调波峰焊料喷嘴组装件的所有部件都构建在该基座框架上。喷嘴芯框架48的基座框架也引导焊料流通过喷嘴喉部。可调波峰焊料喷嘴组装件36还包括负载曲面板50，其在喷嘴的负载侧用作焊料波形流形成板。在一个实施例中，负载曲面板50固定就位在喷嘴芯框架48上。可调波峰焊料喷嘴组装件36还包括卸载曲面板52，其在喷嘴的卸载侧用作焊料波形流形成板。卸载曲面板52被设计成平滑焊料波，并且可朝向和远离负载曲面板50移动以改变喷嘴的宽度，该宽度在本文中有时也称为喷嘴的“喉部宽度”。负载曲面板50和卸载曲面板52一起限定了本文所述的喷嘴。还提供了流动门54，以阻止焊料流从卸载曲面板52的下方逸出。

可调波峰焊料喷嘴组装件36还包括卸载支撑框架56，该卸载支撑框架56提供固定结构来支撑移动机构的部件以改变喷嘴的喉部宽度。卸载支撑框架56包括两个侧壁58、60以及在所述侧壁之间延伸的纵向支撑件62。移动机构包括固定到卸载支撑框架56并由卸载支撑框架56支撑的致动支撑框架64。具体地，移动机构包括两个V形槽块，各自用66表示，它们固定到卸载支撑框架56的相应侧壁58、60。每个V形槽块66被构造成接合一对V形轮，每个V形轮用68表示，从而使得致动支撑框架64能够相对于卸载支撑框架56移动。虽然在图5和图6中示出并描述了两个V形轮68，但是可以设置任意数量的V形轮，以使得卸载曲面板52能够相对于负载曲面板50相对移动。每个V形槽块66为成对的V形轮68提供对中和支撑。每对V形轮68通过轮支撑块70固定就位到致动支撑框架64。这种布置使得V形轮68抵靠着V形槽块66滚动，以提供致动支撑框架64的平滑移动，继而移动卸载曲面板52。

在一些实施例中，波峰焊接台24的可调波峰焊料喷嘴组装件36可以包括喷嘴板，该喷嘴板在某一位置处固定到喷嘴框架，在该位置喷嘴板保持与传送电路板12的传送系统16的六度平面平行的六度液态熔融焊料平面。喷嘴板被具体地配置成在整个焊料接触区域(例如，五英寸宽)产生均匀的平行波。在其他实施例中，可调波峰焊料喷嘴组装件36还包括浮渣箱，该浮渣箱固定到喷嘴框架，并被构造成当焊料返回储存器32时减少湍流，从而减少可能在储存器内形成的焊料球。可以提供一个或多个氮气管，以在波峰焊接过程中产生惰性气氛。

因此，喷嘴喉部的宽度通过致动器在控制器26的控制下相对于卸载支撑框架56移动致动支撑框架64和卸载曲面板52来调节。参考图7和图8，印刷电路板12被示出为在波峰焊接台24的可调波峰焊料喷嘴组装件36上行进，行进方向用A表示。如图7所示，电路板12在具有最小接触长度(在图7中标记为“L1”)的可调波峰焊料喷嘴组装件36上行进。在该位置，卸载曲面板52被定位成邻接并接近负载曲面板50，以产生相对窄的焊料波，有时也称为贴近位置。因此，电路板12在焊料波上的行进最小。如图8所示，电路板12在具有最大接触长度(在图8中标记为“L2”)的可调波峰焊料喷嘴组装件36上行进。在该位置，卸载曲面板52被定位成相对远离负载曲面板50，以产生相对宽的焊料波，有时也称为隔开位置。因此，电路板12在焊料波上的行进被最大化。

图9示出了通常用80表示的传统波峰焊机，其结构类似于波峰焊机10。如图所示，波峰焊机80包括通常用82表示的波峰焊接台，该波峰焊接台具有通常用84表示的可调波峰焊料喷嘴组装件，该可调波峰焊料喷嘴组装件被构造成产生两个独立的焊料波。如图所示，可调波峰焊料喷嘴组装件84包括产生第一焊料波的第一喷嘴组装件86和产生第二焊料波的第二喷嘴组装件88。

可调波峰焊料喷嘴组装件的实施例包括改变喷嘴开口宽度和行进量。例如，负载曲面板可以被构造成相对于静止的卸载曲面板移动。此外，致动器可以包括任何机械致动装置，例如但不限于机电致动器、气动致动器、液压致动器、驱动马达和丝杠组装件。负载曲面板和卸载曲面板的形状和尺寸也可以变化。运动机构的部件(包括V形轮的尺寸和形状)可以变化，或者V形轮和V形槽块可以替代。例如，可以用滑动机构代替V形轮和V形槽块。形成部件的材料也可以变化。

因此，虽然已描述了本公开的至少一个实施例的若干方面，但应理解，本领域的技术人员容易想到各种改动、修改和改进。这些改动、修改和改进旨在作为本公开的部分，并且旨在属于本公开的精神和范围内。因此，上述描述和附图仅是举例。

权利要求为。

Claims (20)

1.一种在印刷电路板上进行波峰焊接操作的波峰焊机，所述波峰焊机包括：

壳体；

耦连到所述壳体的传送机，所述传送机被构造成传送印刷电路板通过所述壳体；

耦连到所述壳体的波峰焊接台，所述波峰焊接台包括焊料储存器以及适配成产生焊料波的可调波峰焊料喷嘴组装件，所述可调波峰焊料喷嘴组装件具有一起限定喷嘴的第一曲面板和第二曲面板，所述第二曲面板可相对于所述第一曲面板在贴近位置和隔开位置之间移动，以调节所述喷嘴的宽度，在所述贴近位置，所述第二曲面板接近所述第一曲面板，在所述隔开位置，所述第二曲面板与所述第一曲面板隔开。

2.根据权利要求1所述的波峰焊机，其中，所述可调波峰焊料喷嘴组装件还包括被构造成固定地支撑所述第一曲面板的喷嘴芯框架以及被构造成可移动地支撑所述第二曲面板的卸载支撑框架。

3.根据权利要求2所述的波峰焊机，其中，所述可调波峰焊料喷嘴组装件还包括被构造成相对于所述卸载支撑框架移动的致动支撑框架，所述第二曲面板被固定到所述致动支撑框架。

4.根据权利要求3所述的波峰焊机，其中，所述可调波峰焊料喷嘴组装件还包括固定到所述致动支撑框架的V形轮以及固定到所述卸载支撑框架的V形槽块，所述V形轮容纳在所述V形槽块内以提供所述致动支撑框架相对于所述卸载支撑框架的相对运动。

5.根据权利要求3所述的波峰焊机，其中，所述可调波峰焊料喷嘴组装件还包括被构造成移动所述致动支撑框架的致动器组装件。

6.根据权利要求5所述的波峰焊机，其中，所述致动器组装件包括固定到所述储存器的致动器支撑件以及固定到所述致动器支撑件并由所述致动器支撑件支撑的致动器。

7.根据权利要求6所述的波峰焊机，其中，所述致动器组装件还包括固定到所述致动支撑框架并耦连到所述致动器的连接杆。

8.根据权利要求7所述的波峰焊机，其中，所述致动器耦连到控制器以控制所述致动器的运动。

9.一种波峰焊接台的可调波峰焊料喷嘴组装件，被构造成在印刷电路板上进行波峰焊接操作，所述可调波峰焊料喷嘴组装件包括：

一起限定喷嘴的第一曲面板和第二曲面板，所述第二曲面板可相对于所述第一曲面板在贴近位置和隔开位置之间移动，以调节所述喷嘴的宽度，在所述贴近位置，所述第二曲面板接近所述第一曲面板，在所述隔开位置，所述第二曲面板与所述第一曲面板隔开。

10.根据权利要求9所述的可调波峰焊料喷嘴组装件，还包括被构造成固定地支撑所述第一曲面板的喷嘴芯框架以及被构造成可移动地支撑所述第二曲面板的卸载支撑框架。

11.根据权利要求10所述的可调波峰焊料喷嘴组装件，还包括被构造成相对于所述卸载支撑框架移动的致动支撑框架，所述第二曲面板被固定到所述致动支撑框架。

12.根据权利要求11所述的可调波峰焊料喷嘴组装件，还包括固定到所述致动支撑框架的V形轮以及固定到所述卸载支撑框架的V形槽块，所述V形轮容纳在所述V形槽块内以提供所述致动支撑框架相对于所述卸载支撑框架的相对运动。

13.根据权利要求11所述的可调波峰焊料喷嘴组装件，还包括被构造成移动所述致动支撑框架的致动器组装件。

14.根据权利要求13所述的可调波峰焊料喷嘴组装件，其中，所述致动器组装件包括固定到所述储存器的致动器支撑件以及固定到所述致动器支撑件并由所述致动器支撑件支撑的致动器。

15.根据权利要求14所述的可调波峰焊料喷嘴组装件，其中，所述致动器组装件还包括固定到所述致动支撑框架并耦连到所述致动器的连接杆。

16.根据权利要求15所述的可调波峰焊料喷嘴组装件，其中，所述致动器耦接到控制器以控制所述致动器的运动。

17.一种调节波峰焊机的可调波峰焊料喷嘴组装件的焊料波宽度的方法，所述方法包括：

将焊料传送到可调波峰焊料喷嘴组装件；

用所述可调波峰焊料喷嘴组装件调节焊料波的宽度；以及

在印刷电路板上进行波峰焊接操作。

18.根据权利要求17所述的方法，其中，调节焊料波的宽度是通过在贴近位置和隔开位置之间，相对于所述可调波峰焊料喷嘴组装件的第一曲面板移动所述可调波峰焊料喷嘴组装件的第二曲面板实现，在所述贴近位置，所述第二曲面板接近所述第一曲面板，在所述隔开位置，所述第二曲面板与所述第一曲面板隔开。

19.根据权利要求18所述的方法，其中，所述第二曲面板的移动通过致动器组装件来实现，所述致动器组装件被构造成移动与所述第二曲面板耦连的致动支撑框架。

20.根据权利要求19所述的方法，其中，所述致动器耦连到控制器以控制所述致动器的运动。