CN110519935A - 具有预热器栓锁和密封机构的波钎焊机以及相关方法 - Google Patents

Abstract

一种波钎焊机(10)包括预热站(20)、波钎焊站(22)和将基底(12)通过通道传送的运送器(16)，所述通道穿过所述预热站(20)和所述波钎焊站(22)。所述通道具有大体上无氧的环境。所述预热站(20)包括预热器，所述预热器包括支撑框架组件以及由所述支撑框架组件支撑的加热器组件。所述加热器组件在操作位置与非操作位置之间可滑动地联接到所述支撑框架组件。所述预热器进一步包括设置在所述加热器组件与所述支撑框架组件之间的密封件。当所述加热器组件处于操作位置时所述密封件提供气密性密封以防止空气进入所述通道，从而保持所述通道内大体上无氧的环境。

Description

具有预热器栓锁和密封机构的波钎焊机以及相关方法

本申请是申请日为2014年11月19日、国际申请号为PCT/US2014/066283、国家申请号为201480078125.4、发明名称为“具有预热器栓锁和密封机构的波钎焊机以及相关方法”的发明专利申请的分案申请。

背景技术

1.技术领域

本申请总体上涉及通过采用波钎焊工艺(wave soldering process)来将电子部件表面安装到印刷电路板上，并且更具体地涉及一种栓锁和密封机构，所述栓锁和密封机构构造成确保在波钎焊工艺期间的无氧环境。

2.相关技术的讨论

在制造印刷电路板的时候，电子部件可以通过被称为“波钎焊”的工艺来安装到印刷电路板。在典型的波钎焊机中，印刷电路板通过运送器在倾斜路径上移动经过助熔站、预热站并且最终移动到波钎焊站。在波钎焊站，钎焊的波被向上喷出(通过泵)穿过波钎焊喷嘴并接触待钎焊的印刷电路板的某些部分。如在此使用的，术语“电路板”或“印刷电路板”，如在此使用的，包括包含例如晶片基底的任何类型的电子部件的基底组件。

波钎焊工艺最近通过将传统的锡铅强悍过渡成无铅材料而得到了提升。这些新的钎焊材料已经将工艺窗口减少至这样的程度：某些工艺现在需要在无氧环境中预热来防止在钎焊工艺之前钎焊接头上形成氧化物。先前的预热器组件缺乏向下铰接以为密封件减压并且移除预热器与密封件之间的接触的能力。先前的密封件通常用粘合剂或机械固定件来附接，并且因此不容易更换。

发明内容

本公开的一个实施例涉及一种波钎焊机，所述波钎焊机构造成在电子基底上执行波钎焊操作。在一个实施例中，波钎焊机包括构造成加热电子基底的预热站、构造成通过钎焊将电子部件附接到电子基底的波钎焊站以及运送器，所述运送器构造成将基底通过通道传送，所述通道穿过预热站和波钎焊站。通道具有大体上无氧的环境。预热站包括至少一个预热器，所述至少一个预热器包括支撑框架组件和加热器组件，所述加热器组件由形成通道的一部分的支撑框架组件支撑。加热器组件在操作位置与非操作位置之间可滑动地联接到支撑框架组件。预热器进一步包括至少一个密封件，所述至少一个密封件设置在加热器组件与支撑框架组件之间。当加热器组件处于操作位置时，所述至少一个密封件提供气密性密封以防止空气进入通道，从而保持通道内大体上无氧的环境。

波钎焊机的实施例进一步包括预热器的密封件保持器，所述预热器的密封件保持器构造成将至少一个密封件紧固到支撑框架组件。密封件保持器可以具有矩形形状并且大小设置成在其中容纳至少一个密封件。所述至少一个密封件可以具有三角形横截面。每个密封件保持器都可以包括基部部分和两个臂状部分，所述两个臂状部分在基部部分的相对两侧从基部向上延伸，其中所述臂状部分构造成接合所述至少一个密封件并且紧固所述至少一个密封件，以便所述至少一个密封件安置在基部部分上。所述至少一个密封件可由硅胶材料制成。预热器进一步可包含联接到加热器组件的栓锁以便将加热器组件可释放地紧固在操作位置从而压紧所述至少一个密封件。

本公开的另一个方面涉及一种波钎焊机，所述波钎焊机包括预热站、波钎焊站和运送器，所述预热站构造成将电子基底加热，所述波钎焊站构造成通过钎焊将电子部件附接到电子基底，运送器构造成将基底通过通道传送，所述通道穿过预热站和波钎焊站。在一个实施例中，预热站包括至少一个预热器，所述至少一个预热器包括支撑框架组件以及可滑动地联接到支撑框架组件的支撑托盘。支撑托盘可以在闭合位置与打开位置之间移动，在所述闭合位置支撑托盘滑动到支撑托盘框架组件中，在所述打开位置支撑托盘滑动出支撑框架组件。预热器进一步包括设置在支撑托盘中的加热器以及栓锁机构，所述栓锁机构构造成将支撑托盘可释放地紧固在闭合位置。

波钎焊机的实施例进一步可包含紧固到通道的支撑框架组件的枢转托架。支撑框架组件进一步可包含两个侧板，所述两个侧板的每个侧板都通过它的一端通过枢转销紧固到枢转托架。支撑框架组件进一步可包含紧固到侧板的栓锁和引导托架。预热器进一步可包含密封件，所述密封件设置在加热器与支撑框架组件之间，其中当支撑托盘处于其闭合位置时密封件被压紧。支撑框架组件进一步可包含两个抽屉滑轨，每个侧板设置有一个抽屉滑轨，所述两个抽屉滑轨构造成使支撑托盘能够在其闭合与打开位置之间滑动。栓锁机构可包括紧固到支撑框架组件的栓锁，其中所述栓锁机构被构造成可释放地紧固支撑托盘。所述支撑框架组件进一步可包括可释放地紧固到支撑框架组件的滑动抓挡件，其中所述滑动抓挡件构造成防止当支撑托盘移动到其打开位置时支撑托盘意外地滑出。

本公开的另一个方面涉及一种将通道相对于那种包含预热站、波钎焊站和运送器的波钎焊机内的预热器密封的方法，所述预热站包括至少一个预热器并且构造成将电子基底加热，所述波钎焊站构造成通过钎焊将电子部件附接到电子基底，所述运送器构造成将基底通过通道传送，所述通道穿过所述预热站和所述波钎焊站，其中通道具有大体上无氧的环境。在一个实施例中，所述方法包括：将至少一个密封件定位在预热器的加热器组件与支撑框架组件之间；以及通过保持器将所述至少一个密封件紧固到支撑框架组件，其中当加热器组件处于操作位置时所述至少一个密封件提供气密性密封以防止空气进入通道，从而保持通道内大体上无氧的环境。

所述方法的实施例进一步包括将加热器组件的支撑托盘可滑动地联接到预热器的支撑框架组件，其中支撑托盘构造成支撑电子加热器元件并且可以在闭合位置与打开位置之间移动，在所述闭合位置支撑托盘滑动到支撑框架组件中，在所述打开位置支撑托盘滑动出支撑框架组件。所述方法进一步可包含通过栓锁将支撑托盘紧固在闭合位置，所述栓锁机构联接到支撑托盘和支撑框架组件。所述方法进一步可包含引导支撑托盘在其闭合与打开位置之间移动。所述至少一个密封件可以具有三角形横截面。保持器可包括基部部分和两个臂状部分，所述两个臂状部分在基部部分的相对两侧从基部部分向上延伸，其中臂状部分构造成接合所述至少一个密封件并且将所述至少一个密封件紧固以便所述至少一个密封件安置在基部部分上。

附图说明

附图并非旨在是按比例绘制的。在附图中，在各种附图中示出的每个相同或者几乎相同的部件用相同的附图标记表示。为了清楚起见，不是每个部件都会标记在每个附图中。在附图中：

图1是波钎焊机的立体图；

图2是波钎焊机的侧视图，其中移除了外封装部分以便露出所述波钎焊机的内部部件，所述波钎焊机包括多个预热器组件；

图3是本公开的实施例的预热器组件的立体图；

图4是预热器组件的分解立体图；

图5是预热器组件的密封部件的分解立体图；

图6A和6B是预热器组件的密封件和密封件保持器的放大图；

图7是预热器组件的立体图，其中预热器组件的栓锁示出为处于未锁定或脱开位置；

图8是预热器组件的立体图，其中预热器组件的滑动抓挡件处于从侧板的缩回位置，其中预热器组件的支撑托盘示出为处于打开位置；

图9是预热器组件的端视图，其中预热器组件的栓锁示出为处于锁定或接合位置；

图10是预热器组件的端视图，其中预热器组件的栓锁示出为处于未锁定位置；

图11是预热器组件的端视图，其中预热器组件的支撑托盘示出为处于打开位置，以及

图12是预热器组件的支撑托盘和电子加热器的立体图。

具体实施方式

仅为了说明目的且不限制主要部分，本公开将不参考附图标记进行详细地描述。本公开并不限于在此申请的下文的说明书中阐述或附图中阐明的构造详图和部件安排。本公开所阐述的原则能够包括其他实施例并且能够以多种方式方法实践或执行。同样，本文中所使用的措辞和术语是为了说明的目的而不应被视为限制。“包括”、“包含”、“具有”、“载有”、“含有”以及其变形的使用意图涵盖其后列出的项目和其等同物以及补充项目。

波钎焊机通常被设计成包含一系列预加热器，所述预加热器用于这样的目的：在印刷电路板(“PCB”)接触熔化的焊浴前加热印刷电路板。某些工艺要求这种加热在无氧环境下完成。对于这些工艺，预加热器必须相对于由印刷电路板穿过的运送器通道密封，以不允许外部空气的渗入。本公开实施例的预加热器组件包含独特的栓锁，所述栓锁使得预加热器可容易地从运送器通道滑出以进行维护活动。预加热器组件进一步包含这样的密封方法：所述密封方法允许当他们到达使用寿命终点时气体密封件可被容易地替换。

为了说明目的，并且参照图1，现将参照总体上指示为10的波钎焊机来描述本公开的实施例，所述波钎焊机用于将钎焊施加到在此可被称为电子基底的印刷电路板12上。波钎焊机10是印刷电路板制造/组装线的多种机器中的一种。如图所示，波钎焊机10包括壳体14，所述壳体14适于容纳机器的部件。布置成使得运送器16输送将由波钎焊机10处理的印刷电路板。在进入波钎焊机10之后，每个印刷电路板12沿着倾斜路径(所述倾斜路径沿着运送器16)移动穿过通道18，通道18包括总体上指示为20的助熔站以及总体上指示为22的预热站来调整印刷电路板以便进行波钎焊。一旦调整(即，加热)完毕，印刷电路板12就移动到总体上指示位24的波钎焊站，以便施加钎焊材料到印刷电路板。以公知的方式设置了控制器26以便使波钎焊机10的多个站——包括但不限于助熔站20、预热站22和波钎焊接站24自动地操作。

参照图2，助熔站20被构造成当印刷电路板在运送器16上移动通过波钎焊机10的时候将熔剂施加到印刷电路板。预热站22包括多个预热器，所述多个预热器设计成当印刷电路板沿着运送器16移动通过通道18的时候逐渐地增加印刷电路板的温度，以便使印刷电路板为波钎焊工艺做好准备。如图所示，波钎焊站24包括波钎焊喷嘴，所述波钎焊喷嘴与钎焊材料的容器24a流体连通。在容器内设置有泵以便将熔化的钎焊材料从容器传送到波钎焊喷嘴。一旦钎焊完毕，印刷电路板经由运送器16退出波钎焊机10到达制造线中设置的另一个站-例如拾取放置机。在某些实施例中，波钎焊机10可进一步构造成包括熔剂管理系统以便从波钎焊机的通道18移除易挥发污染物。

参照图3，预热站22的预热组件或者预热器总体上指示为30。如上面描述的，在一个实施例中，预热站22包括3个预热器30，所述3个预热器30可以构造成随着印刷电路板12移动通过通道18以在印刷电路板上执行波钎焊操作进行准备的时候而逐渐地增加印刷电路板12的温度。应当理解的是，应当理解的是，预热站22可以构造成采用任何数量的预热器并且仍将落入本公开的范围内。在某个实施例中，预热器30包括总体上指示为32的支撑框架组件以及总体上指示为34的加热器组件，所述加热器组件设置在支撑框架组件中并且由上述支撑框架组件支撑。如图所示，预热器30的支撑框架组件32包括盖36，所述盖36通过每个都指示为40的4个栓锁可释放地联接到支撑框架组件32的顶部盖框架38，所述4个栓锁设置在盖的转角处。预热器30进一步包括底部盖框架39，所述底部盖框架39以类似于顶部盖38的方式构造。盖36可以在闭合或关闭位置与打开或移除位置之间移动，在所述闭合或关闭位置盖通过栓锁40被紧固到顶部盖框架38以便密封加热器组件34并且防止触及预热器30的内部，在所述打开或移除位置盖从顶部盖框架移除以便能够触及预热器。在一个实施例中，盖36相对于顶部盖框架38密封以便防止氧化气体进入通道18。布置成使得盖36处于其在顶部盖框架38上的闭合位置时，盖和顶部盖框架形成通道的顶部，当印刷电路板朝向波钎焊站24穿过波钎焊机10的时候所述通道在各个方向上包住印刷电路板12。当顶部用盖36并且底部用加热器组件34覆盖时，通道18形成腔室以便当喷射氮时形成无氧环境。如上面陈述的，盖36使得能够从通道18上方触及加热器组件34。

参照图4预热器30的加热器组件34进一步包括支撑托盘42，所述支撑托盘42可滑动地联接到支撑框架组件32。如图所示，支撑托盘42大小和形状设置成将电子加热元件44容纳在所述支撑托盘内。支撑托盘42包括矩形框架46和前壁48，所述矩形框架46构造成容纳电子加热器元件44，所述前壁48定位在所述矩形框架的前部。支撑托盘42可以在支撑框架组件32内在闭合、操作位置与打开、非操作位置之间移动，在所述闭合、操作位置支撑托盘滑动到支撑框架组件中，在所述打开、非操作位置支撑托盘滑动出支撑框架组件。支撑托盘42被设置为使得能够轻易地触及电子加热器元件44以便维护和更换。支撑框架组件32包括枢转托架50，所述枢转托架50紧固到运送器16的后轨道52并且定位在通道18的后面，以便当支撑托盘处于其闭合位置时接合支撑托盘42的矩形框架46的后侧。

支撑框架组件32进一步包括两个侧板54、56，所述两个侧板54、56在支撑托盘42的每侧设置一个。如图4中最清楚地示出的，每个侧板54、56中的一端通过枢转销58紧固到枢转托架50。支撑框架组件32进一步包括栓锁和引导托架60，所述栓锁和引导托架60紧固到运送器16的前轨道62并且联接到侧板54、56的另一端并且在支撑托盘42的前壁48上方定位在通道18的前面。每个侧板54、56都通过引导销64枢转地紧固到栓锁和引导托架60，所述引导销64容纳在长形槽缝66内，所述长形槽缝66设置在所述侧板中。布置成使得侧板54、56能够在预热器30的前面枢转以便使支撑托盘42能够移动到其打开位置。支撑框架组件32进一步包括两个抽屉滑轨68、70，每个侧板54、56设置有一个抽屉滑轨68、70，所述两个抽屉滑轨68、70紧固到它们相应的滑动板。抽屉滑轨68、70构造成使支撑托盘42能够在其闭合与打开位置之间滑动。顶部盖框架38和底部盖框架39安装在后和前轨道52、62上，在所述后和前轨道52、62中盖框架和轨道围绕运送器16并且形成通道18，所述通道18形成无氧氛围的屏障。

支撑框架组件32进一步包括栓锁机构，所述栓锁机构构造成将支撑托盘42可释放地紧固在闭合位置。在该位置，预热器可以操作来提供热量到在运送器上移动穿过通道18的印刷电路板。在一个实施例中，栓锁机构包括紧固到栓锁和引导托架60的栓锁72，所述栓锁构造成可释放地接合和紧固独立轨道74上形成的边缘。独立轨道74机械地固定到侧板54、56并且提供形成的边缘74，栓锁72接合所述形成的边缘74。支撑框架组件32进一步包括滑动抓挡件76，所述滑动抓挡件76可释放地紧固到侧板中的一个(例如，侧板56)以便防止当组件以下面描述的方式向下枢转的时候支撑托盘42意外地滑动出。

另外参照图5、6A和6B，预热器30进一步包括设置在盖36与顶部盖框架38之间的密封件78。密封件78定位成当盖36处于闭合位置时提供气密性密封，以便防止空气进入通道18从而保持了大体上无氧环境。在示出的实施例中，通过密封件保持器80将密封件78在顶部盖框架38上保持在适当位置，所述密封件保持器80构造成将密封件紧固到顶部盖框架38。在其他实施例中，密封件保持器80可被紧固到盖36而非顶部盖框架38。类似地，另一个密封件78设置在底部盖框架39与电子加热器元件44之间。通过另一个密封件保持器80将该第二密封件78在底部盖框架39上保持在适当位置，所述另一个密封件保持器80构造成将密封件紧固到底部盖框架39。应当理解的是，密封件保持器80可被紧固到电子加热器元件44而非底部盖框架39。如图5所示，密封件保持器80具有矩形形状，并且大小设置成在其中容纳密封件78。在某些实施例中，密封件保持器80可由单独部件或部分构造成。

如图6B中最清楚地示出的，密封件78具有三角形横截面。然而，还可以采用适于提供紧密封的其他形状。每个密封件保持器80包括基部部分82和两个臂状部分84、86，所述两个臂状部分84、86在所述基部部分的相对两侧从所述基部部分向上延伸。密封件保持器80的臂状部分84、86构造成接合密封件78并且紧固密封件以便密封件安置在密封件保持器的基部部分82上。在一个实施例中，密封件78由硅胶材料制成；然而，也可以选择其他合适材料。密封件保持器80构造成在不需要粘合剂或固定件的情况下紧固密封件78。

参照图7，当预热器30处于操作位置时，支撑托盘42处于闭合位置，使用栓锁72使支撑托盘保持在闭合位置。盖36通过栓锁40紧固到顶部盖框架38。为了将支撑托盘42移动到打开位置，释放栓锁72，从而允许组件的侧板54、56围绕枢转销58向下枢转直到侧板中的槽缝66在引导销64上降至最低点。

接下来参照图8，滑动抓挡件76随后从侧板56缩回并且允许预热器支撑托盘42滑动出维持位置。在抽屉滑轨68、70的帮助下，支撑托盘42从支撑框架组件32容易地滑出。

参照图9，图示了预热器30的端视图。在该锁闭位置，预热器30的加热器组件34将空气密封件78压紧以便形成对底部盖框架39的紧密封。在该位置，通道18是气密性的以便当印刷电路板12移动穿过波钎焊机10的时候保持贯穿通道的惰性气氛。

参照图10，示出了预热器30的端视图，其中侧板54、56处于当栓锁72释放时的向下枢转状态。如图所示，加热器组件34的电子加热器元件44不再与空气密封件78接触，从而允许支撑托盘42和电子加热器元件单元滑动出而不会损坏密封件。

参照图11，示出了预热器30的端视图，其中预热器支撑托盘42滑动出来暴露电子加热器元件44以便于维护和/或更换。图12示出了支撑托盘42，其中电子加热器元件44设置在所述支撑托盘中。

预热器的实施例可进一步包括修改栓锁、保持器大小和材料以及密封件大小和材料。应当示出的是，用于波钎焊预热器的栓锁系统能够使维护变得容易，同时仍然提供密封方法来保持无氧环境。另外，栓锁系统改进了密封方法，使得密封件(一旦劣化)更换时容易地移除和更换密封件。

因此，应当观察到的是本公开的实施例的预热器降低了维护的停机时间，而对于印刷电路板的制造商来说维护的停机时间原本可能是成本极高的。这种预热器通过提供快速和高效的方法来滑出预热器以便维护程序以及更换空气密封件，极大地降低了这种停机时间的长度。

虽然已经如前文记载的那样描述了本公开的至少一个实施例的多个方面，但是应当理解的是，各种变化、改型和改进将会被本领域技术人员容易地想到。这些变化、改型和改变旨在是本公开的一部分，并且旨在落入本公开的精神和范围内。因此，前面的描述和附图仅仅作为示例。

Claims (8)

1.一种构造成在电子基底上执行波钎焊操作的波钎焊机，所述波钎焊机包括：

预热站，所述预热站构造成将所述电子基底加热；

波钎焊站，所述波钎焊站构造成通过钎焊将电子部件附接到所述电子基底；以及

运送器，所述运送器构造成将基底传送通过通道，所述通道穿过所述预热站和所述波钎焊站，

其中，所述预热站包括至少一个预热器，所述至少一个预热器包括：

支撑框架组件，

支撑托盘，所述支撑托盘可滑动地联接到所述支撑框架组件，所述支撑托盘可以在闭合位置与打开位置之间移动，在所述闭合位置，所述支撑托盘滑动到所述支撑框架组件中，在所述打开位置，所述支撑托盘滑动出所述支撑框架组件，

加热器，所述加热器设置在所述支撑托盘中，以及

栓锁机构，所述栓锁机构构造成将所述支撑托盘可释放地紧固在所述闭合位置。

2.根据权利要求1所述的波钎焊机，其中所述支撑框架组件包括紧固到所述通道的枢转托架。

3.根据权利要求2所述的波钎焊机，其中所述支撑框架组件进一步包括两个侧板，每个侧板都在其一端通过枢转销被紧固到所述枢转托架。

4.根据权利要求3所述的波钎焊机，其中所述支撑框架组件进一步包括紧固到侧板的栓锁和引导托架。

5.根据权利要求4所述的波钎焊机，其中所述预热器进一步包括设置在所述加热器与所述支撑框架组件之间的密封件，当所述支撑托盘处于其闭合位置时，所述密封件被压紧。

6.根据权利要求4所述的波钎焊机，其中所述支撑框架组件进一步包括两个抽屉滑轨，针对每个侧板设置有一个抽屉滑轨，所述两个抽屉滑轨构造成使所述支撑托盘能够在其闭合位置与打开位置之间滑动。

7.根据权利要求1所述的波钎焊机，其中所述栓锁机构包括紧固到所述支撑框架组件的栓锁，所述栓锁机构构造成可释放地紧固所述支撑托盘。

8.根据权利要求1所述的波钎焊机，其中所述支撑框架组件进一步包括可释放地紧固到所述支撑框架组件的滑动抓挡件，所述滑动抓挡件构造成当所述支撑托盘移动到其打开位置时防止所述支撑托盘意外地滑出。