CN1112352A - 在温控的非氧化气氛中波峰焊接印刷电路板元件的工艺 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种有惰性气体气氛注入波峰焊接 机的波峰焊接工艺，所述惰性气体气氛温度可控。具 体地说，在注入机器中以前，例如在预热区中，气氛可 在相同或不同温度下被加热。气氛也可(例如在冷却 区中)被冷却或在环境温度下被注入。可使用各种气 氛(区与区间相似或不同)。气氛和印刷电路板间热 传递的热效率被大大提高，这意味着焊接缺陷变少， 元件密度增大，能耗和惰性气体流率下降。

Description

本发明涉及把元件波峰焊接在印刷电路板上的工艺，其中，在将大致非氧化性的气氛注入波峰焊接机前和/或注入过程中，对气氛温度予以控制以提高从气氛到印刷电路板的热传递的热效率。

工业中引入波峰焊接机自动将元件焊接在印刷电路板上已经很长时间了，以前焊接操作是手工进行的。普通波峰焊接机包括至少一个预热印刷电路板的预热区，至少一个通过用装在焊料槽中熔融的焊料涂覆印刷电路板底面将元件焊接到印刷板上的焊接区，和至少一个使焊料固化的冷却区。这个焊接过程（或涂覆过程）通常在有用来改善印刷电路板底面金属表面（其需要连接或涂覆）润湿的助焊剂存在的情况下进行。助焊剂通常是腐蚀性的，波峰焊接操作后必须清除过多的或剩余助焊剂。

已经提出了低残余不需清除助焊剂或无助焊剂工艺，在那里可实现大致无氧气氛（如氮气）下的波峰焊接过程而没有标准助焊剂引起的不便。

美国专利3705547公开了最早的波峰焊接工艺中的一种，其包括注入惰性气体以防止印刷电路板金属表面氧化。

美国专利4538757公开一种在包括氮气和氢气的还原性气氛下且在焊接机的入口和出口有氮气幕防止气体与周围空气交换的波峰焊接工艺。

美国专利4606493公开一种焊接印刷电路板的方法和装置，其是在惰性气体气氛下以防止焊接过程中产生的热量造成电连接点（通常为涂镀铅-锡的铜）氧化并减少电路导线中出现热应力缺陷。为此，将惰性气体通过狭隙注入以提供多个冲击印刷电路板底面的高速气流。作为工作的条件，惰性气体气流的温度约为焊料槽中熔融焊料温度（600℃）的两倍。

美国专利4646958公开一种在包括氧气和硅烷或氢气和烷乙硅的气氛下、在少助焊剂或无助焊剂系统中实现的回流焊（Sdder    roflovo）或焊料修整（Soler  chip）工艺。

美国专利4821947公开一种不用助焊剂将熔融金属涂覆在形成表面的金属上的工艺。该工艺在温度足够低（以避免损伤构成表面的金属）的惰性气氛中实现，其中对与构成表面的金属相邻的部件（如元件）没有损伤。

美国专利507158公开一种用于接合/涂覆操作的工艺，其在受控的氧化气氛中进行，氧化气氛具有的氧化能力大于氧化构成用于接合或涂覆的填充材料的金属所需的氧化能力，但小于空气的氧化性。对波峰焊接工艺，惰性气体气氛中氧气含量至少为10ppm，最好至少有500ppm。

美国专利5121875公开一种用于波峰焊接机的短罩，（short  hood），其中对印刷电路板的预热在空气中进行。在这个工艺中，采用不需清除的助焊剂，推荐在焊料槽处氧气含量少于5%。

美国专利4921156公开一种设备，其具有焊料室，包括向所述焊料室中注入保护性气体气氛的装置和向下插入到熔融金属焊料槽的密封侧缘装置（skirt  means）。保护性气体气氛最好由氮气和（可能的话）一些还原剂构成。

美国专利4746289公开一种在层流状态的非反应性气氛中处理元器件的工艺。

波峰焊接工艺的新进展公开在美国专利5203489和5240169中。用这种波峰焊接工艺，可在焊接前将表面安装元件安装在印刷板的底面上。该新技术有两个主要优点。一是允许每平方英寸有更多元件被放在电路板底面上。第二是消除了与通孔成分有关的缺陷和顶面边缘不足和通路筒内有空隙。由于这些新元件比其所代替的传统通孔元件小许多，因而其所能耐受的热冲击也大大减小。对这样的元件通常最大斜线温度（ramp  temper  ature）为2℃/s。故此，必须降低标准波峰焊接机的预热温度以免损伤元件，但这样做，可能会使通孔元件达不到适当的温度，从而增加缺陷率。

在一般的生产条件下，电路板可包含引线通孔（PTH）元件以及表面安装安装（SMT）元件。这种电路板叫混合技术板。PTH元件在大小、数量以反材料（如散热片由金属制成，连接器由塑料制成）上可以有很大变化。相比之下数量很少的SMT元件就非常小。混合技术的问题在于温度差异会增加缺陷率。这些缺陷主要表现为两类。第一是SMT元件的过热，第二是PTH元件欠热，从而使焊接不充分。由于混合技术板在工业中占主导地位，因而有必要解决电路板上的大温差问题。

此外，还存在在一连续过程中相同焊接机中所焊接电路板组件类型不同的问题。当在与具有相对较重元件的大电路板相同的工艺线上焊接具有相对较轻元件的小电路板时，存在要保持对两种电路板都合适的温度分布图的问题。一种解决办法是用多个温度分布图，但这个方法将降低机器的生产量，从而增加单位成本。另一种解决办法是采用相同的温度分布。这个解决办法有增加缺陷率的缺点。

当更多的装配机用不同的电路板类型和元件种类时，这个问题将变得更为严重。因而，需要一个允许电路板和元件种类变化而又不为生产量牺牲质量的解决办法。

此外，由于提高加工产品的数目，每个产品所需的装配时间将增加，从而会降低机器的生产量。这样会进一步提高产品成本。

用波峰焊接机在印刷电路板上焊接元件（无论是用通孔元件或SMT元件）的目标之一是实现一致的高质量焊接点。焊接点质量更好意味着焊接点更加均匀以减少印刷电路板上元件的电气连接缺陷。这可通过避免焊料空白，通孔元件筒中焊料的空隙、和顶面边缘不足来实现。上面公开的有关通孔元件波峰焊接的所有不同工艺在焊点质量上仍然没有完全令人满意，在工业上仍有必要改进波峰焊接工艺以实现更好的焊接质量。

本发明工艺的目的是通过控制输入气体的温度提高从环境气氛到印刷电路板热传递的热效率以改善焊接点的质量。根据本发明的一个实施例所述，注入到波峰焊接机中大致非氧化性的气体在机器的某些区域被预热（如预热区）。并在机器另外的区域（如冷却区和/或波峰区）中被冷却到环境温度。

当将大致非氧化性的高温气体注入到一定区域（如至少一个波峰焊接机预热区）中时，根据本发明所述的工艺采用层流强制对流（其最好大致与印刷电路板垂直）和辐射来加热印刷电路板，而与此相反，从前的技术采用的是自由对流，有时结合辐射。术语层流强制对流意指每个分布区雷诺数在500到2500之间的流动。在入口区有时可能需要较高的雷诺数以促进更多的热传递。

预热注入到波峰焊接机中的气体的目的之一是降低印刷电路板接触熔融的焊料时印刷电路板和焊料槽间的温度梯度。如果焊接波峰区的温度梯度尽可能小，熔融焊料便有足够时间浸入包括透过印刷电路板的通孔不的不同区域，并在被固化前充满所有区域和孔，但当印刷电路板温度太低时，熔融焊料将会立即凝固，焊接点的质量就会变差，这样将增加波峰焊接步骤后质量控制步骤拒收的电路数。

根据本发明所述，已经发现波峰焊接机进入焊料槽的区域尤其是印刷电路板周围的气氛应保持层流状态且其温度应控制在20℃到250℃（最好是80℃到200℃）之间以提高焊接点的质量。然而，为避免损伤印刷电路板，根据本发明一个实施例所述，建议一完成焊接步骤就冷却印刷电路板，焊接步骤的完成通常在熔融焊料与焊料槽上方的印刷电路板的接触结束后不久。为完成冷却步骤，建议注入温度低于在预热区或焊接区注入的气氛温度的气氛。

本发明还涉及用来在波峰焊接机中提供大体非氧化性气氛的工艺，其中通孔元件和SMT元件（或两者）都通过液态焊料（其还要固化以将元件电连接并机械保持在印刷电路板上）与印刷电路板电气及机械连接，所述机器包括至少一个预热印刷电路板的预热区，至少一个将元件焊接到电路板上的焊接区和至少一个冷却和固化焊料的冷却区，其中所述大体非氧化性的气氛的温度在将其注入到所述焊接机中前和/或注入过程中被控制以提高从气氛到印刷电路板间热传递的热效率。

该温度受控、大体上非氧化性的气氛可被注入到波峰焊接机的至少一个区域中，最好是所述波峰焊接机的所有区域中。

根据本发明-最佳实施例所述，大体非氧化性气氛的温度高于环境温度，被注入到波峰焊接机的至少一个预热区中。

根据另一实施例，大体非氧化性气氛的温度低于或等于环境温度，被注入到波峰焊接机的至少一个冷却区中。

根据本发明另一方面所述，注入到波峰焊接机不同区域中的大致非氧化性气氛的温度可以彼此不同，但最好大致相同。类似地，注入到波峰焊接机不同区域中的大致非氧化性气氛的成分可以彼此不同，也可完全相同。

根据本发明又一实施例所述，大致非氧化性气氛被注入到包括至少两个预热区的波峰焊接机中，注入到不同预热区的气氛的温度彼此不同。

根据本发明一最佳实施例所述，温度受控的大致非氧化性气氛的温度保持在一预置值，该预置值对不同区相同或不同。通常，该预置值对波峰焊接机所有要求加热的气氛的区域都相同。通常按照工艺温度分布来选择该预置温度值，如图2例示。

根据本发明所述，印刷电路板的温度被逐渐提高，在焊接区达到最大值，然后再逐渐被降低。

预热的气体气氛可注入到印刷电路板的顶面或印刷电路板底面上，或两面上，取决于印刷电路板的需要，即组件质量和组件质量的分布。（本发明的一个优点是不再需要另外有被散热片覆盖的元件的电路板的小元件安装以后要被操作者除去的附加散热片）。当预热气体仅注入到印刷电路板的一面时，可在另一面也提供一些加热装置以加热环境气氛，从而更快更平稳地加热印刷电路板，或者注入大致非氧化性气氛（如大致在环境温度下），或者甚至不对该面进行预热并且不向该面注入气体。

根据本发明另一最佳实施例所述，通过注入集气室中的层流惰性气体来产生预热气体气氛，所述集气室包括有孔底板，加热装置和气体注入装置，其彼此相关以便加热装置通过对流加热气体，集气室内加热的气体的压力稍高于所述气室外边气体气氛的压力，于是加热气体分层流过增压室有孔室壁的开口。开口的选择使得层流的雷诺数保持在500到2500之间，这一点可通过采用每个区约60个直径在0.2mm到0.4mm之间的孔来实现。

根据本发明另一实施例所述，预热的气体气氛通过注入充气室中的层流惰性气体产生，所述充气室包括一底部有孔壁，与有孔壁结合在一起的加热装置和与加热装置密切相关以使气体至少部分地通过有孔壁加热的气体注入装置，充气室内部气体环境的压力大于充气室外部气体环境的压力，于是加热的气体分层流过增压室有孔壁的开口。

根据本发明最佳实施例所述，集气室从上至下在大致平行的平面中包括集气室的顶壁、加热装置、气体注入装置和有孔壁。加热装置是（例如）通常用在加热炉中的加热调节器。气体注入装置最好是以管道或集合管的形式至少排布在集气室三面，该集合管配有用于惰性气体在集气室中扩散（第一级扩散）的孔，所述孔排布在所述集合管上半部，最好位于所述集合管平行指向有孔壁的直径上。然而，当加热装置与集气室的底部有孔壁集成在一起时，可在任何方向注入氮气。

根据本发明的一个最佳实施例所述，大致非氧化性的气氛为含氧少于3%的氮气，氧气含量少于1000ppm更好，最好少于10ppm。为避免在焊料槽范围内形成浮渣，各种实验表明波焊区中焊料槽范围内形成浮渣，各种实验表明波焊区中氮气的氧气含量应少于10ppm，最好在5ppm左右。要保持注入到波峰焊接机中氮气的纯度，最好是有好隔离的区，各区由帘幕、气幕等相互分隔开。然而，由于氮气（或惰性气体）中氧气含量在预热区和/或冷却区不如在焊接区那样重要，所以在预热区（或至少其中的一些）和/或冷却区（或至少其中一些）可以有含氧超过10ppm的氮气。这一点在几个波峰焊接机彼此靠近或位于同一车间，有共同的氮气或惰性气体源时尤其便利。在这些情况下，可在波峰焊接区中注入纯净的或大致纯净的氮气（通常的含氧少于1ppm），氮气来自大液氮容器，而其余纯度较低的氮气由薄膜式发生器或压力摆动吸附发生器（PSA）提供。

当然，对同时使用10台波峰焊接机的很大的车间，也可至少使这些机器的焊接区与一现场的氮气车间（如现场低温氮气车间）相连。

图1是包含不同氮气注入集合管和预热装置的机器剖面的前视图。

图2是整波峰焊接机内温度分布的图示。

图3给出的是没有加热装置的集气室中气体注入装置的实施例。

图4给出的是用于将预热的惰性气体气氛注入波峰焊接机的气体集气室的总体图。

图5给出的是温差随由辐射和强制层流对流供热的时间的变化曲线。

图6例示强制层流对流的优点。

图1给出的是能够实现根据本发明所述的工艺，包括两预热区A和B、焊接区C及冷却区D的波峰焊接机的示意图（侧视图）。电路板在波峰焊接传送带23上被输送，通过入口幕4进入预热区A。第一预热区A（及其它区）完全包围传送带以保证受控气氛屏蔽穿过它的电路板。第一预热区A包括具有如图4所示的气体集合管1的顶部覆盖层3和底部覆盖层6，所述管道靠近表层3和6各自的壁。加热的顶层线圈2和底层线圈5装在气体集合管和使电路板上方和下方受控气氛扩散的气体扩散有孔板之间。

第二预热区B大致与第一预热A相似，具有顶部覆盖层11，底部覆盖层13，顶层和底层加热线圈10、12，气体扩散集合管9（顶部和底部）和气体扩散板14（顶部和底部）。A和B间有一幕系统8，与入口幕系统4相似。

隔离第二预热区B和焊接区C的焊接区幕系统15（幕系统实际上阻止了空气进入这些不同区域）：其由平行的竖直幕构成，其中每一个由分离的，平行、几乎彼此密封接触的镶条构成。

焊接区C包括焊接区覆盖18，其基本上覆盖了焊料槽22中熔融焊料暴露于空气的所有区域。在两水平波峰焊接传送带底部和焊料浴槽之间装有焊料槽密封圈20（其包含焊接波峰31）以阻止焊料浴槽上方的空气进入。

焊接区覆盖层18也包括焊接区气体扩散集合管16，其沿覆盖层18的竖直器壁四处延伸且紧靠该壁。为在焊接操作过程中提供直观控制，覆盖层18有一焊接区窗口17，焊接区气体扩散板19从外壁水平延伸一小段距离然后再向上到覆盖层18的顶壁（其与窗口17的面水平），于是所述气体扩散板就将气体扩散集合管16包围起来。

出口幕系统21装在焊接区C的出口到冷却区D以防止空气进入。冷却区D也包括分别带有顶部气体扩散集合管25和底部气体扩散集合管26，顶部和底部气体扩散有孔板27和28的顶部覆盖层29和底部覆盖层30。焊接区C和冷却区D都不包括加热装置，因为焊接区通过由熔融焊料传递给受控气氛的热量保持高温，而冷却区提供一些绕集合管25、26流通并通过板27和28扩散的冷却气体以冷却电路板并使其达到不会再被周围空气氧化（或快速氧化）的温度。

图2给出沿波峰焊接机罩系统（如图1所示）的温度分布曲线，但在本例中包括三个预热区（而不是图1所示的两个）、一个波峰焊接区和一个冷却区。

流率为100scfh（每小时标准立方尺数）的氮气（此处用作流过集合管气体扩散器的惰性气体），通过气体集合管注入第一预热区，由顶部覆盖层（和底部覆盖层，如果需要）中的加热线圈辐射加热，然后在经过扩散器板（其被加热线圈加热）的小孔时由传导加热。流率为2000scfh的与第一预热区所用气体相同的气体（或不同的惰性气体，通常其中有更少的氧气，如果第一种所用的气体为“不纯”的氮气，即具有1%到3%氧气的氮气）以相同的方式被注入到第二预热区，然后流率为700scfh被注入到第三区（相同纯度或氧气更少）。增大流率意味着提高气氛与从系统入口行进到波峰区的电路板间的热传递，然后逐渐提高电路板和电路板所带元件外部的温度。于是，甚至在惰性气体（其在整个工艺中保持层流或大致层流）流率降到400scfh时，由于焊料槽的焊接区温度在300℃左右，热传递现象仍然继续。

在本例中冷却步骤采用注入到冷却区的气体扩散器中流率为零的氮气进行。然而，惰性气体从第三预热区和波峰区流过冷却区，通过冷却区的幕流出系统。

图3a和b给出整个焊料槽系统所用的气体扩散器系统，其包括集气盖101，矩形并环绕可观察焊料浴槽的窗口103的管状集合管102。

集合管102包括规则间隔的小孔100（分别在图中矩形集合管的顶面的底面）。矩形集合管102包括T形气体入口104。

图3a给出气体扩散器系统的顶视图，而图3b给出相同扩散器系统的底视图。在图3b中，扩散器板105覆盖集合管102，密封包围窗口103，气体从集合管的小孔流出，然后只流过有孔扩散器板105的小孔106。当集气室中装有加热装置时（如图4所示），惰性气体在流经扩散器板105的小孔（如106）时也就被加热。

预热区的气体扩散器系统与图3a和b所揭示的系统相似（除了通常在盖子101的顶部没有窗口以外），这样就可以有几乎覆盖盖子的整个表面且包括通常在板的表面上规则间隔的小孔的连续、通常大致扁平的扩散器板105。如果需要具有最佳流谱的气流，可提供不同大小和不同图形的小孔。

图4是用作如图1所示的机器中预热区的顶部和/或底部集气室的集气室总图。集气室208（其为具有平坦器壁的长方体的箱子，除有孔的底面室壁204外）从顶到底包括气体集合管201，在其支管209和201中有规则间隔的小孔203，这些孔通常处于与穿孔底面204平行的平面中。集合管的支管211通常不含（用于气体扩散的）小孔。惰性气体在202进入集合管，在203出集合管（或反过来）。入口202和出口203通常不与外壳208的侧（垂直）壁靠太近，设计成这样以使集气室中气体的再分配是平稳的，其中没有湍流产生。入口和出口202、203（或相反）与惰性气体源（如氮气）相连。位于气体集合管201和有孔底板204之间的是几个通过其接头207与充足的电源相连的加热线圈。这些线圈与底板204平行（或大致平行）且靠得很近以提高与有孔底板的热传递而不扰乱必须（最好）在凿孔底板204上小孔或狭缝出口处保持层流或大致层流的气流。

为证明本发明所作的改进，在包括如图4所示的焊接区中正好在焊料槽上方的气体增压室的相同机器中进行了不同的实验。

为显示用加热惰性气体的强制对流层流作比辐射更有效的热传递介质的优点，进行了下面揭示的试验。（惰性气体的）强制对流层流可定义为具有0.1英寸水柱到50英寸水柱的沿增加压板的压力下降（其意味着大致在1到30m/s的速度）的惰性气体流。

试验采用在同一块板上具有小元件和大元件的纤维玻璃/环氧树脂（FR4型）印刷电路板进行。

图5给出由加热器直接辐射而无气体注入增压室给元件供热和由注入在增压室加热并流向电路板的氮气的强制对流层流供热两种情况下得到的结果。

由图5可以看出，辐射情况的温度差△T随时间的变化远大于对流情况的△T。（大致非氧化性气体的）预热强制对流层流阻止了该温度差。该温度差表明，通过使用该系统，电路板上的温度可被控制以消除由于过热或欠热引起缺陷的可能。温度差△T表示元件两面（顶面和底面）间的温度差。对惰性气体强制层流对流，在与加热气体接触30秒后，△T约为15℃（或更低），而对辐射方式只存在瞬时约15℃的△T（在0时刻），30秒后达到约43℃。

图6a和6b分别给出开尔文温度随仅由辐射产生热量并传递给电路板的时间（单位为秒）的变化和随由强制层流对流给电路板传递热量的时间（单位为秒）的变化。对图6a的情况，温度源被加热到600K（只对流），而在图6B的情况，温度源仅在500K下被加热，即低100K。两种情况最终目标都是在电路板元件上达到约355K的平均温度（图6b情况下，保持加热部件在600K的同样温度或许能更快（少于30秒）达到355K的目标温度）。

从图6b可以看出，当采用预热的大致非氧化性气体层流时，温度差随元件大小变化。两个被评估的元件大小和材料成分都不同。每个元件在两个位置进行温度测量。

图6a例示辐射热传递。元件内较大的温度梯度变化说明元件承受了过度的应力来实现进行焊接所需温度。由于在单一元件内材料性质的变化，这种应力将导致元件过早失效。

图6b例示强制层流对流。对这种情况，温度梯度变化相对于只有辐射的情况显著减小。元件内温度差的减小将使元件可靠度性更高。

Claims (22)

1、一种用来提供波峰焊接机中大致非氧化性气氛的工艺，其中通孔元件或表面安装元件或两种元件由液态焊料电气并机械地连接到印刷电路板上，液态焊料还要固化以使元件电连接并机械保持在印刷电路板上，所述机器包括至少一个预热印刷电路板的预热区，至少一个将元器件焊接到电路板上的焊接区，和至少一个冷却并固化焊料的冷却区，其中所述大致非氧化性气氛的温度在将其注入到所述焊接机之前和/或注入过程中被控制以提高从气氛到印刷电路板热传递的热效率。

2、根据权利要求1所述的工艺，其中所述温度受控的大致非氧化活性气氛被注入到波峰焊接机至少一个区中。

3、根据权利要求1所述的工艺，其中大致非氧化性气氛的温度高于环境温度，被注入到波峰焊接机至少一个预热区中。

4、根据权利要求1所述的工艺，其中大致非氧化性气氛的温度低于或等于环境温度，并被注入到波峰焊接机至少一个冷却区中。

5、根据权利要求1所述的工艺，其中注入到波峰焊接机不同区域的大致非氧化性气氛的温度彼此不同。

6、根据权利要求1所述的工艺，其中注入波峰焊接机不同区域的大致非氧化性气氛的成分彼此不同。

7、根据权利要求5或6所述的工艺，其中大致非氧化性气氛注入包括至少两个预热区的波峰焊接机中，注入不同预热区气氛的温度彼此不同。

8、根据权利要求1所述的工艺，其中大致非氧化性气氛预热后在层流状态下供给波峰焊接机。

9、根据权利要求1所述的工艺，其中温度受控的大致非氧化性气氛的温度保持在一预置值。

10、根据权利要求1所述的工艺，其中印刷电路板的温度逐渐增加，在焊接区达最高，然后逐渐下降，预热区非氧化性气氛的温度低于其后区域的温度。

11、根据权利要求1所述的工艺，其中至少一些印刷电路板在顶面上有SMT元件。

12、根据权利要求1所述的工艺，其中预热气体气氛在至少一个预热区中喷射到印刷电路板的顶面。

13、根据权利要求12所述的工艺，其中印刷电路板的底面也在至少一个预热区中被预热。

14、根据权利要求12所述的工艺，其中未预热气氛在至少一个预热区中喷射到印刷电路板的底面。

15、根据权利要求1所述的工艺，其中预热的气体气氛在至少一个预热区中喷射到印刷电路板的底面。

16、根据权利要求15所述的工艺，其中印刷电路板的顶面也在至少一个预热区中被预热。

17、根据权利要求15所述的工艺，其中未预热气氛在至少一个预热区中喷射到印刷电路板的顶面。

18、根据权利要求1所述的工艺，其中预热的气体气氛在至少一个预热区中喷射到印刷电路板的两面。

19、根据权利要求1所述的工艺，其中预热的气体气氛是通过注入集气室中大致惰性的气体层流产生的，所述集气室包括底部有孔壁，加热器装置和气体注入装置（其密切相关从而使气体通过接触加热装置被加热），集气室内加热气体的气压略高于所述集气室外边的气体气氛的气压，因而加热的气体层流流过集气室的有孔壁的喷口。

20、根据权利要求1所述的工艺，其中预热气体气氛通过集气室中大致惰性的气体层流产生，所述集气室包括底部的有孔壁，与有孔壁结合在一起的加热装置和与加热装置密切相关以使气体通过与有孔壁接触而被加热的气体注入装置，集气室内气体气氛的压强高于集气室外部气体气氛的压强，于是加热的气体就层流流过集气室有孔壁的喷口。

21、根据权利要求19所述的工艺，其中加热装置包括平行排列在集气室内并在与有孔壁大致平行的平面内的加热棒和平行排列在加热棒间的管状气体注入装置，所述管道包括位于所述管道上半部的喷口。

22、根据权利要求20所述的工艺，其中气体注入装置为管道形式，其包括排列在所述管道表面任意位置的喷口。

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