CN1668409A - 汽相钎焊的方法和设备 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种用于对施加钎焊剂的物品进行钎焊的方法和设备，所述钎焊设备包括至少一个钎焊区，所述钎焊区包括用于产生蒸汽的装置，所述设备适于通过冷凝蒸汽将待钎焊物品加热到钎焊所需的温度。而且，本发明涉及一种连接于钎焊机用于沉积钎焊剂的设备，该钎焊机包含利用加热装置蒸发的钎料加热介质，形成通过热传递和冷凝加热待钎焊元件的蒸汽，所述设备包含用于冷凝含有钎焊剂的蒸汽的装置，其中泵送装置将含有钎焊剂的蒸汽循环通过所述冷凝装置，所述冷凝装置包含冷却用于钎剂冷凝的所述蒸汽的热交换器。

Description

汽相钎焊的方法和设备

本发明涉及一种施加钎焊剂完成物品钎焊的方法和设备，其中所述钎焊设备包括至少一个钎焊区，所述钎焊区包括产生蒸汽的装置，所述设备适于通过冷凝所述蒸汽，将待钎焊物品加热到钎焊所需的温度，且所述钎焊区包括门。

本发明还涉及一种连接于钎焊机用于沉积钎焊剂的设备，该钎焊机包含利用加热装置蒸发的钎料加热介质，形成通过热传递和冷凝加热待钎焊元件的蒸汽，所述设备包含用于冷凝含有钎焊剂的蒸汽的装置，其中泵送装置将含有钎焊剂的蒸汽循环通过所述冷凝装置，所述冷凝装置包含冷却用于钎焊剂冷凝的所述蒸汽的热交换器。

本发明还涉及一种与汽相钎焊一起的钎焊剂沉积方法，其中钎料加热介质受热蒸发形成蒸汽，该蒸汽部分地通过冷凝将待钎焊元件加热到高于钎焊温度的温度，这样使元件钎焊，该钎焊过程导致钎焊剂和其他化学物质的蒸发。

美国专利US5181648公开了一种汽相钎焊设备，其结构分为几个部分，在所述部分之间的过渡处设有门，而形成其中发生单个子过程的不同的封闭舱室。使用了复杂的传送机构，当待钎焊物品浸没在产生蒸汽的容器上方的汽相中时，所述物品将进行竖直运动，落入所述容器中，并停留在所述容器底部，直到传送带形式的传送装置竖直地向上输送所述物品，且继续经过冲洗设施。

然而，较复杂的传送装置，使所公开的方法不适于大量印刷电路板的大批量生产，且对可以焊接的面板大小存在限制。

美国专利US4838476也涉及一种汽相钎焊设备，其中钎焊物品通过复杂的传送装置输送，向下进入含有汽相的液体的容器中，并从中向上。为了避免热量和液体损失，在所述设备中有形成相分离的门。

美国专利US4580716中描述了一种钎料重熔工艺，包括汽化的氟化有机液体，比如FC-70，通过在蒸汽室中用干燥的氮气加压，且在传送带和待钎焊物品经过入口喉部时，向传送带和待钎焊物品吹干燥的氮气而干燥。进入蒸汽室的氮气对经过蛇形管的汽相加压，且从入口和出口处排出，在出口处汽相消失。

DE-C2-196 15337中公开了一种方法，用于在汽相钎焊设备中形成高于蒸汽水平的无蒸汽气候区。为了保证所述设备的上方部分是透明的，而使摄像机可以在钎焊过程中看到物品，注入气体，用于实现部分地冷凝，其中该气体可以是普通空气，或惰性气体。然而，这种气体的吹入将不利，且应当受到有效地控制，以便不使蒸汽下降的太多，而使钎焊不受影响。

美国专利US6382500描述了一种半导体钎焊设备。在钎料重熔炉中，钎焊剂汽化，并送入炉的排气管中。钎焊剂在排气管的壁上冷凝，并滴回炉中，从而污染产品部件。具有溢流钎焊剂收集器的钎料重熔炉避免了钎焊剂的滴回。溢流钎焊剂收集器具有保持溢流钎焊剂为气态的废气加热器，随后冷凝钎焊剂的钎焊剂冷却器，和冷凝钎焊剂的钎焊剂冷凝区。钎焊剂冷凝区偏离炉的排气口，而使冷凝的钎焊剂不能滴回炉中。

美国专利US5611476中描述了一种钎料重熔对流炉，采用钎焊剂收集和加热，使钎焊剂和溶剂的积聚以及气体的浓缩最小化，从而减小输入气流。当钎料在炉中熔化时，汽化钎焊剂的溢流馏出，且可在冷却部件上冷凝。为了使这种冷凝最小，气体通过钎焊剂冷凝的冷却系统，且冷却的净化气体导入炉的产品冷却部分。在另一实施例中，其中炉中的气体再循环，冷却蛇形管位于再循环气体推进器的上游，用于加热主要气体。汽化钎焊剂在冷却蛇形管上冷凝，这样可以很容易地去除和更换。在本发明的另一方面，其中炉子采用气体放大器，再循环气体在重新进入加热室前冷却，这样增大其密度，且通过冷凝去除钎焊剂。

上述文献描述了可以从发生钎焊过程的炉中去除钎焊剂的发明。与红外重熔钎焊一起使用时，可以以有效的方式去除钎焊剂。但在汽相重熔钎焊炉中使用时，钎料加热介质通过加热装置蒸发，形成蒸汽，通过所述蒸汽的冷凝加热并钎焊电路板，所述蒸汽被从炉中抽出。通过接触冷却系统中的冷却表面，致使蒸汽与钎焊剂一起冷凝，从而形成液态钎料加热介质和液态钎焊剂的混和物。重要的是以液态钎料加热介质不损失的方式将液态钎焊剂和液态钎料加热介质分离。

本发明的目的是实现一种用于物品冷凝钎焊的方法和设备，其中通过使用于钎焊的冷凝蒸汽的损失最小化，可以以最小的环境载荷进行钎焊。而且，本发明的目的是实现高质量的钎焊，在进行钎焊时最佳地减轻氧化。本发明的另一范围是从汽相钎焊炉中去除钎焊剂，而不损失钎料加热介质。如果钎焊区含有保护气体，如果钎焊区包括关闭蒸汽发生装置的装置，如果钎焊区适合在钎焊过程结束时冷凝蒸汽强制冷凝的供应装置，那么这可以实现。

因此，可以实现在产生蒸汽的阶段使钎焊区与周围环境保持隔离，而使蒸汽将不可能有从钎焊区逃逸出去的可能。保护气体的含量可以同时隐含着在蒸汽产生前，钎焊区中可能包含的氧气已经在很久前排除了，因此，可以显著地减少可能通过保护气体冲洗而含有的氧气含量，且在这种冲洗发生时，蒸汽发生装置可以关闭，此后，打开蒸汽发生装置，在钎焊设备的钎焊区建立起冷凝蒸汽区，在此，待钎焊物品被冷凝蒸汽加热。因为蒸汽具有超过钎焊剂熔点的温度，所以钎焊物品的温度被加热很高，而在钎焊物品上开始钎焊。当希望钎焊过程结束时，也就是，当钎焊物品已经在所需温度下保持了预定的时间后，不再使用热蒸汽时，蒸汽发生装置可以关闭，此后，可以在钎焊区导入保护气体，致使蒸汽强制冷凝。当这种强制冷凝进行时，待钎焊物品可以经过门自动地去除，通过传送带传输到下一区。因此，在加热气体保持在钎焊区内，且当加热导钎焊温度附近时所述物品暴露于冷凝蒸汽和保护大气时，可以完成钎焊。从而，最佳地减轻了氧化。

有利的是，钎焊过程可以经由适于这一目的的导管向钎焊区供应保护气体而进行，其中保护气体可以根据钎焊区内的实际氧含量测量值供应。

钎焊区可以包含压力调节装置，其中吸入装置可以从钎焊区去除一定量的气体，对应于供应的保护气体量。因此，可以实现在钎焊区内不发生明显的压力升高，同时不发生明显的真空，这可能将更多的氧气通过泄漏吸入钎焊区内。为了降低钎焊区和钎料膏中的含氧量，所述压力可以在将保护气体引入钎焊区之前降低，而使保护气体吸入钎焊区，此后，蒸汽被吸入到钎焊区，在此在接近正常的压力下进行钎焊过程。

钎焊区的氧气含量可以在发生钎焊时保持在预定的最小值以下。因此，在钎焊过程发生的阶段注入的保护气体可以减少，且可以完全停止，但是如果所述过程中氧气含量由于某些原因增加，那么人们可以通过额外供应保护气体而降低含氧量。

在钎焊过程结束时，可以将在低于钎焊温度的温度下的保护气体供应到钎焊区，以实现蒸汽的强制冷凝。因此，当整个钎焊区的温度降低时，冷凝蒸汽可以在短时间内从钎焊区去除。然而，考虑到钎焊物品，这种温度降低受到影响，所述物品在任何情况下都不能突然冷却，因为这可能损坏电子部件，但利用有限的温度保护气体供应，将可以实现蒸汽的快速冷凝，随着冷凝蒸汽快速地转化成液体，使钎焊区快速清除冷凝蒸汽，所述液体被收集起来。因此在所述物品周围实现了几乎纯的保护的大气，此后，传送带移动所述物品通过开启且随后关闭的适当的门进入下一区。

在钎焊过程结束时，可以将第一高温的保护气体供应到钎焊区，其中所述温度在一段时间后接近第二低温。因此，可以控制待钎焊物品的冷却。所述第一温度可以接近钎焊温度。通过逐渐降低保护气体的温度，逐渐发生蒸汽的冷凝，且不会发生突然冷却。通过调节保护气体的温度，可以有效地控制物品的完全冷却。

钎焊区可包含由至少一个加热元件加热的容器，所述容器可以由通过用于关闭的装置覆盖，包括穿孔板，所述板通过至少一个致动器互相偏移。因此，所述容器可以通过穿孔板有效地关闭，从而可以避免蒸汽上升进入加工室。在关闭的板下，蒸汽被释放出来，一旦所述板移动到开启位置，蒸汽就渗透到上面的钎焊加工室中，所述室得到加热。在所述加工室中，使用减小的压力降低了加工室中形成汽相的时间，在所述加工室内的循环导致均匀加热。

用于关闭所述容器的装置可以有利地关闭，直到钎焊过程开始，在钎焊过程开始时，可以启动至少一个加热元件，同时打开用于关闭所述容器的装置。因此，在用于关闭所述容器的装置打开时，所述容器中的电力供应增加。因此，在没有钎焊发生时，可以减少蒸汽的形成，当加热功率的需求最大时，增加蒸汽的形成。

在钎焊过程结束时，用于关闭所述容器的装置可以关闭，同时用于加热的装置关闭。如前所述，在没有需求时减少蒸汽的形成。

有利的是，钎焊设备可包括预热区，在此钎焊物品可以预热到预定温度，钎焊设备可包括至少一个门，且所述预热区包括至少一个位于其入口处的第二门。因此，可以实现物品的逐渐加热，这对于电子部件而言是必要的，尤其是陶瓷电容不能承受温度的突然变化。同时，物品在钎焊区停留的时间减少，所以钎焊设备的生产能力提高。

有利的是，所述钎焊设备可以包括至少一个冷却区，所述设备包括至少一个位于钎焊区和冷却区之间的门，所述冷却区包括至少一个位于出口处的门。因此，冷却区可以对物品进行慢速冷却，以避免电子部件可能产生应力。

有利的是，所述钎焊设备可包含用于确定待钎焊物品位置的装置，所述设备的门的开启和关闭功能是根据所述物品的位置，以及钎焊设备的所述区的实际条件确定的。因此，可以实现钎焊设备的门的开启调节，所述设备的传送系统可以仅传输到测定的位置并且在该处等待，即使由于不同的原因，也不可能开启下一道门。因此可以构成柔性非常强的可以自动操作的设备，印刷电路板形式的物品可以连续流动通过所述设备，但在操作过程中会由于不同的原因出现中断，因为所述门保持关闭，且传送带停止，所以这可以自动解除。

使用该种设备，在钎焊期间，泵送装置停止，且在钎焊过程结束时启动。所述泵送装置在封闭回路中操作，从钎焊过程的出口开始，到钎焊过程的入口结束。所述封闭回路可以包含至少一个工作于第一温度的第一热交换器，和至少一个工作于较低的第二温度的第二热交换器，所述热交换器可以与液体收集装置一起放置。这样，可以在热交换器中发生两个冷凝过程，冷凝不必有向周围环境的能量损失，因为从热交换器输送的能量可以在钎焊过程中使用，在印刷电路板进入钎焊区前用于预热印刷电路板。这种预热是必须的，以避免钎焊过程中的热冲击。

在钎焊过程中，保护气体可以与蒸汽混和。保护气体的存在减轻了钎焊过程中的氧化。如所知，氧化不仅发生在钎焊材料上，也发生在蒸发的钎焊剂中。氧化是不希望的，因为它经常形成碳颗粒。类似地，保护气体的存在避免了印刷电路板上的部件在钎焊过程中的氧化。保护气体的使用还导致可以使用仅含非常有限数量的钎焊剂的钎料膏。在将来，如果在使用保护气体的环境中进行钎焊，则可以执行完全无钎焊剂的钎焊。

所述封闭回路还包含至少一个热交换器，用于在钎焊完成之后的一段时间内保护气体返回所述钎焊装置之前，将保护气体加热到低于蒸汽的冷凝温度的温度。为了避免对印刷电路板的热冲击，保护气体的预热非常重要。尤其是陶瓷电容，对大的温度波动非常敏感，陶瓷上的裂纹可以在几个小时内将电容变成电阻。然而，例如通过将保护气体加热到150℃，温度冲击降低到小于50℃。然而，该温度对于钎料加热介质蒸汽的冷凝足够低。因此，通过较快的方式泵送保护气体，可以仅在几秒种内去除蒸汽。

液化的钎料加热介质可以从液体收集装置中通过导管返回到包含台阶的钎焊剂收集器，该钎焊剂收集器通过冷却装置冷却到第一冷凝温度，并进一步冷却到较低的第二温度，以便钎焊剂液化。通过使用由大量小台阶形成的钎焊剂收集器，所述温度可以逐步降低。液态钎料加热介质经过这些台阶，温度逐步降低。这样，液态钎焊剂成分固化，且通过形成相反角度的台阶，液化的颗粒将收集在所述台阶内，且随后可以通过清洗所述设备而机械地去除。根据使用的钎焊剂种类，温度可以降低到非常低的水平，可以低到20℃，但是由于必须重新加热所述介质，所以温度可以降低到刚好所有钎焊剂液化的温度，从而节约能源。

所述热交换器可包含向入口方向倾斜的冷却翅片，以便回收液化的钎料加热介质和液化或固化的钎焊剂，其中保护气体可以经过并围绕所述翅片。翅片的倾斜位置可以有效地收集重的钎焊剂颗粒，从而小滴钎焊剂加热翅片，由此继续冷却翅片，且液态钎焊剂在与流动方向相反的所述翅片上向下流动。钎焊剂从翅片落下成为液滴。翅片表面可以做成根本没有液态钎焊剂附着的凝固点，从而一旦形成了超过某一尺寸的液滴，液态焊剂就在重力作用下自动开始倒流。因此，所述翅片是自净的。

液化的钎料加热介质和液化或固化的钎焊剂在到达收集装置前可以经过过滤装置，过滤装置可以收集液体或固化的钎焊剂和其他化学物质。通过让所有离开热交换器的液体经过过滤器，大部分钎焊剂将收集在这些过滤器中，且所述过滤器可以在此后清洗，并在钎焊机中重用。

液态钎料加热介质可以在放置于钎焊区下方的托盘表面进行收集，且导入钎焊剂收集器上方。这样，已经到达钎焊区下方的沸腾盘的钎焊剂可以收集在所述钎焊剂收集器中。在钎焊过程之间的时间段内，当钎焊剂收集器具有空闲容积时，液态钎料加热介质被泵送至钎焊剂收集器中。在经过钎焊剂收集器之后，钎料加热介质返回托盘，在此加热元件卷绕钎料加热介质，以便形成汽相。

接触钎焊剂的元件表面可以涂敷具有不凝固液体或固化的钎焊剂能力的材料。这样，钎焊剂主要通过液态钎料介质经过液体收集器流回而从所述表面去除，或钎焊剂终止于钎焊区下方的托盘，且由此钎料加热介质被收集并导入钎焊剂收集器上方。

在钎焊过程一开始，钎焊区的压力就可以降低，其中通过开启用于使保护气体进入钎焊区的阀门，使所述压力部分地正常化，钎焊区的压力通过打开汽相供应而正常化。这样，首先从钎焊区抽出氧气。然后，加入保护气体，使氧气部分被保护气体取代，这对于减轻钎焊过程中的氧化很重要。如果压力降低，在打开位于蒸汽发生装置上方的阀门之后，蒸汽可以非常快地填充钎焊区的体积。在钎焊过程后，蒸汽通过冷凝装置从钎焊区抽出，液化的蒸汽通过钎焊剂过滤装置返回蒸汽发生装置中。

本发明还涉及一种方法，所述钎焊工艺步骤受到保护气体存在的影响，且所述第二步骤包括切断蒸汽的供应和强制蒸汽冷凝。因此，可以实现良好质量的钎焊，因为完全避免氧化，且因为冷凝蒸汽可以控制，且因为可以关闭冷凝蒸汽的继续供应，所以在很大程度上可以实现没有冷凝蒸汽损失的钎焊，其中可能的连接于钎焊设备的抽吸设施可包括强制冷凝蒸汽冷凝的专用装置，从而甚至是少量的冷凝蒸汽也可以回收，这可包含使用负压和经过冷凝装置的再循环。

保护气体源可以用作冷凝蒸汽的强制冷凝装置。因此钎焊过程一开始，钎焊区就可以填充保护气体，从而温度开始降低导致钎焊剂固化和物品开始冷却。冷凝蒸汽转化成被收集的液体。预热区和冷却区的门可以顺序开启，而没有冷凝蒸汽损失，仅有保护气体可能从开启的门逃逸的可能。

这可以通过在简介中描述的方法实现，该方法以下述方式进行改进，即在钎焊过程之间和之后的时间段内，含有钎焊剂和其他化学物质的钎料加热介质被吸入封闭回路中，所述封闭回路包含至少第一冷凝过程和第二冷凝过程，所述第一和第二冷凝过程分别在第一较高温度和第二较低温度下发生，液态钎料加热介质返回汽相钎焊过程。

因此，在完成钎焊过程后，例如，印刷电路板已经完全钎焊后，电路板上的钎焊膏中所焊的钎焊剂在很大程度上蒸发，并与钎料加热介质混和。这样，在完成钎焊过程后，钎焊剂和钎料加热介质的混和物被从钎焊室抽出，进入对钎料加热介质纯化的封闭回路。这种纯化是通过使其进入冷凝装置而从混和物中去除焊剂成分实现的，在第一较高温度下发生的冷凝，使混和物中包含的大部分钎焊剂冷凝。在该第一冷凝过程中，钎料加热介质本身也部分冷凝。冷凝过程中产生的液态物质从冷凝装置滴下，进入收集器部分，从而引导剩余的钎料加热介质，其中仍然可能含有少量的钎焊剂，到达第二冷凝装置，在低于第一冷凝过程的较低温度下发生冷凝。可以保证几乎所有的钎料加热介质冷凝，因为冷凝过程的温度低于钎料加热介质的沸点。本过程的结果是在钎焊过程中已经蒸发的大部分钎焊剂现在收集在封闭回路内，从而从钎焊过程中去除。

所述第一较高的冷凝温度取决于钎焊剂的冷凝温度，但所述第二较低温度取决于钎料加热介质的冷凝温度。如果可以限定钎焊剂的精确冷凝温度，那么将可以在第一较高温度下实现钎焊剂几乎全部冷凝。如果在钎料加热介质和钎焊剂的冷凝温度之间的差值足够大，则可以完全将两种气体分成不同的液体。然而，实际上钎焊剂具有非常复杂的成分，冷凝可以在较大的温度范围内发生。可能钎焊剂和钎料加热介质都将在第二(较低的)冷凝温度下冷凝。

所述方法还可包含在钎焊过程中使用保护气体，所述保护气体与蒸汽混和。在钎焊过程中使用保护气体是很重要的，因为保护气体避免了氧气与熔融钎料的接触。而且在钎焊材料熔融前，温度较高。如果使用了具有较大表面的钎焊膏，那么在待钎焊器件的预热过程中可能已经开始氧化。在整个过程中，保护气体将与钎料加热介质的蒸汽混和。在钎焊过程完成后，蒸汽继续从所述腔室排出，且钎焊剂、钎料加热介质蒸汽的混和物和保护气体导入冷凝单元。所述冷凝单元将去除钎焊剂和钎料加热介质，留下几乎净化的保护气体。

当保护气体已经经过冷凝过程，且在返回钎焊室之前，保护气体可以通过加热装置加热到低于蒸汽冷凝温度的温度。在元件钎焊之前和之后的时间内，发生冷凝过程和加热过程。如果保护气体仅返回钎焊区而没有加热，则新钎焊的印刷电路板可能受到温度冲击。为了避免温度冲击，保护气体随后加热到略低于钎料加热介质的冷凝温度的温度。这导致钎焊区内的蒸汽冷凝，而在印刷电路板上仅有有限的冷却效果。蒸汽的冷凝快速发生，而在仅仅几秒内，钎焊区内的所有蒸汽都冷凝，且将滴落至底部。从外部看，好像蒸汽快速下降到印刷电路板下方的水平。然后，可以通过门将印刷电路板从钎焊区取出。这样，当打开所述门时，大部分钎料加热介质可以从钎焊区去除，仅有非常少量的钎料加热介质损失在环境中。

冷凝的加热介质可以经过钎焊剂沉积收集器返回到钎焊过程中，所述钎焊剂沉积收集器包含用于进一步钎焊剂冷凝和钎焊剂固化的冷却装置。这样非常有效地去除了液态钎料加热介质中包含的钎焊剂，尤其是如果在液体的流动路径中温度逐渐下降。通过设置大量的液体必须经过的台阶，固化的钎焊剂将搜集在所述台阶上，且可以作为固化颗粒附着在表面上，随后手工去除。最终的结果是已经去除了所有钎焊剂颗粒的液态钎料加热介质。这种钎料加热介质随后返回到钎焊室下方的沸腾设备中，重新加热钎料加热介质。

下面将参照附图解释本发明，其中：

图1示出了本发明的钎焊设备的可能实施例的示意图。

图2示出了与图1相同的实施例，但有打开的门。

图3示出了钎焊区的实施例。

图4示出了从第一侧看到的关闭装置的实施例。

图5示出了从另一侧看到的与图4相同的实施例。

图6示出了从上方看到的与图4和图5相同的实施例。

图7示出了关闭装置的可能实施例的切口。

图8示出了与图7相同的实施例，但具有关闭的阀门结构。

图9示出了包含本发明的器件的钎焊区的剖面图。

图10示出了包含本发明的器件的钎焊区的部分打开顶视图。

图11示意地示出了钎焊剂收集器。

钎焊设备2包括预热区4，钎焊区6和冷却区8。第一传送带10设置在预热区4前，而所述预热区包含第二传送带12，钎焊区6包含第三传送带14，冷却区8包含第四传送带16。在预热区4的入口处设有门18，在预热区4和钎焊区6之间设有门20，在钎焊区6和冷却区8之间设有门22，在冷却区8和周围环境之间设有门24。装有液态冷凝气体的容器26示为在用于关闭容器26的装置28下方，钎焊区上方包含保护气体30。在预热区4中，示出了放置在传送带12上的印刷电路板32形式的钎焊物品，且使用多个位置传感器60-74，用于确定物品的位置以及打开和关闭门18-24。

开始时，待钎焊物品32可以手动或自动地放置在传送带10上，然后位置传感器62打开门18，然后钎焊物品32移入预热区，在此逐渐加热，从而避免温度跃变，直到低于钎焊温度的温度，印刷电路板将暴露在钎焊温度下。可以使用红外光或供应热空气进行预热。传送带12将钎焊物品32逐渐地送进，直到物品32接触位置传感器66。如果钎焊区6准备好接收下一个钎焊物品，则门20打开，物品32移入钎焊区6，然后，门20关闭。在第一位置，通过大气冲洗进行钎焊过程中准备，因为向钎焊区供应额外量的保护气体30，可能由传感器控制，从而所述冲洗过程继续进行，直到氧气浓度低于预定值。当达到所需的氧气浓度时，关闭装置28开启，容器26中形成的蒸汽上升，加热待钎焊的物品32。物品32具有低于蒸汽的温度，从而经过物品32周围的蒸汽开始冷凝。能量通过冷凝蓄积，因此可能在传送带向前移动钎焊物品通过钎焊区6的同时，导致物品32逐渐加热。在物品32上达到钎焊温度时，钎焊过程开始。该过程在较短的时间内发生，但所述温度保持预定的时间，以保证较大的部件完全钎焊。当钎焊过程结束时，保护气体30吹入钎焊区，该保护气体具有可以强制冷凝蒸汽冷凝的温度，同时关闭装置28关闭，而不再继续向钎焊区供应蒸汽。当蒸汽切断时，门22打开，传送带14用于将待钎焊物品32送入冷却区。传送带16接管，继续输送带钎焊物品32，同时发生受控的冷却。位置传感器68用于关闭门22，且当传送带16已经将物品32送进到位置传感器70时，门25打开。该门保持开启，直到所述物品被传感器72检测到已经通过。

图3示出了钎焊区6的可能实施例的细节。钎焊区6包含在门20和门22之间运行的传送带14。装有液相冷凝蒸汽的容器26被关闭装置28覆盖，钎焊区含有通过管道34吹入的保护气体30，排气装置36去除钎焊区6的多余保护气体。钎焊容器26由例如可以电加热的加热元件40加热。容器26和加热元件40由绝缘材料42围绕，且钎焊区的上部分由绝缘材料44围绕。穿孔板50和52位于容器26上方，所述穿孔板可以通过至少一个致动器54互相运动，从而形成关闭装置28。通过使用最佳穿孔图案，可以打开高达50％的总面积而使气体或蒸汽流过，但通过致动器54实现的板50，52的非常小的运动可使穿孔形成的开口完全关闭。

在钎焊过程中，加热元件40切断，关闭装置28关闭，同时保护气体经管道34供应，可放置在传送带14上的待钎焊物品基本上由保护气体冲洗，直到钎焊部分中的氧气含量足够低，此后减少保护气体流入，同时打开关闭装置38，为加热元件40供应更大的功率。这样经过钎焊区6出现较强的蒸汽，在待钎焊物品上出现蒸汽冷凝，从而加热所述物品，直到它达到所需的钎焊温度。在再次打开所述门之前，人们可以有利地供应大量保护气体，通过同时关闭所述关闭装置28和减少加热元件40的电力供应，从钎焊区完全去除冷凝蒸汽，人们可以实现在打开门22时完全去除冷凝蒸汽。保护气体可以再循环经过用于蒸汽冷凝和钎剂过滤的冷凝装置。

图4示出了从第一侧看到的关闭装置28的可能实施例。关闭装置28包括两个具有许多锥形孔56的板50，52，它们成对互相重叠，而形成通孔。最下侧的板包括与凹槽59互相作用的凸起58。板50，52可以互相偏移，凸起58和凹槽59确保沿一个方向相对直线运动。

图5示出了从另一侧看到的与图4相同实施例，其中使用相同的附图标记。从图5可以看出，上板52可以偏移至左侧，而使孔56关闭。

图6示出了从上方看到的与图4和图5相同的实施例。从该图可以看出，板52可以相对于板50移动到左侧，从而使孔56关闭。

图7示出了经关闭装置100的可能实施例的切口，该关闭装置包含三块板102，104，106。每块板102，104，106包含孔108，110，112。这三个孔形成板上方的体积和板下方的体积之间的通孔开口。

图8示出了与图7相同的实施例，具有关闭的阀门机构。从图8可以看出，板104相对于板102和106移动。这样，实现开口108，110和112之间的错位，而使关闭装置100关闭。

可以使板102和106作为固定板而形成关闭装置100，仅板104可以移动，这意味着板104可以与未示出的致动装置机械连接。根据孔108，110和112的形状，仅需板104进行有限的运动，来打开穿过关闭装置100的较大面积。孔108，110和112的形状可以具有任何可能的形式，且可能甚至特殊设计的孔将成为优良的关闭机构，其中板104的运动最小。圆形孔是可能的解决方案，但孔108，110和112的其他几何形状可能更好。

图9示出了钎焊区202的剖面，具有在钎焊区下方的托盘(未示出)，且包含用于介质204蒸发的加热元件，所述介质蒸发并形成部分填充钎焊区的蒸汽206。钎焊区包含传送带208，可以看到装置210，例如印刷电路板在传送带上。钎焊区受到门212和214的限制，它们示为关闭，且在钎焊区的底部，示出了蒸汽阀216，该阀216在打开状态下形成大量小孔，它们打开从下方的沸腾液体中产生的蒸汽的通道。在蒸汽阀216上方，已经放置了筛网218，主要用于收集钎焊过程中从印刷电路板210上掉落的部件。为了不污染或损坏阀216，设置用于净化蒸汽206的封闭回路220。封闭回路220包含连接于至少一个通向法兰226的管子的入口222，从法兰226处蒸汽206和钎焊剂或气体气体260进入放置第一冷凝单元230的腔室228。在单元230下方，放置用于收集液化或固化的颗粒的过滤筛232。而且沿着蒸汽206和钎焊剂或其他气体260的流动方向，放置第二冷凝单元234。在该冷凝单元234下方，放置用于收集液体或固化的颗粒的过滤筛236。沿着蒸汽206或气体的流动方向，放置加热元件238，该元件以与所述冷凝单元相同的方式形成。在加热元件238下方，放置用于收集液体颗粒的过滤筛240。在经过加热元件238之后，气体进入腔室242，管子244从该腔室通向吹送单元246，该吹送单元将气体260经入口248返回钎焊区。冷凝单元230和234可以做成热交换器250和252。加热元件238也可以做成热交换器254。蒸汽206可以与经过整个单元220的保护气体260混和，所述单元混和蒸汽，钎焊剂和其他气体成分。热交换器250和252可以包含向流动方向倾斜的冷却翅片262和264。热交换器252也包含向流动方向倾斜的翅片266。接触钎料加热介质的表面可以涂敷具有不凝固液体或固化的钎焊剂能力的材料。

在操作时，印刷电路板210通过形成蒸汽206的蒸发的钎料加热介质204加热。在钎焊过程中，吹送装置246不工作。这样，蒸汽206从下面的托盘上升，其中加热元件工作以便产生蒸汽206。在开始时，当接触印刷电路板210时，蒸汽206将冷凝，但这种冷凝导致印刷电路板210的所有表面上的温度上升，直到发生钎焊过程的温度。当钎焊过程完成时，这需要在达到正确温度之后仅几秒钟，启动吹送单元246，保护气体260进入所述腔室。气体具有在蒸汽206的冷凝温度下方温度。这导致蒸汽206快速冷凝，蒸汽落在蒸汽阀216上，通过蒸汽阀以液体形式到达下面的托盘。大部分蒸汽206经过出口222和管子224排出，且进入腔室228，在此蒸汽经过冷凝单元230和234。当蒸汽经过这两个冷凝单元230和234时，蒸发的钎焊剂和蒸汽206中成分完全冷凝，但保护气体260继续经过加热元件254，并在再次经吹送单元246发送时预热。直到已经从钎焊室去除绝大部分蒸汽206时，才经可以打开的门212取出印刷电路板210。此后可以打开另一门214，下一印刷电路板210可以进入钎焊区。实际上，根据印刷电路板210的尺寸，在钎焊区可以同时钎焊多块电路板210。

图10示出了从上方看到的封闭回路220。入口管224示为在图的顶部，与通向入口室228的入口法兰226一起，所述入口室含有蒸汽206和保护气体260的混和物。此后，这种气体混和物经过冷凝单元230。在冷凝单元230下方放置过滤筛232。沿气体的流动方向，放置第二冷凝单元234，下方放置过滤筛236。气体流经加热元件238，在加热元件下方放置过滤筛240。保护气体260进入腔室242，导管244从所述腔室通向吹送单元246。

图11示出了含有蒸汽306和保护气体360的封闭回路320。在顶部设有收集器托盘356，出口358从该托盘通向包含台阶324的钎焊剂收集器322，在此蒸汽306冷凝之后形成钎料加热液体104，所述液体经收集器的台阶324流至出口328，其中整个收集器由冷却装置326冷却，现在冷却和净化的钎料加热介质304经出口330返回到钎焊区。在钎焊剂收集器322中，液态钎焊剂比液态钎料加热介质更重，且钎焊剂大部分在液态钎料加热介质304下方流动，其中钎焊剂接触台阶324。从台阶上流下，台阶324的温度下降，且在经过台阶324的过程中钎焊剂固化，但固化的钎焊剂形成缩回台阶324的胶。台阶324的清洁必须作为钎焊机正常维护的一部分。

Claims (23)

1.一种钎焊设备，优选用于钎焊已经施加了钎焊剂的钎焊物品，所述钎焊设备(2，202)包括至少一个钎焊区(6)，所述钎焊区包括用于产生蒸汽的装置(26，216)，所述设备适于通过冷凝所述蒸汽将待钎焊物品加热到钎焊所需的温度，且钎焊区(6)包括门(20，22，214，212)，钎焊区(6)含有保护气体(30，260)，其特征在于所述钎焊区包括用于关闭蒸汽产生装置(26，216)的装置(28，218)，钎焊区(6)适合用于在钎焊过程结束时使冷凝蒸汽强制冷凝的供应装置(30，260)。

2.如权利要求1所述的钎焊设备，其特征在于在钎焊过程开始时所述设备经导管(34，244)向钎焊区供应保护气体(30，260)，保护气体(30，260)的供应根据钎焊区(6)中实际氧气含量的测量值受到影响。

3.如权利要求1或2所述的钎焊设备，其特征在于所述设备设有用于从钎焊区(6)对应于保护气体的供应量去除冷凝蒸汽和保护气体(30，260)的抽吸设施(36，224)，所述设备适合供应在低于钎焊区(6)的钎焊温度的调节温度下的保护气体(30，260)，以实现冷凝蒸汽的强制冷凝，所述设备适于在钎焊结束时以第一较高温度向钎焊区供应保护气体(30，260)，所述温度在一段时间后接近第二较低的温度。

4.如前述任一权利要求所述的钎焊设备，其特征在于所述设备适于利用通过冷凝装置(230，234)和通过用于钎焊剂过滤的装置(232，236，320)的再循环进行强制冷凝。

5.如前述任一权利要求所述的钎焊设备，其特征在于所述钎焊区(6)包括由至少一个加热元件(40)加热的容器(26)，所述容器由用于关闭的装置(28，218)覆盖，所述关闭装置保护至少一个固定的穿孔板(50)，该板可以与至少一个可偏移的穿孔板(52)互相作用，所述可偏移的穿孔板可以通过至少一个致动器(54)偏移。

6.如前述任一权利要求所述的钎焊设备，其特征在于所述设备适于使用于关闭所述容器(26)的装置(28，216)关闭，直到钎焊过程开始，且至少一个加热元件(40)可以在钎焊过程开始时启动，同时打开用于关闭所述容器(26)的装置(28，216)，其中所述设备适合关闭用于关闭所述容器(26)的装置(28，216)，同时通过结束钎焊过程而调节所述加热装置(40)。

7.如前述任一权利要求所述的钎焊设备，其特征在于所述设备包括用于将待钎焊物品(32，210)预热到预定温度的预热区(4)，所述钎焊设备(2，202)包括至少一个在预热区(4)和钎焊区(6)之间的门(20，214)，且所述预热区(4)包括至少一个在其入口处的门(18)，在此所述预热区供应保护气体(30，260)，且预热区(4)的抽吸设施减少了预热区(4)中的氧气含量。

8.如前述任一权利要求所述的钎焊设备，其特征在于所述设备包括至少一个冷却区(8)，所述设备包括至少一个在钎焊区(6)和冷却区(8)之间的门，且所述冷却区包括至少一个在出口处的门(24)。

9.如前述任一权利要求所述的钎焊设备，其特征在于所述钎焊设备(2)包括用于确定待钎焊物品(32，210)的位置的装置(60，62，64，66，68，70，72，74)，所述设备的门(18，20，22，24，212，214)的打开和关闭功能可以由所述物品(32，210)的位置和所述设备的所述区(4，6，8)的实际条件确定。

10.如前述任一权利要求所述的钎焊设备(2，220)，其特征在于所述设备(2，220)包含用于冷凝含有钎焊剂的蒸汽(206)的装置(230，234)，泵送装置(246)使含有钎焊剂的蒸汽(206)循环经过冷凝装置(230，234)，所述冷凝装置(230，234)包含用于冷凝蒸汽(206)以便钎焊剂和蒸汽冷凝的热交换器(230，234)，该泵送装置(246)在钎焊过程中停止，在钎焊过程结束时启动，且所述泵送装置(246)在从钎焊过程的出口(22)处开始，在钎焊过程的入口(248)处结束的封闭回路(220)中运行，所述封闭回路(220)包含在第一温度下工作的至少第一热交换器(250)，和在第二较低温度下工作的至少第二热交换器(252)，所述热交换器(250，252)与液体收集装置(256)放在一起。

11.如前述任一权利要求所述的钎焊设备，其特征在于所述封闭回路(220)还包含至少一个热交换器(254)，用于在钎焊结束之后的一段时间内保护气体(260)返回钎焊装置之前，将保护气体(260)加热到蒸汽(206)的冷凝温度之下的温度。

12.如前述权利要求6-8任一所述的钎焊设备，其特征在于液化的钎料加热介质(204，304)从液体收集装置(256，356)经导管(258，358)返回包含台阶(324)的钎焊剂收集器(322)，该钎焊剂收集器(322)通过冷却装置(326)冷却，首先到达冷凝的温度，随后冷却到钎焊剂液化的温度。

13.如前述权利要求6-9任一所述的钎焊设备，其特征在于所述热交换器(250，252)包含向入口方向倾斜的冷却翅片(262，264)，以便返回液化的钎料加热介质(204)和液化或固化的钎焊剂，保护气体(260)在所述翅片(262，264)周围经过。

14.如前述权利要求6-10任一所述的钎焊设备，其特征在于液化的钎料加热介质(204)和液化或固化的钎焊剂在到达收集装置(256)之前经过过滤装置(232，236)，该过滤装置(232，236)收集液体或固化的钎焊剂以及其他不需要的化学物质。

15.如前述权利要求6-11任一所述的钎焊设备，其特征在于液体钎料加热介质收集在位于钎焊区下方的托盘表面上，且通向钎焊剂收集器(322)上方。

16.如前述权利要求6-12任一所述的钎焊设备，其特征在于在接触钎焊剂的元件(230，234，238，256，262，264，266，322，324)表面上涂敷具有不凝固液体或固化的钎焊剂能力的材料。

17.如前述任一权利要求所述的钎焊设备，其特征在于在钎焊过程开始时钎焊区的压力减小，通过打开用于将保护气体供应入钎焊区的阀门使所述压力部分正常化，且通过打开蒸汽供应而使钎焊区中的压力正常化。

18.一种用于钎焊的方法，其中待钎焊物品(32)提前施加钎焊剂，所述物品(32)在第一步骤(4)预热，所述物品(32)在第二步骤(6)钎焊，其中冷凝蒸汽将所述物品加热到高于钎焊剂熔点的温度，所述钎焊物品在钎焊之后的第三步骤(8)中冷却，其特征在于所述第二步骤在存在保护气体(30)时受到影响，且所述第二步骤包括关闭蒸汽的供应，并强制蒸汽冷凝。

19.如权利要求18所述的方法，其特征在于保护气体的供应用作强制冷凝蒸汽的手段。

20.如权利要求18或19所述的方法，其特征在于所述方法包含与汽相钎焊一起的钎焊剂沉积，该钎焊过程导致钎焊剂和其他化学物质蒸发，含有钎焊剂和其他化学物质的钎料加热介质(204)的蒸汽(206)在钎焊过程之间或之后的时间内吸入封闭回路(220)，所述封闭回路包含至少第一冷凝过程(230)和第二冷凝过程(234)，该第一和第二冷凝过程(230，234)发生在第一较高温度下和第二较低温度下，且液态钎料加热介质(204)返回汽相钎焊过程。

21.如前述权利要求18-20任一所述的方法，其特征在于所述第一温度取决于钎焊剂的冷凝温度，所述第二温度取决于钎料加热介质(204)的冷凝温度。

22.如前述权利要求18-21任一所述的方法，其特征在于在保护气体已经经过冷凝过程(230，234)之后和保护气体返回钎焊室之前，保护气体(260)通过加热元件(238)加热到低于蒸汽(206)的冷凝温度的温度，所述冷凝过程(230，234)和加热过程(238)发生在元件(210)钎焊之后的时间内。

23.如前述权利要求18-22任一所述的方法，其特征在于所述冷凝的加热介质(204)返回所述过程，其中它经过钎焊剂沉积收集器(322)，该收集器(322)包含用于钎焊剂冷凝和钎焊剂固化的冷却过程。

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