CN1902991A

CN1902991A - 具有体积流控制的回流钎焊的方法和装置

Info

Publication number: CN1902991A
Application number: CNA2004800396145A
Authority: CN
Inventors: 汉斯·贝尔
Original assignee: Rehm Thermal Systems GmbH
Current assignee: Rehm Thermal Systems GmbH
Priority date: 2003-10-30
Filing date: 2004-10-29
Publication date: 2007-01-24
Anticipated expiration: 2024-10-29
Also published as: DE502004010247D1; US7581668B2; WO2005043758A2; EP1678992B1; RU2006113693A; KR100814999B1; EP1678992A2; KR20060115884A; WO2005043758A3; RU2329624C2; CN100536638C; US20080061116A1; DE10350699B3

Abstract

根据本发明的一个方面，可以通过在恒定或升高的温度下减小起初较大的体积流，快速地加热待钎焊物体，有效地防止小零件过热。通过利用对流加热器的体积流来控制在所述待钎焊物体上发生的有效传热，还可以极灵活地使钎焊过程适应于特殊的处理要求，原因在于对改变了的体积流的调节是可以非常快速和精确地控制的。

Description

具有体积流控制的回流钎焊的方法和装置

技术领域

本发明涉及回流钎焊的方法和装置，其中，与零件装配在一起的待钎焊物体受到特定的钎焊，在该钎焊中，在特定的点与该零件接触的钎料膏在预热后在钎焊区被液化，以建立所希望的钎焊触点。

背景技术

在带有电子零件的模块的工业大规模生产过程中，通常必需将大量的温度敏感零件钎焊在电路板上的相应的触点焊盘上。为此目的，电子零件包括适当的钎料表面，对于通常的零件，这种表面为线连接或触针，或者在表面安装零件(SMD零件)的情况下，这种表面为位于适当的点处的金属表面的形式。随着模块的日益小型化，个体零件持续地变得更小。该零件的形式及其用途部分地暗示某个最小尺寸。例如，电阻，二极管和小信号晶体管被制作在极小的外壳中，而其他零件(例如电感器，电容器或功率晶体管)则被制作在大得多的外壳中。由于所有形式的装置日益增多地由电子控制，所以通常需要大量的带有小信号性质的零件，并且大量功率较高或容量较大的零件也是必须的。因此，适当设计的模块通常包括尺寸和形状非常不同，从而热性质也非常不同的零件。

为了在一个零件或其金属连接表面和电路板上的一个相应的触点焊盘之间形成完善的机械和电接合，需要在不长于大约60秒内使钎料膏液化。然而，根据零件规格的不同，个体零件只能在一个非常有限的时间内受到特定温度作用。典型的钎料膏的液化温度在183～227℃范围内，这相当于对于大多数使用的零件需要许多分钟也不能达到临界的温度。使模块受到正好在液化温度以上的温度的作用可以避免使快速变热的小零件过热的危险，但会使钎焊阶段更长，因为在小零件上的金属表面已超过液化温度，而在大零件上的金属表面还没使钎料膏液化。但是，在这种情况下产生的小零件的非常长的钎焊过程会使钎焊结果出现缺陷，因此，这种方法没有吸引力。将所有零件缓和和均匀加热至钎料膏的液化温度以下可以大大减少上述的问题，但实际上还有问题，因为钎料膏中的一些活性物质在实际的钎焊过程以前丧失了效能，另外，待钎焊的金属表面会产生不希望出现的氧化，这会损害钎焊焊盘被液体钎料润湿的特性。

在许多已知的装置中，待钎焊物体在预热区加热至150～160℃(当使用含铅的钎料时)或160～200℃(当使用没有铅的钎料时)范围的一个温度，加热使在待钎焊物体中基本上达到温度平衡。然后，将待钎焊物体放入钎焊区中，使它受到高得多的温度作用，从而，开始，零件达到钎料膏的液化温度以上的温度，并在钎料膏液化的过程中进行钎焊。由于加热和钎焊过程在最大为50～60秒的时间范围内进行，所以一般在钎焊区使用240～300℃的高温。如前所述，一般小的零件比相应地惰性和大的零件显著更快地达到高温，因此这些在钎焊区占优的高温使得有使小零件过热的危险，结果可造成零件和整个模块的失效或过早破坏。因此，一方面要快速将零件加热至液化温度以上，另一方面要减少较小零件过热的危险。德国专利说明书DE 19741192公开了在转移炉中对待钎焊物体进行钎焊的一种回流钎焊方法，其中，待钎焊物体利用预热装置在预热区中达到钎料的熔融温度以下的温度，并在钎焊区中利用加热设备进行钎焊，再在冷却区中冷却至熔融温度以下的温度。DE 19741192所述的钎焊方法的特点在于，首先将待钎焊物体放在钎焊区的第一区域中，利用第一对流加热器将该物体加热至比钎料的熔融温度高很多的温度。然后，将待钎焊物体放在钎焊区的第二部分中，利用第二对流加热器，将该物体加热至在该钎料的熔融温度以上的一个较低温度。在这个所述的回流钎焊方法中，起初较高的第一温度可将较小的零件加热至液化温度以上，在下一个步骤中，因为温度较低，所以可以避免较小零件过热，而较大的零件继续将其温度增加至所需要的液化温度。

虽然当钎焊大零件和小零件时，上述方法可以使温度分布更均衡，但精确调节第一和第二温度以及在高温的第一部分中的相应停留时间必须与相应的模块匹配，因为否则小零件有在第一高温阶段过热的危险。当处理大量不同的模块时，机器可以加载的程度受限制，因为对于不同的模块必须重新进行温度调节，否则如果对不同模块使用相同的设定，则由于小零件的过热，存在失效率增大的危险。

发明内容

因此，本发明的目的是要提供一种回流钎焊待钎焊物体的方法和装置，它们在处理不同模块时有高度的灵活性，并且在钎焊过程中，小零件过热的危险小。

根据本发明，按照本发明的一个方面，这个目的可以利用一种在转移炉中钎焊待钎焊物体的方法来实现。该方法包括：利用预热装置在预热区中将所述待钎焊物体加热至与所述待钎焊物体接触的钎料的熔融温度以下的温度。另外，将在该钎料的熔融温度以上的一个特定温度的加热气体的体积流通至该待钎焊物体上。然后，减小该体积流，保持或提高该特定温度。最后，在第三个区域中，将待钎焊物体冷却至熔融温度以下。另外，使所述待钎焊物体经受具有所述钎料的熔融温度以上的特定温度的热气体的体积流。然后减小所述体积流，其中保持或升高所述特定温度。最后，将所述待钎焊物体冷却至所述熔融温度以下。

根据本发明，对待钎焊物体的零件的有效温度控制部分地通过改变加热气体的体积流来实现，因此，与通常通过将钎焊区在独立的步骤中分为温度恒定的一定部分来控制而得到的迟滞的温度控制比较，可以快速且更灵敏地调节模块的当前温度分布。相反，根据本发明的方案，在较短的时间期限内并且如果需要的话在一个钎焊区域内，通过对体积流以及可选地对温度进行闭环控制，可以实现在模块上的有效的温度分布。从而，由于随后有效地减小体积流，可以防止小零件过热，并且还可实现大零件的进一步加热。例如，在钎焊区起初可以形成特定温度的很大的体积流，而还没液化的钎料膏利用其粘附力可保证将零件固定在电路板上，并且大的体积流可以快速加热小零件和大零件。这样，可以选择体积流的特定温度，使得零件的临界温度不被超出。然后，例如在钎料膏开始液化以前，减小体积流，使得所有零件在该温度下的暴露减小，同时，使在小零件上液化的钎料膏很难或不会受当前减小了的体积流的机械影响。例如，可以监视在小零件上的钎料膏的液化时间，并且可以直接连续地或一步一步地减小体积流。这样，可在钎焊区的相同部分中通过控制风扇零件来减小体积流，或者可以将待钎焊物体输送至钎焊区的具有较小体积流的另一部分中。

在根据本发明的方法的另一个优选实施例中，待钎焊物体暴露在体积流中，使得起初利用对流加热器使待钎焊物体经受具有第一温度的第一体积流，然后，在所述钎焊区中利用对流加热器使该待钎焊物体经受具有第二温度的第二体积流。该第一体积流比第二体积流大。

这个方法通过提供至少两个不同的体积流，可以有效地加热待钎焊物体的大零件和小零件，其中可有效地防止在较小的第二体积流过程中小零件过热。另外，通过利用体积流控制加热过程，可以迅速与具有不同设计的待钎焊物体相适应，因为，在装有对流加热器的许多传统的转移炉中，可以快速地调节体积流，而通常体积流的温度重调不能同样快地进行。例如，在当处理大体积零件比例高的待钎焊物体时可能需要增加体积流，在这个增加体积流的过程中，由于从对流加热器加热的惯性，体积流的温度可能降低；但是这一点由于起初较大的体积流的缘故不会对待钎焊物体的快速加热有不良影响。类似地，当体积流减小时，其温度可能开始会增加，使得对于单纯温度控制的系统，必须等待达到温度均衡所需的相应时间。而根据本发明，体积流减小后温度的暂时升高可由体积流的进一步减小来补偿，使得即使紧接在相应的系统改变后，实际零件温度还可以保持在特定临界温度以下。这样，在处理不同的待钎焊物体过程中可得到高度的灵活性。

在另一个优选实施例中，所述钎焊区包括提供第一体积流的第一部分和提供第二体积流的第二部分。由于将钎焊区分为至少一个第一部分和至少一个第二部分，所以可以分别独立于另一者调节所述第一和第二体积流，这样，如上所述，对于由于待钎焊物体改变而必须对处理序列进行的任何改变，具有较高的灵活性。特别是，与在前面的介绍中所述的温度控制钎焊系统的情况相比，在第一部分和第二部分各自通过单独驱动的加热装置形成的系统中，可以更快速地适应新的待钎焊物体，而其中，更高程度地确保了即使第二部分中的体积流的温度等于或高于第一部分中的体积流的温度，小零件也不会过热，这是因为，传热是通过体积流的量来有效控制的，而实质上并不是由待钎焊物体与体积流之间的温度差来控制的。

在另一个优选实施例中，体积流静态地减小，即，体积流和在待钎焊物体的零件上产生的温度，可以在以下情况下被调节：至少在部分时间内、在待钎焊物体没有被输送的情况下体积流减小。例如，在初始阶段，在将待钎焊物体放在钎焊区中后，可使它暴露于较大的体积流；然后连续或分步地在不输送待钎焊物体的情况下减小体积流，使得不超过较小零件的临界温度。

如上所述，虽然当体积流改变时，其实际温度会根据相应的对流加热器的结构形式和控制方法的不同而改变，但是通过控制适当的风扇电机的回转速度可以非常精确地调节的体积流控制，从而可以得到在待钎焊物体上的所希望的温度分布。特别是，如果需要的话，可以通过控制体积流在单个钎焊区实现整个钎焊过程，或者对于在钎焊区中设有多个部分的情况，可以实现在待钎焊物体的零件上的非常灵敏的温度控制。例如，在第一钎焊部分中，可以根据所要求的时间特性减小起初的大体积流，使得由于加热元件的惯性只有很小的体积流的温度改变；然后在第二钎焊部分中，提供另一个较小的、可以一定程度受控的体积流。

在另一个优选实施例中，第一体积流的一部分可以在进入钎焊区之前被分流出来，以便利用第一体积流的剩余部分形成所述第二体积流。通过对第一和第二体积流的这种形式的闭环控制，体积流的实际温度可以保持基本上恒定，因为，适当地分配的对流加热器上的负荷保持基本上不变，而仅仅改变形成第二体积流的相应部分的比例。

在另一个实施例中，可以利用第一体积流的分流出来的部分预热另一个待钎焊物体，从而实现较高的能量利用效率。

在另一个优选实施例中，所述方法包括选择待钎焊物体的最大允许温度，和将减小了的体积流的温度调节至所选择的最大允许温度。这个措施可以实现以下情况：在起初暴露于大体积流过程中小零件已达到较高温度的阶段，在进一步暴露于减小了的体积流的情况下不会超出所述最大允许温度。如上所述，当静态改变体积流时，在初始体积流较大的情况下，由于所分配的对流加热元件的惯性，体积流的有效温度会减小，但是，在小零件上会出现迅速的温度升高，而在大零件上会一定程度延迟地出现迅速的温度升高。由于体积流减小，所以在一些情况下，其有效温度增加，其中，将减小了的体积流的温度固定在最大允许温度上，可保证零件上不会超过这个温度。

在另一个实施例中，所述特定温度，即初始大体积流的温度也调节至最大允许温度。这样可实现在整个钎焊过程中不超出该最大允许温度，而一般情况下，都希望温度分布明显在这个最大允许温度以下。为了将零件上的热应力保持在低水平，可以通过具体减小体积流，从待钎焊物体实际获得这个希望的温度分布。由于改变待钎焊物体，待钎焊物体上的有效温度分布可能会改变，但是该实施例根据要处理的物体的类型确保完全不会超过该最大允许温度。特别是，当待钎焊物体包含很多大且因此惰性的零件时，可以将初始体积流选择得非常大(例如达到钎料膏所提供的机械强度的极限)，使得在这个阶段，温度可以快速增加，而即使对于小零件也不会超过临界温度。然后在钎料膏液化前，可以减小初始非常大的体积流，使得在钎焊过程中，零件在钎料膏上的固定保持牢固。

在另一个实施例中，将所述特定温度保持在某些零件的临界温度以下，并在减小体积流后增加体积流的温度。这样，在体积流较大的初始阶段(其中尤其大零件上温度快速升高)，要保证一些零件(例如小的半导体零件)的临界温度在任何情况下都不会被超过。在下一个体积流减小的阶段中，可以进一步增加温度，而小的体积流可以有效地防止小零件过热。如上所述，由于对流加热元件的相应惯性，可能至少间隔地造成相应的温度上升，但是这可以被有利地加以利用，用于进一步控制待钎焊物体的温度分布，并且通过对体积流的闭环控制保持在小零件的非临界温度范围内。

根据本发明的另一个方面，一种在转移炉中钎焊待钎焊物体的方法包括下列步骤。第一，将待钎焊物体加热至钎料熔点以下的温度。然后，利用体积流，将待钎焊物体暴露于处在熔融温度以上的第一温度中。然后，将待钎焊物体暴露于处在熔融温度以上且比第一温度低的第二温度，并改变体积流。

根据本发明，如在前面介绍中所述，由于在钎焊阶段暴露于第一高温和第二低温而产生的待钎焊物体上的温度分布可在以下方面得到显著改善：通过适当改变用在待钎焊物体上的体积流，可以更精确和灵活地保持温度分布。这样，利用较高输入温度的中等体积流可在体积流和待钎焊物体之间实现相应较大的温度差，这时小零件和大零件都得到快速加热。通过适当短暂地暴露于第一温度，可以防止被快速加热的小零件过热，因为待钎焊物体目前暴露于较低的第二温度(尽管该温度还是处在熔融温度之上)；其中，体积流可以显著地改善待钎焊物体上的相应温度分布，因为具体而言由体积流向待钎焊物体上的传热依赖于紧邻待钎焊物体的附近区域中的流动特性。例如，在一个变型中，可以在第一高温过程中产生较小的体积流，因为例如在基本上只包括小零件的区域中可产生相对的层流。层流与由大体积零件产生的相应的紊流相比，会导致传热效率较低。结果，如果小零件设置在待钎焊物体的很少受紊流影响的区域中，则与小零件比较，在大体积零件上的传热会更高。在接下来暴露于较低的第二温度过程中，可以适当地增加体积流，使得向待钎焊物体上的总传热显著增加，从而，大体积零件继续快速加热，而小零件的温度最大可增加至第二温度，因此排除了这些小零件的不希望的过热。另外，通过改善增大了的第二体积流中的传热，在一些情况下在初始阶段可能被快速加热的小零件可以很有效地“冷却”至第二个温度，从而处于该零件的非临界温度范围内。

在其他情况下，以下做法可能是有利的：利用大体积流在初始阶段加热待钎焊物体；而在接下来的具有第二较低温度的钎焊阶段，减小体积流，这样可保证小的零件的机械固定，而由于大体积零件上的较强的紊流，这些大体积零件可进一步加热。

根据本发明的又一个方面，提供了一种钎焊待钎焊物体的装置。该装置包括预热区：可以利用对流加热器暴露于温度可调节的热气体的可调节的体积流中的钎焊区；和冷却区。另外，根据本发明的装置包括控制单元，该控制单元至少与对流加热器工作连接，并形成为可使特定量值和温度的体积流作用在钎焊区中的待钎焊物体上，然后，使量值较小且温度相同或较高的体积流作用在该待钎焊物体上。

这样，形成了用于实现通过减小体积流有效控制温度分布的本发明方法的适当的装置。

在另一个优选实施例中，在对流加热器中设有一个可控气体导向系统，以便以可控制的方式将至少预热区和钎焊区暴露于至少具有一定温度和体积流的热气体中。形成相应的气体导向系统，由于可以更有效地利用由对流加热器提供的热能，所以可更有效地利用使该装置工作所需的能量，并且可以利用在减小体积流的过程中，在一个区中不再需要的部分热气体在另一个区中形成适当的体积流。

附图说明

下面，参照附图，更详细地说明所示的实施例。其中：

图1a示意地表示一个转移炉，它可根据本发明工作，使得第一阶段的体积流比第二阶段的大，而两个体积流的温度保持大致相同；

图1b表示一个转移炉，其中，体积流在较恒定的温度下从起初较大的值连续地减小，并且体积流的改变可以是静态地进行的，即不输送待钎焊物体；

图2a表示一个转移炉，其中，在第一钎焊部分中保持较高的第一温度，在第二个钎焊部分中保持较低的第二温度，其中根据本发明体积流被改变，并且在所示的例子中该体积流调节得比更高温度下的体积流大；

图2b表示当利用图2a所示的装置处理时，小零件和大零件的温度图形；

图3表示根据本发明的一个装置，它包括一个可控制的气体导向系统，以便为转移炉的许多区域以有效和可控制的方式产生特定温度的体积流；和

图4示意性表示根据待钎焊物体的一定区域的光学特性，控制体积流的改变的方法。

具体实施方式

图1a示意性地表示转移炉100形式的回流钎焊装置的一个例子。在所示例子中，该装置包括至少一个预热区110，一个钎焊区120和一个冷却区130。另外，设有一个输送装置150，它将例如带有可利用钎焊膏安装的各种零件的电子电路板形式的待钎焊物体(没有示出)传送通过各个区域110、120和130。在所示例子中，该钎焊区域120再细分为两个部分120a和120b。在部分120a中，特定温度T的热气体的一定体积流通过第一对流加热器121a被引导至输送装置150上，或者达到其上的待钎焊物体上。类似地，钎焊部分120b包括一个对流加热器单元121b，它将特定温度T的热气体的一预定体积流引导至输送装置150上或可选地到达其上面的待钎焊物体上。在所示的实施例中，对流加热元件121a、121b从两侧将待钎焊物体暴露在特定温度的体积流中。在其他实施例中，对流加热器元件121a、121b只利用特定温度的体积流接触待钎焊物体的一侧。另外，可以在钎焊区120中设置大量的钎焊部分120a、120b，然后装备相应的对流加热元件121a、121b，使得可以按希望的方式调节作用在输送装置150上、放置在该装置上的钎焊物体的温度分布。另外，该预热区110包括一个适当的对流加热器111，并且可选地，该冷却区130也同样包括一个适当的对流加热器131。在其他实施例中，该预热区111和/或冷却区130可以包括一个或多个部分，每一部分带有单独的对流加热器。另外，对流加热器121a、121b以及可选地加热器装置111和131可以包括单独的加热器元件，以便适当地加热合适的处理气体(例如空气)，从而利用适当的风扇元件在各个区域中提供一定温度的预定的体积流。在如以下将参照图3描述的其他实施例中，加热器装置可以包括一个中央加热元件和适当地实现的气体导向系统，以便在各个区域中形成具有所需量值和温度的体积流。特别是，可用相同的方式实现各个区域110、130和部分120a、120b，它们的功能通过选择体积流的量值和温度来决定。

在装置100工作过程中，一般包括不同尺寸的零件的待钎焊物体，利用输送装置150被放入预热区110中，并较慢地加热至例如160℃的温度，使得在钎焊物体上温度分布基本均匀，即小零件和大零件的温度基本上相同。如在前面的介绍中所述，这种缓慢和较均匀的加热过程不能进行至钎焊膏的熔融温度因为钎焊膏中的活性物质会过早地起作用和消耗，另外，还产生钎焊触点的氧化。然后，利用输送装置150，将待钎焊物体送入钎焊区120中(即在所示的实施例，送入第一部分120a中)，其中为了得到无失效的钎焊接合，在钎焊区120中的总的停留时间应保持在大大短于60秒。在所示的实施例中，设定加热器装置121a，使得预定量值和特定温度(例如260℃)的体积流V₁作用在待钎焊物体上。体积流V₁的量值选择得使在待钎焊物体附近为高温，这样，可以快速将待钎焊物体加热至钎料膏的熔融温度以上。由于较高的温度和大的体积流，在小零件上温度上升很快，而较大的零件温度上升的速度较慢。在特定的停留时间以后(在一般过程中可以为5～40秒)，将待钎焊物体送入第二部分120b中。在该第二部分中，大约相同温度(例如260℃)的小得多的体积流V₂在待钎焊物体上产生较低的有效温度，因此可防止较小零件加热，而较大零件可如以前一样继续加热，并可以可靠地超过钎焊膏的熔融温度。在特定的时间以后(例如15～35秒)，将该待钎焊物体送入冷却区130中，通过强制对流或简单地通过自然对流，待钎焊物体温度降低。通过在较恒定的温度下，将体积流V₁减小至V₂值，可以有效地防止小零件的过热，而大零件至少可在区域120b中可靠地被钎焊。先前提出的时间和温度只是一个例子，可有适当的、不同的选择，以适应所希望的处理顺序。例如，对于关键零件，可以事先选择最大允许温度，并至少在该部分120b中将温度调节至这个最大允许温度，使得在任何情况下，在大零件的较长钎焊期间都不能超过这个温度。在其他实施例中，可以在第一部分120a中保持这个最大允许温度，然后通过相应的增加体积流V₁，相应地快速加热整个待钎焊物体。例如，对于特定的零件可以确定最大允许温度为220℃，然后尽管温度较低，可以产生相应较大的体积流V₁，以实现快速超过钎焊膏的熔融温度。由于同时在这种情况下，钎焊膏由于温度增加较快而首先在小零件上液化，所以大的体积流可造成钎焊膏的不希望的流动，因此可以在钎焊膏在较小零件上液化以前，将体积流V₁减小至较小的值。这个时间点可通过一次或多次测试用实验方法得出或可用测量方法找出。

图4表示电子电路板形式的待钎焊物体400，它包括第一区域410和第二区域420。在第一区域410中，设置有大量的小零件411，它们通过钎料膏412被附接在基座电路板上。在第二区域420中，利用适当的钎料膏区域422定位一个大零件421。在将待钎焊物体400暴露在较低温度的大体积流V₁中的过程中，由于大体积流V₁具有大的传热，所以零件411和421快速地被加热，但是其中小零件411温度迅速升高，从而更迅速地达到钎料膏412的熔融温度。当开始液化时，一个改变的特性为钎焊膏412的光学特性；例如，它可以比在固态时反射性大得多，因此，入射在第一区域410的光束430的反射性质也改变了，而反射光束431的这种改变是可以检测到的。一旦反射光束431显示在区域410中钎焊膏412的性质改变，则可将区域120a中的体积流V₁减小至对液体钎焊膏412基本上没有机械影响的值。由于可通过适当的风扇元件的回转速度在非常短的时间(例如几微秒内)控制体积流的量值，所以在区域410中体积流V₁本身可快速转换减小至熔融状态，以便固定零件。另外，由于体积流温度较低，可有效地防止超过允许的温度。下一步的钎焊过程可如前述实现。

图1b示意性地表示另一个实施例，其中根据利用先前图4所示的方法得到的检测信号，可以较连续地改变体积流，从而可以在一个钎焊区进行完整的钎焊过程。因此，在图1b中，装置100包括一个钎焊区120，该钎焊区120具有联接于其上的加热装置121，其中体积流受到控制，以便在要处理的物体上得到所希望的温度分布。例如，当将待钎焊物体放入该钎焊区120中时，可产生大体积流的较高温度，然后，连续地或逐渐地在恒定温度下减小体积流，使较大零件如以前一样加热，而较小的零件的温度基本上不升高。

利用体积流控制待钎焊物体上的有效温度(即在此其表示在待钎焊物体中/上产生的温度)，这有利于在单个室内在待钎焊物体上形成非常灵敏的温度分布，因为电机的转速和体积流是可以非常灵敏而快速地调节的。另外，用这种方法，利用体积流的闭环控制在待钎焊物体中/上产生的温度，可以有效地与检测信号配合，而由于温度改变过程中的惯性，这种配合在单纯控制温度的钎焊成形中是不可能实现的。图1b中的图形表示为了在一个钎焊区120中，在40～60秒内完成钎焊过程，对于例如体积流温度为240℃的情况，体积流V与时间的关系的典型图形。

利用根据本发明的闭环体积流控制，不但可以增加单个钎焊区中转移炉的产量，而且可以快速地实现处理序列的改变，即改变处理温度和体积流，因为有效地传热基本上是由体积流的控制得到的，而气体的实际处理温度只是起到辅助作用。例如，对与先前处理的待钎焊物体相比具有多得多的零件的待钎焊物体的钎焊，可能需要增加处理温度，而精确保持一定的温度不是非常关键的，因为，对待钎焊物体的相应的传热基本上由体积流控制，并且由此可以快速和灵活地与新情况相适应。例如，增加新的待钎焊物体的处理温度可使处理时间较短，而在加热至新处理温度阶段，对例如由检测信号控制的体积流的适当控制也可校正在这个过渡阶段中的钎焊结果。

在先前所述的实施例中，假设在体积流改变的过程中，处理温度是较恒定的。在一些转移炉中，加热装置(例如加热装置121a、121b)，是作为单独的可控制的对流加热器设置的，使得体积流的改变(例如，体积流的减小)可导致温度改变(例如温度升高)，因为在这种情况下，较少的热从加热器元件被带走，从而在加热器元件上对处理气体的加热更多。这表示在一些实施例中，小体积流的温度可以比大体积流的温度高，然而这对钎焊过程没有负面影响；因为，可以减小体积流，使在小零件上的有效温度保持在临界范围以下。在其他情况下，可以有利地利用较高的温度，减小体积流，使得较小的零件基本上受层流作用，这种情况下传热受到很大的限制，而较大的零件的表面上产生紊流，这与较小的零件比较，可使传热更多从而实现超比例的加热；这种情况与增加体积流的处理温度结合，可以更有效地加热较大的零件。

图2a示意性地表示一个转移炉200，它带有预热区210、包括第一部分220a和第二部分220b的钎焊区220、以及冷却区230。各个区域210、220和230包括相应的对流加热器211、221a、221b和231，这些加热器可用与参照图1a所述的相同的方法制造。

在转移炉200工作过程中，调节加热装置221a和221b，以便将处理温度(即处理气体的温度)调节至较高的值(例如280℃)，并适当地将第一中等体积流V₁引导至相应的待钎焊物体上，不过部分220b中的处理温度要低得多，但仍在钎料膏的熔融温度以上(例如210℃)。但是这里，与部分220a中的体积流V₁比较，温度210℃的体积流V₂大大增加。当将待钎焊物体放在220a部分中时，较高的处理温度实现了对小零件和大零件的快速加热，其中使部分220a中的停留时间较短，从而不致使加热比大零件快的小零件过热。然后，将待钎焊物体送入第二部分220b中，在这里该物体被暴露在低温T₂下，但是体积流V₂大大增加了，使得由于体积流增加，可以有效地加热较大的零件，而较小的零件保持在温度T₂下或迅速调节至该温度。

图2b中，虚线表示小零件的温度分布的例子，实线表示较大零件的温度分布的例子。在放入具有例如280℃的处理温度和中等体积流V₁的部分220a中后，在220a部分中小零件快速加热至大约230℃的温度，而大零件的最终温度大约为200℃。在将待钎焊物体放在部分220b中后，由于温度较低的更大的体积流的“冷却作用”，小零件的温度迅速降低，然后在这个非临界温度下保持不变。相反，尽管处理温度较低，大零件的温度迅速增高，因为大的体积流V₂使热有效地传递至零件上。由于特定温度的体积流的改变，与在前面的介绍中所述的方法相反，可实现较短的处理时间和/或较高的可靠性，原因在于，低温的体积流的增加可靠地将小零件冷却至非临界温度，而该非临界温度因此可被选择得非常高。

在其他实施例中，以下做法可能是有利的，即在较高的初始温度下选择相应较大的体积流，以便非常快速地加热，然后施加较低的处理温度，同时调节减小体积流，以有效地减小对小零件的传热，并同时继续有效地加热可以引起紊流的较大的零件。

图3示意性地表示回流钎焊装置的另一个实施例，该实施例用转移炉300的形式代表，其中转移炉也包括控制单元350，以便用与参照图1a和1b所述的方法控制体积流和处理温度。另外，装置300包括装有加热器回路324的加热装置323，该加热装例如由适当的电源325供电。另外，设有送进处理气体(例如空气，氮或相似的气体)的连接装置326。加热装置323与气体导向系统340连接，气体导向系统又与一个或多个电动风扇装置321联接。气体导向系统340包括与加热装置323联接的一个或多个热气体管路341，并适当地包括许多处理气体送进器管路342，该处理气体送进器管路342利用可控阀门元件343与冷却器处理气体源344连接。另外，设置并安装有温度传感器345，以采集送入装置300的适当区中的体积流的温度。电动风扇装置321、可控阀门元件343和温度传感器345与控制装置350连接。

在装置300工作过程中，利用电源325将足够量的能量送至加热器元件324，以将经由连接装置326送进的处理气体加热至高温(例如300℃或更高)。利用控制部件350，通过调节所希望的转动速度，在装置300的各个区中根据所希望的工作方法产生适当的体积流，其中，利用温度传感器345测量相应的体积流的温度，并且根据测量结果设定可控阀门元件343，以便通过适应的阀门设定，获得从加热器元件323得到热处理气体与通过管路344送来的较冷的处理气体的具有所希望温度的混合物。这样，可以有效地保持变化的体积流的处理温度恒定，或者可根据处理要求快速改变处理温度。例如，每一个单个区域310、320、330可以对应于于同时处理三个待钎焊物体的钎焊区域，在每一个区域中，可根据所希望的处理方法或根据从待钎焊物体得到的检测信号，按照前述方式调节体积流和处理温度。在其他实施例中，区域310、320和330可以相应于预热区，钎焊区和冷却区。待钎焊物体顺序地送入这些区域中，并在该区域中调节适当的体积流和温度。特别是，当体积流不同时(例如在钎焊区320中)，在从大体积流转换至小体积流过程中不再需要的一部分处理气体，可以在其他区域中有效地使用。另一方面，当在钎焊区320中要求较大的体积流时，可以在例如保持相同温度的情况下，减小区域310和/或330中的体积流，使加热器装置323只需满足连续工作(即例如小体积流下的钎焊阶段)，而不需要连续地要求与增大的体积流的峰值负荷相应的能量。在其他实施例中，控制单元350还可以与适当的检测系统(例如光学检测系统)连接。该检测系统可以检测待钎焊物体的一些区的光学性质的改变，以便根据所得到的检测结果，控制钎焊过程。设置控制部件350，与根据本发明的改变体积流以控制在待钎焊物体上的温度分布的原理互相作用，并可选地与相应的检测装置结合，形成了极其灵活的回流钎焊装置。该装置不仅由于非常均匀地加热大和小的零件而确保了钎焊过程的高度可靠性，而且可以快速适应由于待钎焊物体的改变而引起的处理策略的变化。

Claims

1.一种在转移炉中对待钎焊物体进行钎焊的方法，它包括：

利用预热装置在预热区中将所述待钎焊物体加热至与所述待钎焊物体接触的钎料的熔融温度以下的温度；

将所述待钎焊物体暴露在具有所述钎料的熔融温度以上的特定温度的热气体的一个或两个体积流中，其中施加在所述待钎焊物体上的每一个体积流具有所述特定温度；

减小所述体积流，其中保持或升高所述特定温度；和

将所述待钎焊物体冷却至所述熔融温度以下。

2.如权利要求1所述的方法，其中，在一钎焊区中将所述待钎焊物体暴露于体积流包括：

利用对流加热器，将所述待钎焊物体暴露于具有第一温度的第一体积流；和

在暴露于所述第一体积流以后，利用所述对流加热器，将所述钎焊区中的待钎焊物体暴露于具有第二温度的第二体积流，其中所述第一体积流比所述第二体积流大。

3.如权利要求2所述的方法，其中，所述钎焊区包括提供所述第一体积流的第一部分和提供所述第二体积流的第二部分。

4.如权利要求1所述的方法，其中，所述体积流静态地减小。

5.如权利要求3所述的方法，其中，所述第一体积流的一部分在进入所述钎焊区之前被分流出来，以便利用从所述第一体积流的剩余部分产生所述第二体积流。

6.如权利要求5所述的方法，其中，所述第一体积流的被分流出来的部分用于预热另一个待钎焊物体。

7.如权利要求1～6中任何一项所述的方法，其中，还包括：选择所述待钎焊物体的最大允许温度，以及将被减小的体积流的温度调节至所述选定的最大允许温度。

8.如权利要求7所述的方法，其中，将所述特定温度设定为所述最大允许温度。

9.如权利要求3所述的方法，其中，至少所述对流加热器的第一对流加热单元设置在第一钎焊区中，并且至少所述对流加热器的第二对流加热单元设置在第二钎焊区中。

10.如权利要求1～9中任何一项所述的方法，其中，所述特定温度保持在某些零件的临界温度以下，并且随着所述体积流的减小，增加体积流的温度。

11.如权利要求1～10中任何一项所述的方法，其中，根据从所述待钎焊物体得到的检测信号减小所述体积流。

12.一种在转移炉中对待钎焊物体进行钎焊的方法，它包括：

将所述待钎焊物体预热至钎料的熔点以下的温度；

利用体积流，将所述待钎焊物体暴露于处于所述熔融温度以上的第一温度；

将所述待钎焊物体暴露于处在所述熔融温度以上且低于所述第一温度的第二温度，其中所述体积流改变了。

13.如权利要求12所述的方法，其中，所述具有第一温度的体积流比所述具有第二温度的改变了的体积流小。

14.如权利要求12所述的方法，其中，所述具有第一温度的体积流比所述具有第二温度的改变了的体积流大。

15.一种对待钎焊物体进行钎焊的装置，它包括：

预热区；

钎焊区，其可以利用对流加热器而暴露于温度可调节的热气体的、可调节的体积流；

冷却区；和

控制单元，其至少工作连接至所述对流加热器，并且形成为可使具有特定量值和温度的体积流作用在所述钎焊区中的待钎焊物体上，并可使具有较小量值和相同或较高温度的体积流作用在所述待钎焊物体上。

16.如权利要求15所述的装置，其中，所述钎焊区包括至少一个第一部分和一个第二部分，在每一个部分中可以形成具有不同量值的体积流。

17.如权利要求15或16所述的装置，其中，设有至少一个预热区和至少一个冷却区。

18.如权利要求17所述的装置，其中，所述对流加热器包括可控气体导向系统，用于以受控方式将至少所述预热区和所述钎焊区暴露于一确定温度的热气体和体积流。

19.如权利要求16所述的装置，其中，所述对流加热器包括位于所述第一部分中的至少一个对流加热元件和位于所述第二部分中的至少一个对流加热元件。