CZ300348B6

CZ300348B6 - Rozvadec plynu a zarízení pro pájení plošných soucástí s tímto rozvadecem

Info

Publication number: CZ300348B6
Application number: CZ20001650A
Authority: CZ
Inventors: Schellen@Ralph; Tauchmann@Jens
Original assignee: Messer Group Gmbh
Priority date: 1997-11-07
Filing date: 1998-11-03
Publication date: 2009-04-29
Also published as: CA2308345A1; HU224359B1; EP1035939B1; DE59808494D1; WO1999024209A1; EP1035939A1; CA2308345C; DE19749185A1; ATE240814T1; US6378753B1; CZ20001650A3; HUP0004090A2; BR9814113A; ZA9810131B; HUP0004090A3

Abstract

Rozvadec plynu je urcen pro zarízení pro pájení plošných soucástí pomocí pájecí vlny v ochranné atmosfére neoxidacního plynu behem jejich pruchodu tímto zarízením a je pripojitelný k prívodu plynu pro vstup a rozdelení neoxidacního plynu v krytu (21), zakrývajícím alespon jednu nádrž (22) na pájku. Rozvadec je opatren rozdelovaci (19, 31) plynu, umístenými alespon nad a alespon pod rovinou definovanou pruchodem plošných soucástí, pricemž rozdelovace (19, 31) jsou opatreny výstupními otvory (44, 45, 59). Výstupní otvory (44, 45, 59) jsou smerovány k nádrži (22) na pájku pro homogenní rozdelení plynových polštáru.

Description

Rozvaděč plynu a zařízení pro pájení plošných součástí s tímto rozvaděčem

Oblast techniky 5

Vynález se týká rozvaděče plynu pro zařízení pro pájení plošných součástí pomocí pájecí vlny v ochranné atmosféře neoxidačního plynu během jejich průchodu tímto zařízením, připojitelným k přívodu plynu, pro vstup a rozdělení neoxidačního plynu v krytu, zakrývajícím alespoň jednu nádobu na pájku, s rozdělovači plynu, umístěnými alespoň nad a alespoň pod rovinou definovalo nou průchodem plošných součástí, přičemž rozdělovače jsou opatřeny výstupními otvory.

Dosavadní stav techniky

Při inertizaci vlnových pájecích zařízení se používají různě vytvořené a umístěné systémy k rozvodu plynu. Mají za úkol inertizovat plášť nádoby na pájku a tím přizpůsobit kvalitu pájených spojů rostoucím požadavkům. Použitím ochranných plynů, zejména dusíku, se mohou dostatečně zvětšit produkční okna, zlepší se smáčení a redukuje se vznik škrábanců.

Přitom. se pomocí ve svazku vedeného, nasměrovaného proudu plynu vytvoří prstencové proudění, příčné k pásu dopravy pájených plošných součástí, podle DE-A1 42 19 913. V EPBl-0 500 135 je proveden přívod plynu přednostně ohraničenými partiemi, aby z rozdělovačů plynu vytékalo laminámí proudění. Poněvadž je. kryt uzavírající nádobu na pájku vytvořen tak krátký, že předchozí díl vodivé desky může vstoupit do kontaktu s pájecí vlnou, zatímco násle25 dující díl vyčnívá ze vstupního otvoru, přivádí první a druhý rozdělovač plynu neoxidační plyny, které zajišťují atmosféru pro horní a spodní stranu vstupující vodivé desky, a přivádí je do styku s pájecí vlnou. Podobně může předchozí díl vodivé desky vyčnívat z výstupního otvoru, zatímco se následující díl nachází na pájecí vlně. Podle toho přivádí druhý a třetí rozdělovač neoxidační • plyny. V DE 41 42 436 je naproti tomu nad plošnými součástmi umístěn difuzor.

Všechny nynější rozdělovače plynujsou tvořeny jednoduchými systémy. Ochranný plyn je veden přívodním vedením plynu k rozdělovači plynu a je přiváděn průduchy, které tvoří slinutý kov nebo keramika, podle DE-A1 41 42 436, nebo otvory v trubce podle EP-B1 0 500 135 k zakrytování. Rozdělovače plynu, které mají jen komoru s průduchy, neposkytují přes průduchy homo.35 genní rozdělení ochranného plynu. Rozdělovač plynu s vývrty nebo drážkami uvolňuje ochranný plyn za vytvoření volného paprsku. Výsledkem přitom je orientované proudění. Na základě principu volného paprsku se nasává okolní atmosféra. To vede k orientovaným prouděním a k turbulencím v plášti a jako důsledek těchto orientovaných proudění nebo turbulencí nastává promíchání ochranného plynu s kyslíkem a množství ochranného plynu, potřebné k dosažení potřebné hodnoty zbytkového kyslíku, je příslušně větší. Rozdělovač plynu uvedený v EP-B1 0 500 135, sestává z trubky zásobování plynem, přičemž přes přívod plynu s omezenou kapacitou má vytékat k potlačení orientovaného proudění z rozdělovače plynu laminární proudění. Toto ' vede k dlouhým dobám zaplavení pláště a k dlouhým reakčním dobám při vniknutí kyslíku do pláště.

Difuzor ze slinutého kovu, navržený v DE Al 41 42 436, sice nevytváří orientované proudění, ale předává plyn ve všech směrech. Proto jsou tělesa ze slinutého kovu náchylná k zašpinění.

Podstata vynálezu

Úkol tohoto vynálezu spočívá ve vytvoření rozváděče plynu, připojeného k přívodu plynu, pomocí kterého se mohou vnést do krytu plošně rozděleně velká množství ochranného plynu.

Tento úkol se podle vynálezu vyřeší tím, že rozváděč plynu má výstupní otvory směrovány k nádobě na pájku pro homogenní rozdělení plynových polštářů.

-1 CZ 300348 B6

Toto řešení znemožňuje cirkulaci plynu. Plynové polštáře se přitom promíchají a nastává teplotní vyrovnání. Vytvořením plynových polštářů, vystupujících z rozdělovačů plynu ve směru k pájkové lázni, se dosáhne obsah zbytkového kyslíku < 0,1 % v < 3 minutách, přednostně < 2 minutách.

Tím, že rozdělovače plynu mají první expanzní komoru připojenou k přívodu plynu a tato komora je pomocí alespoň jednoho otvoru připojena k alespoň jedné další expanzní komoře, ve které jsou vytvořeny výstupní otvory pro plynový polštář, proud plynu, vstupující do první komory, expanduje a redukuje se tlak. Na základě vytvořeného tlakového rozdílu mezi vstupním tlakem a io tlakem v první expanzní komoře se rozděluje ochranný plyn homogenně po celé expanzní komoře rozdělovače plynu. Při výstupu otvory první expanzní komory se tlak ochranného plynu dále redukuje a expanduje do další expanzní komory. Větší objem další expanzní komory dovoluje redukci rychlosti proudění a tlaku. Dále slouží k uklidnění a rozdělení proudu ochranného plynu, přednostně proudu dusíku.

Tím, že je otvor vytvořen v podstatě pravoúhle ke vstupu z přívodu plynu, nastává další expanze ochranného plynu, redukce rychlosti proudění a přeměna energie proudění, poněvadž otvory první expanzní komory jsou vytvořeny proti stěně další expanzní komory, takže proud ochranného plynu vstupuje na tuto stěnu a přerušuje se tím proudění a rozděluje se do prostoru.

Výhodně se použitím více expanzních komor a odpovídajícího umístěním více otvorů mezi první a další expanzní komorou se dosahuje rovnoměrného rozdělení po celé délce rozdělovače plynu. Přitom se vyrovnají případně zůstávající nehomogenity v rozdělení tlaku v první expanzní komoře na základě počtu a velikosti průřezů otvorů.

Drážkový výstupní otvor, umístěný v podstatě kolmo nebo protilehle ke směru proudění otvory první expanzní komory, umožňuje výstup plynového polštáře. Rozdělovače plynu jsou rozmístěny minimálně po délce nádoby na pájku, přičemž drážkové výstupní otvory jsou provedeny po celé délce rozdělovačů a vytvářejí plynový polštář, který po výstupu z výstupního otvoru odpovídá rozměrům drážkových výstupních otvorů a téměř se nemíchá s okolní atmosférou.

Tím, že spodní rozdělovač plynu, umístěný pod plošnými součástmi, obepíná alespoň pájecí vlnu, je plynový polštář vytvořen na místě, na kterém musí být primárně k dispozici ochranný vzduch, přičemž umístěním nad ohřátou pájkou se plynový polštář bezprostředně termicky obrací.

D spodního rozdělovače, umístěného pod plošnými součástmi, který minimálně obepíná pájecí vlnu, je první expanzní komora umístěna s odstupem k další expanzní komoře a otvor, respektive otvory, první expanzní komory ústí ve směru k plošným součástkám do další expanzní komory. Výstupní otvor další expanzní komory může být přednostně vytvořen na straně protilehlé k otvoru. Další expanzní komora může být vytvořena ve tvaru písmene U a výstupní otvory mohou být na svých vzájemně přivrácených stranách ohraničeny první expanzní komorou. Výstupní otvor jednoho spodního rozdělovače může být výhodně umístěn nad nádobou na pájku pro termické stoupání plynového polštáře, vystupujícího z výstupního otvoru ve směru na nádobu na pájku, nad lázní pájky,

Proti otvorům je tím umístěna stěna další expanzní komory tak, že ve svazku vedený a nasměrovaný proud ochranného plynu vstupuje na tuto stěnu a proudění se tím přeruší a rozdělí se do prostoru. Otvory tak variují v počtu a velikosti průřezu po délce rozdělovače plynu, přičemž se docílí homogenní rozdělení plynu v další expanzní komoře. Expandovaný a přes další expanzní komoru, vytvořenou ve tvaru písmene U, rozdělený ochranný plyn může opustit rozdělovač plynu na spodní straně, protilehlé k otvoru prostřednictvím drážkových výstupních otvorů, umístěných po obou stranách první expanzní komory, Drážkové výstupní otvory nejsou ve vztahu na rozměry další expanzní komory zúženy. Ve tvaru písmene U vytvořená další expanzní komora je ohraničena na vnitřní straně první expanzní komorou, přičemž meziprostor tvoří další expanzní komoru.

-2CZ 300348 B6

Zařízení pro pájení plošných součástí podle vynálezu má rozvaděč plynu podle jednoho ze shora uvedených vynálezů.

Přehled obrázků na výkresech

Příklad provedení vynálezu je znázorněn na výkresech a v následujícím je blíže popsán. Na výkresech znázorňuje:

obr. 1 schematické znázornění krytu nádoby na pájku s rozdělovačem plynu, io obr. 2 schematický půdorys rozdělovače plynu, umístěného pod plošnými součástmi, obr. 3 schematický řez rozdělovačem plynu podle obr. 2, obr, 4 schematický podélný řez částí rozdělovače plynu, znázorněného na obr. 2, obr. 5 schematické znázornění rozdělovače plynu, umístěného nad plošnými součástmi, a obr. 6 řez podél čáry A-A, znázorněné na obr. 5.

Příklady provedení vynálezu

Na obr. I je schematicky znázorněno pájecí zařízení 16, které sestává v podstatě z předtunelu 17, vstupního tunelu 20, který může obepínat topný prvek 18, krytu 21, obepínajícího nádrž 22 na pájku, a výstupního tunelu 23. Pod opláštením se v uvedeném případě rozumí alespoň kryt 21, zakrývající nádrž 22 na pájku. Na obrázku jsou znázorněny pájecí vlny 24.a vodivá deska 12· Vodivá deska j_2 se dopravuje opláštením a během své dopravy opláštením přichází nad nádrží 22 na pájku do kontaktu s pájecí vlnou 24. Opláštění má na vstupní straně vstup 25 a na výstupní straně výstup 26 pro plošné součásti. Vstup 25 a výstup 26 jsou odstíněny od okolí klapkovými uzávěry 60, 64, 62, 63 nebo plynovými zástěnami. Trysky 10, 11, 14, 15, 27, 28, 29, 30 jsou vytvořeny jako rozprašovací štěrbinové trysky, které vytvářejí úzké plynové paprsky. Na obr, 1 jsou vytvořeny dva klapkové uzávěry 60, 61, těsnicí vstup 25, a dva klapkové uzávěry 62, 63, těsnící výstup 26, a trysky 10, 11, 27, 28, tvořící plynovou zástěnu na vstupu 25, a trysky 14, 15,

29, 30, tvořící plynovou zástěnu výstupu 26. Samozřejmě je také možné vytvoření jen s klapkovými uzávěry 6T respektive 62, a plynovou zástěnou 10, li, případně 14,15.

Na obr. 1 a 2 je znázorněn horní rozdělovač J_9 plynu, umístěný nad vodivou deskou 12, a spodní rozdělovač 31 plynu, obepínající pájecí vlny 24. Spodní rozdělovač 31 plynu zaplyňuje povrch pájecí lázně a pájecí vlnu 24, neboť rámovitě obepíná jednu nebo obě pájecí vlny 24. Průběh pájení není tímto spodním rozdělovačem 31 ovlivněn. Spodní rozdělovač 31. plynuje položen na nádrži 22 na pájku, přičemž jedna strana spodního rozdělovače 31 využije volný okraj nádrže 22 na pájku a dosedacím prvkem 32 dosedá pod úkosem tak, že se plošné součásti s pájenými součástmi mohou dopravovat nad spodním rozdělovačem 31 plynu. Spodní rozdělovač 31 plynu není do pájecí lázně ponořen. Spodní rozdělovač 31 plynu je zásobován neoxidačním plynem prostřednictvím přívodu 31 plynu a přívodního plynového vedení 34.

Na obr. 3 je schematicky znázorněn řez rámovitým spodním rozdělovačem 31, přičemž stejné součásti jsou opatřeny stejnými vztahovými značkami.

Spodní rozdělovač 31 má první expanzní komoru 35, která je připojena k plynovému přívodnímu vedení 34. Pomocí plynového přívodního vedení 34 pokračuje ochranný plyn z přívodu 33 plynu do první expanzní komory 35. Plynové přívodní vedení 34 je vytvořeno jako flexibilní tepelně odolné hadicové vedení, například z teflonu. První expanzní komora 35 má jednotlivé otvory 36, které jsou vytvořeny v podstatě v pravoúhlém směru ke vstupu plynového přívodního vedení 34 a vedou ochranný plyn do další expanzní komory 37, respektive do dalších expanzních komor 37, v podstatě v úhlu 90° ke směru proudění, respektive vstupu ochranného plynu. Další expanzní

-3CZ 300348 B6 komora 37 je vytvořena mezi rámem ve tvaru písmene U, obepínajícím první expanzní komoru

35. a první expanzní komorou 35. Přitom první expanzní komora 35 umístěna v další expanzní komoře 37 tak, že otvory 36 první expanzní komory 35 ústí ve směru k plošným součástem do druhé expanzní komory 37. Přesměrováním ochranného plynu v druhé expanzní komoře 37 o téměř 90° ke směru proudění, respektive vstupu, není ochranný plyn nucen postupovat do následující další expanzní komory 37 existujícím prouděním, nýbrž na základě narůstajícího tlakového rozdílu P3 < P2 < Pl. To je výhodné k tomu, že se proud ochranného plynu rozdělí homogenně po celé šířce a délce spodního rozdělovače 3J_. Při výstupu otvory 36 první expanzní komory 35 se redukuje tlak ochranného plynu a v další expanzní komoře 37 plyn expanduje.

io

Otvory 36 jsou umístěny proti boční stěně 39 další expanzní komory 37 tak, že ve svazku vedený nasměrovaný proud ochranného plynu vstupuje na tuto boční stěnu 39 a proudění se tím přeruší a rozdělí se do prostoru další expanzní komory 37. Tím nastává expanze ochranného plynu, redukce rychlosti proudění a přeměna energie proudění. Vzhledem k otvorům 36 větší proudový průřez v další expanzní komoře 37 dále redukuje rychlost proudění ochranného plynu.

Na obr. 4 je schematicky znázorněn detail A z obr. 2. Spodní rozdělovač 31 obepíná pájecí vlnu 24 ze čtyř stran, přičemž každé rameno 40, 41, 42, 43 podle obr. 2 tvoří expanzní komoru, u níž uspořádání otvorů 36, 36' a 36” a zejména jejich odstup, počet a průřez jsou vytvořeny tak, že se po celém spodním rozdělovači 31 docílí homogenní rozdělení. Nehomogenity v rozdělení tlaku v první expanzní komoře 35 se vyrovnají pomocí rozmístění stanoveného počtu otvorů 36, 36', 36” o stanovené velikosti. Expandovaný ochranný plyn, rozdělený na spodním rozdělovači 31, může opustit spodní rozdělovač 31 na spodní straně, to znamená na straně spodního rozdělovače 31, odvrácené od vodivé desky 12, prostřednictvím drážkových výstupních otvorů 44,45, umístě25 ných po obou stranách první expanzní komory 35. Výstupní otvory 44, 45 nejsou ve vztahu k proudovým kanálům 46, 47 další expanzní komory 37 zúženy.

Takto vytvořený plynový polštář vytlačuje atmosféru, obklopující rozdělovač 19, 31 plynu. Celá oblast nádrže 22 na pájku se zalije neoxidačním plynem, aniž nastává jeho promíchání s okolní atmosférou.

Na obr. 5 je schematicky znázorněn horní rozdělovač 19 plynu, umístěný nad plošnými součástkami. Horní rozdělovač 19 sestává z horní první expanzní komory 48 a alespoň jedné horní další expanzní komory 49. Zásobování horní první expanzní komory 48 nastává pomocí plynového zásobovacího vedení 50, které je připojeno k přívodu 33 plynu. Armatury, umístěné v plynovém zásobovacím vedení 50, nejsou znázorněny a v následujícím také nejsou blíže popsány. Plynové zásobovací vedení 50 je vytvořeno jako trubkové nebo hadicové vedení. Mezi homí první expanzní komorou 48 a homí další expanzní komorou’ 49 je vytvořeno množství spojovacích otvorů 51 až 56, které spojují homí první expanzní komoru 48 s homí další expanzní komorou

49. Vstupující proud ochranného plynu v homí první expanzní komoře 48 expanduje. Tato homí první expanzní komora 48 má objem, potřebný pro expanzi. Vstupní otvor 57 je vytvořen a umístěn tak, že je ochranný plyn rozdělen po celé horní první expanzní komoře 48. Spojovací otvory 51 až 56, vytvořené v homí první expanzní komoře 48, jsou vytvořeny ke vstupu 57 přívodu 33 plynu v podstatě v pravém úhlu, takže je ochranný plyn veden do horní další expanzní komory 49, respektive do horních dalších expanzních komor 49, pod úhlem 90° ke směru proudění, respektive vstupu.

Při výstupu spojovacími otvory 51 až 56 horní první expanzní komory 48 je již v homí první expanzní komoře 48 redukovaný tlak P2 < Pl ochranného plynu dále redukován: P3 < P2 < Pl.

Spojovací otvory 51 až 56 jsou vytvořeny proti stěně 58 homí další expanzní komory 49, takže proud ochranného plynu vystupující ve svazku spojovacími otvory 51 až 56, vystupuje na tuto stěnu 58 a proud ochranného plynu se přeruší a rozdělí do prostoru horní druhé expanzní komory 49, Pomocí velkých spojovacích otvorů 51 až 56 se dále vyloučí vytvoření usměrněného proudění.

-4CZ 300348 B6

Horní další expanzní komora 49 má objem, který dovoluje redukci rychlosti proudění a tlaku P3 < P2. V horní další expanzní komoře 49 je ochranný plyn uklidněn a homogenně rozdělen.

Další výstupní otvor 59, vytvořený v podstatě kolmo ke spojovacím otvorům 51 až 56, který je umístěn pootočené o 90° ke směru proudění spojovacími otvory 51 až 56 horní první expanzní komoiy 48, slouží k výstupu plynu z horního rozdělovače 19 plynu. Štěrbinový další výstupní otvor 59 je proveden po celé délce horního rozdělovače 19 plynu a vytváří plynový polštář, který po výstupu z horního rozdělovače 19 plynu odpovídá rozměrům drážkového dalšího výstupního otvor 59 a téměř se nemíchá s okolní atmosférou.

Podle změny objemu expanzní komory 48, 49 a šířky drážky výstupního otvoru 59 se použije horní rozdělovač .19 jako rozprašovací štěrbinová tryska 10, 11, 1.4, 15, 27, 28, 29, 30 pro plynové zástěny.

ís Při použití rozdělovačů 19, 3f se ochranný plyn, zejména dusík, přivádí rozdělovači H a 19. Ochranný plyn proudí do první expanzní komory 35 rozdělovače 31, expanduje na tlak P2 a proudí otvory 36 do další expanzní komory 37. S tlakem P3 proudí ochranný plyn ve směru povrchu pájky, získává přitom další redukci tlaku P4 a zaplaví oblast nádrže 22 na pájku a oblast pájecí vlny 24. Ochranný plyn se ohřívá teplou lázní pájky a stoupá. Horním rozdělovačem 19, umístěným nad plošnými součástmi na krytu 21, proudí ochranný plyn ve směru k nádrži 22 na pájku. Tím se působí proti stoupajícímu plynovému polštáři dolů se šířícím plynovým polštářem, který dále znemožňuje cirkulaci. Přitom se oba plynové polštáře smíchají a nastane vyrovnání teploty.

Claims

PATENTOVÉ NÁROKY

30 1, Rozvaděč plynu pro zařízení pro pájení plošných součástí pomocí pájecí vlny (24) v ochranné atmosféře neoxidačního plynu během jejich průchodu tímto zařízením, připojitelný k přívodu plynu, pro vstup a rozdělení neoxidačního plynu v krytu (21), zakrývajícím alespoň jednu nádobu (22) na pájku, s rozdělovači (19, 31) plynu, umístěnými alespoň nad a alespoň pod rovinou definovanou průchodem plošných součástí, přičemž rozdělovače (19, 31) jsou opatřeny výstupními

35 otvory (44, 45, 59), vyznačující se tím, že výstupní otvory (44, 45, 59) jsou směrovány k nádobě (22) na pájku pro homogenní rozdělení plynových polštářů.
2. Rozvaděč plynu podle nároku 1, vyznačující se tím, že rozdělovače (19, 31) plynu mají první expanzní komoru (35, 48), připojenou k přívodu (33) plynu, která je spojena

40 pomocí alespoň jednoho otvoru (36, 51) s alespoň jednou další expanzní komorou (37, 49), ve které jsou vytvořeny výstupní otvory (44,45, 59).
3. Rozvaděč plynu podle nároku 1 nebo 2, vyznačující se tím, že otvory (36, 51 až 56) jsou vytvořeny kolmo k přívodnímu vedení (34), případně vstupnímu otvoru (57) přívodu

45 (33) plynu.
4. Rozvaděč plynu podle jednoho z nároků 1 až 3, vyznačující se tím, že výstupní otvory (44, 45, 59) jsou vytvořeny kolmo nebo protilehle k otvorům (36, 51 až 56).

50
5. Rozvaděč plynu podle jednoho z nároků 1 až 4, vyznačující se tím, že alespoň jeden horní rozdělovač (19) je vytvořen alespoň po délce nádoby (22) na pájku, viděno ve směru dopravy plošných součástí.
6. Rozvaděč plynu podle jednoho z nároků 2 až 5, vyznačující se tím, že alespoň

55 jeden spodní rozdělovač (31) obepíná alespoň pájecí vlnu (24).

-5CZ 3110348 B6
7. Rozvaděč plynu podle nároku 6, vyznačující se tím, že první expanzní komora (35) je umístěna v odstupu od další expanzní komory (37) a otvory (36) první expanzní komory (35) ústí do další expanzní komory (37) ve směru k plošným součástem.
8. Rozvaděč plynu podle nároku 6 nebo 7, vyznačující se tím, že výstupní otvor (44, 45) další expanzní komory (37) je vytvořen na straně protilehlé k otvoru (36).
9. Rozvaděč plynu podle jednoho z nároků 6 až 8, vyznačující se tím, že další io expanzní komora (37) je vytvořena ve tvaru písmene U a výstupní otvory (44, 45) jsou na svých vzájemně přivrácených stranách ohraničeny první expanzní komorou (35).
10. Rozvaděč plynu podle jednoho z nároků 6 až 9, vyznačující se tím, že výstupní otvor (44, 45) jednoho spodního rozdělovače (31) je umístěn nad nádobou (22) na pájku pro

15 termické stoupání plynového polštáře, vystupujícího z výstupního otvoru (44, 45) ve směru na nádobu (22) na pájku, nad lázní pájky.
11. Zařízení pro pájení plošných součástí, vyznačující se tím, že má rozvaděč plynu podle jednoho z nároků 1 až 10.