TW201404508A - 真空迴焊設備、真空迴焊方法 - Google Patents

Abstract

本發明係提供一種真空迴焊設備與真空迴焊方法，該真空迴焊設備包含有可產生汽相氣氛之一機體、若干真空腔體、加熱單元及設置於機體內之一傳送機構，該真空腔體係設置於機體一側並連接真空設備，該加熱單元係設置於真空腔體外側，該傳送機構係包含可移動之若干載件，各該載件係供承載工件，若干遞送單元，對應該真空腔體，用以可將該載件輸入、輸出真空腔體；該方法係將工件輸入汽相氣氛之機體後再輸入受加熱單元保溫之固定式真空腔體內，再將該真空腔體內部抽真空，以進行工件焊接部位之真空迴焊。

Description

真空迴焊設備、真空迴焊方法

本發明係與焊接設備有關，更詳而言之是指一種真空迴焊設備與真空迴焊方法者。

迴流焊(簡稱迴焊)係利用一焊接設備內部之高溫使錫膏(焊料)受熱融化，進而使電子元件可被錫膏結合在電路板上、達到焊接目的的一種製程。迴焊技術常運用於電子製造領域，電腦內使用的各種電子元件多是利用此技術焊接到電路板上的。

早期之迴焊設備多利用紅外線之熱輻射或熱風、熱媒使設備內部形成熱環境以進行迴焊，不過，此二種迴焊方式或為溫度均勻性不佳、或為無法作真空製程(真空製程有低孔隙率之優點)。目前溫度曲線控制兼顧溫度均勻性及真空製程乃真空汽相回焊系統，大體上係將迴焊設備之處理腔體抽真空(抽真空之次數與強度可視情形控制)而於汽相環境中(惰性液體受熱氣化形成)進行回焊。亦即，根據不同溫度曲線的要求，將惰性液體加熱、使其氣化形成蒸汽，並控制工件於汽相環境中之高低位置，可以精確和靈活的控制需要的溫度曲線，達到精確焊接的目的，俾可將焊接部位與空氣隔絕避免焊接部位氧化及產生空洞孔隙。

前揭所謂之溫度曲線係包括預熱、浸潤、回焊和冷卻四個區域。預熱區通常是指溫度由常溫緩慢升高至150℃左右的區域，此區域主要用以使錫膏(焊料)中的部分溶劑及水氣能揮發，並活化助焊劑。浸潤區又稱活性區，通常維持在150℃±10的溫度，其曲線形態接近水平狀，此時錫膏即將融化，活化劑會開始啟動，可有效地去除焊接部位表面的氧化物、提高焊接的效果。迴焊區之溫度最高(加熱至230℃)，此時焊料中的錫與焊墊上的銅(或金)成份由於擴散作用可形成金屬化合物，產品的峰值溫度也是在這個階段達到的，迴焊的峰值溫度通常取決於焊料的熔點溫度及組裝零件所能承受的溫度，一般的峰值溫度應該比錫膏的正常熔點溫度要高出約25~30℃，才能順利的完成焊接作業。冷卻區係迅速降溫使焊料凝固，藉以得到較細的合晶結構，提高焊點的強度及導電性。

習知真空汽相迴焊技術較佳者，如美國第7748600號「Process and device for soldering in the vapor phase」發明專利所示，其運作時係將工件輸送至設備內部後，再移動一真空腔體蓋住工件、抽真空，真空腔體並受熱蒸汽包覆、加熱，工件可在真空腔體內部之真空、加熱環境下進行迴焊，控制溫度曲線之精確度甚佳。

雖然如此，發明人仍基於精益求精之研究精神， 乃研發出相較於該美國專利新穎且非顯而易知之本發明。

本發明之主要目的即在提供一種真空迴焊設備與真空迴焊方法，其可將工件經由汽相氣氛輸送至固定式真空腔體進行迴焊處理，且其輸送工件之傳送機構可持續循環運轉地將工件輸送至真空腔體進行迴焊後再輸出者。

緣是，為達成前述之目的，本發明係提供一種真空迴焊設備，包含有一機體；至少一真空腔體，設置於該機體一側並連接真空設備；至少一加熱單元，用以保溫該真空腔體；一傳送機構，設置於該機體內，包含可移動之若干載件，各該載件係供承載加工件，若干遞送單元，對應該真空腔體，用以可將該載件輸入、輸出真空腔體。

較佳地，該傳送機構更包含一傳輸單元，該傳輸單元係可移動載件、將載件輸送至對應真空腔體之位置。

較佳地，該機體內部設置有一軌道對應真空腔體與遞送單元，該載件係受遞送單元沿軌道輸入、輸出真空腔體。

較佳地，該遞送單元包含有一載板，用以承置該載件，一立板，設於該載板一端，一推桿，連接該立 板並可相對真空腔體移動，用以可將該載板上之承載件移入或移出該真空腔體。

較佳地，該加熱單元係包覆於真空腔體外側。

較佳地，該傳輸單元包含一框架，一驅動裝置，連接該框架，用以控制該框架之移動方向與距離，該載件係置於框架。

較佳地，該傳輸單元包含一循環輸送組件與驅動循環輸送組件運轉之一驅動裝置，該循環輸送組件包含二輸送圈體，該二輸送圈體之間相對設有複數支撐件，該載件係置於二輸送圈體之支撐件上。

較佳地該傳輸單元包含一旋轉件，一環型之軌道，架設於該旋轉件外側，若干輸送裝置，可移動地置於該軌道並連接旋轉件，用以承載該載件而於旋轉件旋轉時於軌道上移動。

較佳地，該傳輸單元包含一環型之軌道，架設於該旋轉裝置外側，若干輸送裝置，可移動地置於該軌道，包含一載架，用以承載該載件，一驅動組件，連接該軌道與載架，用以使該載架可於軌道上移動。

此外，本發明更提供一種運用前揭真空迴焊設備之真空迴焊方法，係將該真空腔體予以固定，再加熱該機體內之惰性液體與真空腔體、使機體內形成汽相氣氛，再將工件經由汽相氣氛輸入該真空腔體，再使該真空腔體內部形成真空狀態，以進行工件焊接部位 之真空迴焊。

以下，茲舉本發明數個較佳實施例，並配合圖式做進一步之詳細說明如後：

首先，請參閱第一圖所示，本發明一較佳實施例之真空迴焊設備10，包含有一機體12、一真空腔體14、一加熱單元16與一傳送機構18。

該機體12，其上部設有一輸送口22，用以供輸入、輸出欲進行回流焊之工件，一軌道24，設置於該機體12底側，二導軌26、28，相對自該機體12底側朝上延伸，一加熱件29，設於該機體12底側，可為習知可控制加熱溫度之任何型式加熱裝置，用以加熱該機體12內部底側之惰性液體，使惰性液體氣化而於該機體12內形成汽相氣氛。

該真空腔體14，連通於該機體12一側並對應軌道24、連接一真空設備(如真空幫浦，圖中未示)，用以供工件於其內進行迴焊之動作。

該加熱單元16，係包覆於該真空腔體14外側(設於真空腔體14亦可)，用以保溫該真空腔體14，可為習知通電後產生熱度之加熱絲或其他可控制加熱溫度之元件或裝置。

該傳送機構18，包含一傳輸單元30、一載件32與一遞送單元33。該傳輸單元30係包含一框架34與 連接框架34之一驅動裝置36，該框架34係用以承置板狀之載件32，具有一框體38與設於框體38底側四角落之導引件40，該載件32係置於框體38內，各該導引件40係抵接於二導軌26、28外側。該驅動裝置36係架設於該機體12上方並連接框架34(例如利用金屬線連接框架34)，可為習知之馬達，用以可控制該框架34於二導軌26、28之間上下移動。該載件32係供承載工件。該遞送單元33係對應真空腔體14，包含一載板42、設於載板42一端之一立板44及連接該立板44之一推桿46，該載板42係用以承置載件32，該推桿46係可受驅動(如油壓設備等)而相對真空腔體14移動，用以可將該載板42上之載件32移入或移出該真空腔體14。

藉此，本發明該真空迴焊設備10進行工件真空迴焊之運作方式與特色如下：

該真空迴焊設備10運作時，係先使該加熱件29加熱惰性液體、使機體12內部形成汽相環境，並以該加熱單元16加熱、保溫真空腔體14，再利用該傳送機構18將工件50輸入真空腔體14，其方式係將該工件50置於框架34內之載件32上，再以該驅動裝置36控制框架34經由輸送口22下降至遞送單元20之載板42(控制框架34之高度可產生適宜之溫度曲線)，如第二圖所示，該載件32再受遞送單元33推 入真空腔體14，並利用該立板44封閉真空腔體14、將真空腔體14抽真空，俾於真空、熱環境下進行該工件50之真空迴焊，可避免該工件50之焊接點氧化及焊接溫度下降等問題產生。關於真空迴焊過程之溫度曲線控制等技術細節屬習知技術，此處不予贅述。

當真空迴焊程序結束後，該遞送單元33可後退而將工件50移出真空腔體14，該驅動裝置36再促使框架34上升，即可將該工件50移出機體12，俾再重複前述輸送該工件50至真空腔體14內進行真空迴焊之程序。

由上可知，本發明該真空迴焊設備10之真空腔體14係固定於機體12一側，欲進行真空迴焊之工件50係受該傳輸單元30、載件32與遞送單元33之搭配，而持續輸入該真空腔體14進行真空迴焊並輸出，運作效率佳。

據上可知，本發明更提供了使用該真空迴焊設備10進行工件之真空迴焊方法，亦即，係先使該加熱件29加熱惰性液體，使惰性液體氣化而於機體12內形成汽相環境，同時該真空腔體14亦受加熱單元16加熱、保溫，再利用該傳送機構18將工件50經由機體12內之汽相環境輸入真空腔體14，繼而將該真空腔體14抽真空，基此，即可於該真空腔體14內進行工件50焊接部位之真空迴焊。

如第三圖至第五圖所示，係本發明另一較佳實施例之真空迴焊設備60，其構成大體上與該真空迴焊設備10相同，亦包含機體62與設置於機體62一側之一真空腔體64(一個或一個以上均可)，不同處在於：其傳輸單元66係包含一循環輸送組件68與驅動循環輸送組件68運轉之一驅動裝置70，該循環輸送組件68包含二輸送圈體72、74，該二輸送圈體72、74之間並相對設有複數支撐件76，而其載件78則可置於二輸送圈體72、74之支撐件76間。

據此，該驅動裝置70可驅動循環輸送組件68持續運轉，使該二輸送圈體72、74間的載件78可上升或下降，進而輸送工件至該機體62底端被推入該真空腔體64內進行真空焊接或輸出。

如第六圖所示，係本發明再一較佳實施例之真空迴焊設備80，不同處在於：其無前揭氣化惰性液體之加熱板設計，其傳輸單元82係包含一旋轉件84(旋轉柱)，該旋轉件84外側架設有一環型之軌道86，該軌道86係承載連接旋轉件84之複數個輸送裝置88，各該輸送裝置88係可承載載件90並連接旋轉件84，而可受旋轉之旋轉件84帶動於軌道86上移動，分別包含一載架92及設於載架92對應旋轉件84一端之一驅動組件94，該載件90係透過數線體96連接驅動組件94而位於載架92底側，各該驅動組件94係分 別包含具一伸縮軸100之驅動馬達102(如軸心式線性馬達)與連接於伸縮軸100末端之一連接塊104，各該線體96係連接連接塊104，各該載件90係概呈框形。

藉此，該旋轉件84旋轉並定位於輸送裝置88對應真空腔體106之位置時，該輸送裝置88之驅動馬達102可運轉而將伸縮軸100伸出、使載件90下降至對應真空腔體106之位置，則其遞送單元108即可將載件90內之工件推入真空腔體106，俾可連續地進行真空迴焊之程序。

如第七圖所示，係本發明又一較佳實施例之真空迴焊設備110，其構成概與該真空迴焊設備80相同，不同處在於：其傳輸單元112並無旋轉件之設計，且其數個輸送裝置114更分別包含有與軌道116連接(嚙接)之一驅動組件118，各該驅動組件118係分別由馬達120與傳動齒輪122所組成。基此，各該輸送裝置114係受驅動組件118之驅動(可分別控制)而可於軌道116上移動，有別於前揭該真空迴焊設備80利用旋轉件84使輸送裝置88移動之設計。

綜上所述，本發明所提供之真空迴焊設備與真空迴焊方法，其有別於傳統利用熱媒、紅外線或熱風等加熱機體內部空間之迴焊設備，焊接過程中溫度控制效果較佳，且其真空腔體係固定於機體一側，亦有別 於習知移動受蒸汽保溫之真空腔體以蓋住工件之真空迴焊設備，可連續地進行工件之真空迴焊；緣是，本發明確實符合發明專利之要件，爰依法提出申請。

10‧‧‧真空迴焊設備

12‧‧‧機體

14‧‧‧真空腔體

16‧‧‧加熱單元

18‧‧‧傳送機構

22‧‧‧輸送口

24‧‧‧軌道

26、28‧‧‧導軌

29‧‧‧加熱件

30‧‧‧傳輸單元

32‧‧‧載件

33‧‧‧遞送單元

34‧‧‧框架

36‧‧‧驅動裝置

38‧‧‧框體

40‧‧‧導引件

42‧‧‧載板

44‧‧‧立板

46‧‧‧推桿

50‧‧‧工件

60‧‧‧真空迴焊設備

62‧‧‧機體

64‧‧‧真空腔體

66‧‧‧傳輸單元

68‧‧‧循環輸送組件

70‧‧‧驅動裝置

72、74‧‧‧送圈體

76‧‧‧支撐件

78‧‧‧載件

80‧‧‧真空迴焊設備

82‧‧‧傳輸單元

84‧‧‧旋轉件

86‧‧‧軌道

88‧‧‧輸送裝置

90‧‧‧載件

92‧‧‧載架

94‧‧‧驅動組件

96‧‧‧線體

100‧‧‧伸縮軸

102‧‧‧驅動馬達

104‧‧‧連接塊

106‧‧‧真空腔體

110‧‧‧真空迴焊設備

112‧‧‧傳輸單元

114‧‧‧輸送裝置

116‧‧‧軌道

118‧‧‧驅動組件

120‧‧‧馬達

122‧‧‧傳動齒輪

第一圖係本發明一較佳實施例之立體分解示意圖。

第二圖係本發明一較佳實施例之作動示意圖。

第三圖係本發明另一較佳實施例之外觀示意圖。

第四圖係本發明另一較佳實施例中機體、真空腔體與傳輸單元之外觀示意圖。

第五圖係本發明另一較佳實施例中驅動裝置、二輸送圈體、支撐件與載件之立體示意圖。

第六圖係本發明再一較佳實施例之外觀示意圖。

第七圖係本發明又一較佳實施例之外觀示意及部分放大圖。

10‧‧‧真空迴焊設備

12‧‧‧機體

14‧‧‧真空腔體

16‧‧‧加熱單元

18‧‧‧傳送機構

22‧‧‧輸送口

24‧‧‧軌道

26、28‧‧‧導軌

29‧‧‧加熱件

30‧‧‧傳輸單元

32‧‧‧載件

33‧‧‧遞送單元

34‧‧‧框架

36‧‧‧驅動裝置

38‧‧‧框體

40‧‧‧導引件

42‧‧‧載板

44‧‧‧立板

46‧‧‧推桿

Claims (10)

1. 一種真空迴焊設備，包含有：一機體，其底側設有一加熱件，用以可加熱惰性液體、使惰性液體氣化而於機體內部形成汽相氣氛；至少一真空腔體，設置於該機體一側並連接真空設備，用以供工件於其內進行迴焊；至少一加熱單元，設置於該真空腔體預定側，用以保溫該真空腔體；一傳送機構，設置於該機體內並對應工件入口，包含可移動之若干載件，各該載件係供承載工件，若干遞送單元，對應該真空腔體，用以可將該載件輸入、輸出真空腔體。
2. 如申請專利範圍第1項所述之真空迴焊設備，其中，該傳送機構更包含一傳輸單元，該傳輸單元係可移動載件、將載件輸送至對應真空腔體之位置。
3. 如申請專利範圍第2項所述之真空迴焊設備，其中，該機體內部設置有一軌道對應真空腔體與遞送單元，該載件係受遞送單元沿軌道輸入、輸出真空腔體。
4. 如申請專利範圍第2項所述之真空迴焊設備，其中，該遞送單元包含有一載板，用以承置該載件，一立板，設於該載板一端，一推桿，連接該立板並可相對真空腔體移動，用以可將該載板上之承載件移入或移出該真空腔體。
5. 如申請專利範圍第1項所述之真空迴焊設備，其中，該加熱單元係包覆於真空腔體外側。
6. 如申請專利範圍第2項所述之真空迴焊設備，其中，該傳輸單元包含一框架，一驅動裝置，連接該框架，用以控制該框架之移動方向與距離，該載件係置於框架。
7. 如申請專利範圍第2項所述之真空迴焊設備，其中，該傳輸單元包含一循環輸送組件與驅動循環輸送組件運轉之一驅動裝置，該循環輸送組件包含二輸送圈體，該二輸送圈體之間相對設有複數支撐件，該載件係置於二輸送圈體之支撐件上。
8. 如申請專利範圍第2項所述之真空迴焊設備，其中，該傳輸單元包含一旋轉件，一環型之軌道，架設於該旋轉件外側，若干輸送裝置，可移動地置於該軌道並連接旋轉件，用以承載該載件而於旋轉件旋轉時於軌道上移動。
9. 如申請專利範圍第2項所述之真空迴焊設備，其中，該傳輸單元包含一環型之軌道，若干輸送裝置，可移動地置於該軌道，包含一載架，用以承載該載件，一驅動組件，連接該軌道與載架，用以使該載架可於軌道上移動。
10. 一種運用如申請專利範圍第1項所述真空迴焊設備之真空迴焊方法，主要係將該真空腔體予以固 定，再加熱該機體內之惰性液體與真空腔體、使機體內形成汽相氣氛，再將工件經由汽相氣氛輸入該真空腔體內，最後使該真空腔體內部形成真空狀態，以進行工件焊接部位之真空迴焊。