TW319946B - - Google Patents

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經濟部中央揉準局舅工消費合作社印製 319946 A7 _ B7 五、發明説明（ί ) 發明領域 本發明係有關於波動焊接元件在一印刷電路板上之方 法，其中此實際上非氧化周圍環境被控制，於及/或於其 注入此波動焊接櫬器期間，K增加此由此環境至印刷霣路 板熱傅送之熱效率。 習知技藝描述 波動焊接機器巳經被製成一段很長時間，其於工業上 以自動焊接元件於一印刷電路板上I而此工作先前由手工 操作。一典型波動焊接機器包括至少一預熱區，K將印刷 霣路板預熱*至少一焊接區，以將元件焊接至電路板，藉 由將此印刷霉路板之底面以存於一焊劑容器中之熔解焊劑 被覆*及至少一冷卻琿，其中此焊劑被固化。此焊接處理 程序，或被覆處理程序，通常於存有熔操作用操作下，此 作用劑被用Μ改巷此印刷電路板底面需被連结或被覆金羼 表面潮溼。此熔劑作用通常為具腐蝕性的*及此作用劑之 多餘或殘留於此波動焊接操作後必需被清除。 低殘留無需淸潔焊劑或少量焊劑處理程序已被發展出 ，其可能於一實際上非氧化環境下，例如氮氣執行波動焊 接程序處理*而無標準焊劑作用之不方便。 美國專利3，705，547號提出一種最早波動焊 接處理程序，包括注入惰性氣賭Μ避免印刷電路板金屬表 面之氧化。 美國專利4，538，757號提出一種波動焊接處 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) Α4規格（210Χ297公釐） (祷先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) -裝· " 經濟部中央標準局—工消费合作社印裝 A7 ____B7 五、發明説明（工） 理程序，於一減少包含氮氣及氳氣環境，及氮氣簾於機器 之入口與出口，Μ避免此周圃空氣與此環境交換。 美國專利第4，606，493號提出一用於焊接印 刷電路板之方法與装置，其於一惰氣環境中，以防止由於 焊接期間所產生熱使此電氣接頭之氧化（通常為鉛錫被覆 飼）’及降低由於此霣路傳専所產生熱張力缺點。為達此 目地，一惰性氣體被經由通孔注入，以產生多個高速唄口 ，其唄至此印刷霄路板之底面。當操作條件時，如噴入情 性氣體之溫度約為於此焊劑爐中（6000)熔化焊劑溫 度之兩倍。 美國専利第4，646，958號提出一焊劑再滾通 ，或焊劑碎Μ處理程序，其執行於無焊劑或不霈焊劑糸铳 ，其於一包括氮氣及矽烷或氫氣及矽烷環境中。 美國専利第4，82 1 ，947號提出一處理方法以 將熔化金羼被覆於一金蠲上，包括未使用焊劑之表面。此 處理程序被於一惰性氣體環境中執行，其中此溫度為足夠 低，使得遊免對此金雇表面造成傷害，及其中未對材料例 如鄰接此金屬表面之元件造成傷客。 美_専利第4，07 1 ，058號提出一處理用以進 行一連结/被澶搡作，其被於一可控制氧化環境中執行， 具有一氧化容量較大於一金靨氧化所需*其包括充填材料 用KS结或被覆，但具有較空氣少之氧化容量。若一波動 焊接處理程序，於此惰性氣體環境中此氧含量至少為1 0 本紙張尺度適用中國國家梂準（CNS ) Α4規格（210X297公釐） ----------裝-- f 0 ^ (請先閲讀背面之注$項再填寫本頁) 訂 '* 319946 Α7 Β7 經濟部中央標準局貝工消費合作社印製 五、發明説明（3 ) P Pm *及較佳為至少500 ί> pm。 美國專利第4，606，493號提出一用於波動焊 器短罩蓋，其中將此印刷電路板預熱被於空氣中執行 。於此處理程序中，一不需淸潔焊劑被使用，及一氧澹度 於此焊接爐中所使用被建議少於5%。 美鼸専利第4、92 1、1 56號提出一裝置具有一 焊接室，及包括一注入保護氣體於該焊接室中之構件，及 密封構件向下突出進入熔化金雇焊劑之此儲器中。較佳為 此保護氣體環境包括氮氣，及可為一些堪原劑组成。 美國專利4、746、289提出一處理程序用K處 理於一非反應環境中具有一層流條件部份。 於此波動焊接處理中之新發展為於美國專利第5 · 2 03，489及5，240，169中提出。K此波動焊 接處理方式，其可能使用表面安裝元件，於焊接前配置於 此印刷電路板之底面。此新技術具有兩主要優點。第一點 為允許每平方英吋更多元件被配置於此霣路梹之底面。第 二點為消除经由通過插孔元件所產生缺點，例如頂端焊接 不足及於此本身空焊。因為逋些新元件為甚小於傳统插孔 元件，此所能忍受之熱衡擊大為降低。一正常最大突波溫 度對此元件為2C/秒。基於此，此預熱溫度於一標準焊 接機器必需降低，Μ免損害元件，但藉由執行此插孔元件 可能無法到達此適當溫度，因此增加不良率。 於一般製造條件，一印刷電路板可具接腳插孔（ΡΤ 本紙張尺度適用中國國家梂準（CNS ) A4規格（210X297公釐） Ί—Τ-----— (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 、ST -3 線 經濟部中央棣準局貝工消費合作社印裝 A7 __B7 五、發明说明（φ ) Η)及表面安装元件（SMTJ 。此電路板型稱之為一混 合技術板。此Ρ Τ Η元件尺寸及重量可為大改變，及例如 由金顏所製成之敗熱器材料，及由塑膠所製成之連接器。 此S Μ Τ元件比較上為非常小及具較小重量。此混合技術 之問題為溫度差異增加此不良率。這些不良率由兩種主要 類別產生。第一種為SMT元件之過热，第二種為ΡΤΗ 元件之加熱不足·因此產生焊接不足點。因為此工業上主 要使用此混合技術板，因此有需要解決此於電路板上溫度 很大差異之問題。 _ 此外，具有一問題不同組裝型式電路板被於上述機器 中於一連缅製程焊接。當很小電路板具很輕元件，及很大 電路板具極重元件，被於此相同製程生產線焊接·對此兩 型式電路板，其有一維持此逋當溫度規Μ設定之問題。一 種使用多種溫度設定規劃之方法，但此種解決方法將減少 此機器產能，因此將增加軍位成本。此另一解決方法為使 用相同溫度設定埠副。此解決方法具有增加此不良率之缺 點。 當更多裝配者使用不同型式電路板及元件型式，此問 題將變為更嚴重。因此一解決方法為需要允許改變電路板 及元件型式，而不需犧牲產能之品質。 此外，藉由增加產品處理之數目，此對每一產品所需 設定時間將增加，因此將降低機器產能。此亦將增加產品 成本。 -6 - 本紙張尺度適用中國國家梯準（CNS ) ( 210X297公釐） (锖先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) .裝. 訂 一1 / 線 3 經濟部中央梂準局貝工消費合作社印装 8346 a? _B7 五、發明説明（r ) 以一波動焊接櫬器將元件焊接於一印刷電路板上目的 之一為，無論其使用插孔元件或SMT元件 > 均可達成高 品質焊接連接。更佳焊接連接品質意即更均勻焊接連接K 降低此於印刷鼋路板上元件電氣連接之不良點。此可藉由 避免焊接跳脫，插孔元件於本身上之空焊，及亦頂端焊接 不足達成。上述所有此不同處理提出有闞插孔元件之波動 焊接仍無法完全滿足有Μ焊接連结之品質，及於工業上仍 有一需要以改良此波動焊接，Μ達到焊接連结之更佳品質 〇 發明概要 本發明處理程序主要在於藉由控制此進入環境之溫度 Κ增加由此周圍環境至此印刷電路板熱傳送之熱效率，以 改良焊接連结之品質。依此發明之一實施例，此實際上非 氧化環境其被注入此波動焊接機器，其於此楗器之某固定 部份被預熱，例如於此預热區，及此實際上被冷卻至此機 器之其他區域之周圍溫度，例如冷卻區或此波動焊接區。 當一實際上為熱非氧化氣壓環境被注入此區中•例如 波動焊接機器至少其中一預熱區，依此發明之處理程序使 用強迫分層對流，其較佳為實際上與印刷電路板垂直，對 此印刷電路板輻射加热，相反地，此使用自由對流之習知 技術，有時具有輻射加熱。此項強迫分層對流，亦即一流 動，對每一分配區具有一雷諾數於5 ◦◦及2500間。 於入口區有時可需較高雷諾數Μ提昇較大熱傳送。 本紙張尺度逍用中國國家揉準（CNS ) Α4规格（210Χ297公釐） (請先閱讀背面之注意項再填寫本頁)

A7 〜_B7____ 五、發明説明（t ) 將注入$波動焊接機器之氣壓環境預熱目地之一為於 當此印刷電路板與此熔化焊劑接觸間，減少於此印刷電路 板與此焊接爐間之溫度梯度。若此溫度梯度於此波動焊接 之區域中為儘可能小，此熔化焊劑具有足夠時間以穿透此 不同區域，包括此通過印刷電路板插孔，及於此被固化前 充滿所有這區域及插孔，然而當此印刷電路板溫度為太低 時，此熔化焊劑約為立即固化，及此焊接連结之品質很差 ，其將於此波動焊接步驟後，將於品質管制步驟增加被排 除電路之數目。 經濟部中央榡準局tec工消費合作杜印製 依此發明*其己被發現於此波動焊接機器區域中此氣 壓環境為向上至焊接爐，及特別地於此印刷鬣路板之相鄰 區應被維持層流條件，及其溫度控制於20C與250t) 間（較佳為於80*C至200D間），以改良此焊接連结 之品質。然而，為了避免損壊此印刷電路板，依本發明之 一實施例，其被建議當此焊接步驟完成時此印刷電路板立 即被冷卻，於此熔化焊劑與於上述焊劑逋上此印刷電路板 間之接觸结束後其通常極短。為了達成此冷卻步驟，其被 建議注入氣壓環境之溫度，其低於注入於此預熱區或此焊 接區中氣壓環境之溫度。 此發明亦有關於一處理程序，用Μ於一波動焊接楗器 中提供一實際上非氧化環境，其中插孔元件及SMT元件 ，或兩者，被電氣及機械上地Μ—液態焊劑連接至一印刷 電路板，其接著固化Κ電氣上連接及機械上地將元件固定 -δ_ 本紙張尺度逍用中國國家榇準（CNS ) A4規格（210X297公釐） 經濟部中央梯準局負工消費合作社印製 ! 3iS946 at ___ Β7 五、發明説明（rj ) 於印刷電路板上，該機器包拮至少一預熱區，κ將此印刷 電路板預熱，至少一焊接區，Μ將此元件焊接至此印刷電 路板，及至少一冷卻區，Μ將此焊劑冷卻及固化，其中此 該實際上非氧化環境之溫度被控制，於及/或其注入該焊 接機器期間前，Κ增加此由氣壓環境至此印刷電路板間熱 傳送之熱效率。 此溫度被控制，實際上非氧化環境可被注入於此波動 焊接機器之至少一區中，較佳為該波動焊接機器之所有區 中〇 依此發明一較佳實施例中，此實際上非氧化環境溫度 為高於此周圍溫度，及其注入此波動焊接機器預熱區之至 少一區中。 依此發明一較佳實施例中，此實際上非氧化環境溫度 為低於或等於此周圍溫度，及其注入此波動焊接櫬器冷卻 區之至少一區中。 依此發明之另一特點，此實際上注入此波動焊接機器 之不同區中非氧化環境氣壓之溫度可為彼此不同，但較佳 為賁際上相同。同樣地，此實際上注入此波動焊接機器之 不同區中非氧化環境氣壓之組成可為彼此不同，或可為相 同。 依此發明另一實施例，其中一實際上非氧化環境被注 入於此波動焊接機器中包括至少兩預熱έ，此注入不同預 熱區之環境氣壓溫度為每一區彼此不同。 -9 - 本紙張尺度適用中囷國家標準（CNS ) Α4規格（210Χ297公釐） (諳先聞讀背面之注意Ϋ填寫本頁) -裝. 訂 五、 發明説明（8) A7 B7 經濟部中央標準局貝工消費合作社¥製 依此發明另一較佳實施例*此實際上非氧化環境之被 控制溫度被維持於一預設值，此預設值為每一區彼此間相 同或不同。通常，此預設值對此波動焊接楗器之所有區皆 相同，其中一加熱環境氣壓為必需的。此預設溫度值通常 被依此處理程序溫度規劃作選擇，如於圖式2之例證說明 〇 依本發明，此印刷電路板之溫度被逐步增加K於焊f 區中達到最大值，及接著被逐步減小。 此預熱環境氣壓可被注入此印刷霣路板之上面或此印 刷堪路板之底面，或兩者，依此印刷電路板需求而定，亦 即組裝重量及此組裝重量之分配。（此發明優點之一為其 不需另加一散熱器•其接著被操作者移去，否則於此印刷 電路板之小元件上永遠有一元件一直被一散熱器覆蓋）。 當此預熱氣體被注入僅於此印刷霄路板之一面上，其可能 於另一面上製成一些加熱構件，以將環繞氣壓加熱，因此 很快地將此印刷電路板加熱，或者甚至注入此實際上非氧 化環境氣壓，例如於實際周圍溫度，或甚至於此面無預熱 *及無氣體注入該面上。 依此發明另一較佳實施例，此預熱氣體環境被產生， 藉由注入賁際上為惰性氣體層流於一充氣室中，該室包括 一底部穿孔壁，加熱器構件及氣體注入構件，其作如此配 置使得氣體被以加熱器構件對流加热，於此充氣室内此加 熱氣體壓力被稍微高於該室外氣髖環境之壓力。此加熱氣 請 先 閲 背 面 之 注 意 填I裝 頁 訂 10- 本紙張尺度適用中國國家樣準（CNS ) A4規格（210X297公釐） A7 B7 經濟部中央榡準局属工消费合作社印製 3lS^46 五、發明説明（7) 體接著層流通過此充氣室之穿孔壁之開口。這些開口被選 擇使得此層流之雷諾數維持於500及2500間，其可 被使用約每區約6 0個孔，每一孔具有於直徑约〇 · 2 m 至0 · 4师1間達成0 依此發明另一較佳實施例，此預熱氣體環境被Μ注入 實際上為惰性氣體層流通入於一充氣室中產生*該充氣室 包括一底部穿孔壁，加熱器構件與此穿孔壁结合，及氣體 注人構件，其以此配置此加熱器件使得氣體被至少一部份 藉由此穿孔壁加熱，於此充氣室内之氣體環境壓力為高於 此充氣室外之氣體環境壓力，此加熱氣體接著分層流過此 充氣室之穿孔壁開口。 依此發明一較佳實施例，此充氣室包括由頂部至底部 ，於實際上平行此充氣室之頂部壁設計，此加熱構件，此 氣體注入構件，及此穿孔壁。此加熱構件，例如通常使用 於加熱爐中之加熱調溫裝置。此氣體注入構件較佳為管珞 或歧管配置於至少此充氣室之三面，此歧管被製作穿孔， 用於惰性氣體於此充氣室中之擴散（第一階段擴散），該 穿孔被配置於該歧管之上半部，較佳為配置於該歧管直徑 與此穿孔壁平行方向。然而，當此加熱器構件被與此充氣 室之底部穿孔壁结合，其可以任何方向注入此氮^。 依此發明一較佳實施例，一實際上非氧化氣壓環境為 氮氣，其包括少於3%之氧氣，較佳為少於1 ΟΟΟρρ m，及最佳為少於1 0 p pm之氧氣。為了避免於此焊接 -11- 本紙張尺度逍用中國國家標準（CNS ) A4規格（210X297公釐） (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁)

A7 B7 經濟部中央標準局貞工消費合作社印褽 五、發明説明 ( \° ) 1 1 爐 區 中 形 成 碎 渣 不 同 實 驗 已 顯 示 於 波 動 焊 接 區 域 中 此 氮 1 1 | 氣 中 氧 濃 度 > 應 小 於 1 0 P P m » 及 最 佳 約 為 5 P P m 0 1 為 了 保 持 注 入 此 波 動 焊 接 楗 器 氮 氣 純 度 其 較 佳 為 具 有 分 請 先 1 Μ 隔 區 9 此 區 為 Μ 氣 簾 彼 此 分 隔 〇 然 而 因 此 於 氮 氣 壓 環 境 讀 背 | 面 I ( 或 惰 性 氣 體 ) 中 氧 含 最 於 此 預 熱 區 及 / 或 此 冷 卻 區 中 較 1 I 1 I 於 此 焊 接 區 中 為 不 重 要 > 其 可 此 預 熱 區 或 至 少 部 份 » 事 項一 1 及 / 或 此 冷 卻 l^r 或 至 少 —* 部 份 具 有 —· 氮 氣 壓 環 境 包 括 再 % Λ 寫 本 裝 超 過 1 0 P P m 氧 氣 0 此 特 別 是 方 便 的 例 如 當 - 些 波 頁 1 動 焊 接 機 器 為 彼 此 接 近 或 配 置 於 此 相 同 工 廠 具 有 共 同 1 1 氮 氣 或 惰 氣 源 0 於 此 條 件 下 其 可 能 具 有 例 如 一 注 入 纯 或 1 1 實 際 上 純 氮 氣 ( 通 常 小 於 1 P P IT) 氧 氣 ) 於 此 波 動 焊 接 區 1 =訂 中 例 如 氮 氣 由 一 大 虽 液 態 氮 氣 管 路 提 供 而 此 較 低 纯 1 | 度 氮 氣 被 以 一 膜 片 產 生 器 或 P S A 提 供 〇 Ί 當 然 若 非 常 大 工 廠 於 相 同 時 間 使 用 十 組 波 動 焊 接 機 1 1 器 其 亦 可 能 具 有 至 少 這 些 機 器 之 焊 接 區 > 連 接 至 相 同 氮 Λ| 線 氣 廠 t 例 如 一 冷 凍 氮 氣 廠 0 1 I 圖 式 簡 述 • 1 1 圖 式 1 為 此 機 器 横 截 面 正 視 圖 包 括 此 各 種 不 囘 氮 氣 1 注 入 歧 管 及 預 熱 器 構 件 〇 1 I 圖 式 2 為 一 圖 形 說 明 通 λϋ m 此 波 動 焊 接 機 器 之 溫 度 設 定 1 | 規 剌 0 1 1 圖 式 3 說 明 無 加 熱 器 構 件 氣 體 充 氣 中 之 氣 體 注 入 構 1 1 件 一 實 施 例 0 1 I -1 : 1- 1 1 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210X297公簸） 經濟部中央梯準局貝工消費合作社印製 A7 B7 i、發明説明（fl ) 圖式4說明氣體充氣室中之整體圖之說明’其用Μ注 入預熱惰性氣壓環境至此波動焊接機器中。 圖式5說明此藉由於輻射所產生熱，及藉由強迫分層 對流所產生熱其溫度差對時間之瞄係。 圖式6為以例證說明此強迫分層對流之優點。 較佳實施例說明： 圖式1說明一波動焊接機器之概圖（側視圖），可依 本發明執行一處理程序，其包括兩預熱區Α與Β，一焊接 區C，及一冷卻區D。此電路板被於波動焊接軌23上傳 送，及經由此入口氣簾4進入此第一個預熱區A。此第一 個預熱區（及其他區域）全部環繞此傳送軌，以提供一受 控氣壓環境，以遮蔽此傳送通過它之印刷電路板。此第一 個預熱區A包括一頂部表面3，及一底部表面4，其具有 如於圖式4中所示之通氣歧管1。該氣管接近各個表面3 及6之壁面。頂部加熱線圈2，及底部線圈5被配置於此 通氣歧管及此氣髖擴散穿孔板間，其將於印刷電路板上面 與下面擴散此控制氣壓環境。 此第二個預熱區B實際上與第一個預熱區A相似，具 有一頂部表面1 1 ，一底部表面1 3，及頂部與底部加熱 線圈1 0，1 2，氣體擴散岐管9 (頂部與底部/，及氣 體擴散板14 (頂部與底部> ，於A與B間具有一氣簾系 铳8，其與此入口氣簾系統4相同。 將此第二個預熱區B及此焊接區C分開為此焊接區氣 -1 3- (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁)

本紙張；^1適用中國國家標準（匚灿）八4^^(210父297公釐） Α7 Β7 經濟部中央揉準局貝工消費合作杜印製 j'發明説明（p) 簾系統15 (此氣簾糸统實際上防止氣體進入這些不同區 ):其由平行垂直氣簾所製成，每一個被由分開·平行長 條以實際上密合接觸一個接一個製成。 此焊接區C包括一焊接區表面1 8，實際上覆蓋於整 個區域，其中於此焊劑爐2 2中此熔化焊劑為曝露於環境 ° 一焊劑爐密合2 0被於此兩側向波動焊接軌底端及此焊 接浴製成，包括此焊接波動3 1 ，K防止空氣進入此焊接 浴上。 此焊接區表面18亦包括一焊接區氣體擴散歧管16 延伸所有環繞及接近此表面1 8之垂直壁上。於此焊接操 作期間為提供一可視控制，此表面1 8具有一焊接區視窗 1 7，此焊接區氣體擴散板1 9由此外壁水平延伸一短距 離|及接著垂直上達表面1 8之頂壁，其為與此視窗1 7 同高度，該氣體擴散板因此環繞此氣體擴散歧管1 6。 一出口氣簾系铳2 1被製成，由此焊接區C出口通過 此冷卻區D，亦用以防止空氣進入。此冷卻區D亦包括頂 部表面29，及底部表面30，具有一頂部氣體擴散歧管 25 |及一底部氣體擴散歧管26，分別具有頂部及底部 氣體擴散穿孔板2 7，28。此焊接區C及此冷卻區D未 包括加熱構件，因為此焊接區被維持熱度，藉由ώ熔化焊 劑熱傳送至此控制環境，及此冷卻區提供一些冷卻氣體循 環通過歧管25及26，及擴散通過此振子27與28， 以冷卻此印刷電路板，及將其導至一溫度，其中不再被周 -1 4 - 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) Α4規格（210X297公嫠） (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) -裝· 訂 線 A7 ____ B7 _ 五、發明説明（I3 ) 圍空氣氧化（或急速氧化）。 圖式2說明沿著此波動焊接糸統之長度（如圖式1之 例子說明）一溫度設定規劃，但於目前此例證中包括三預 熱區（取代圖式1中所示之兩個），一波動焊接區及一冷 卻區。 經濟部中央標準局員工消費合作社印製 (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) 氮氣（此處所使用為惰性氣體通過此歧管氣體擴散器 )K一流率為1 00 s c f h被注入此第一個預熱區通過 此氣體歧管，被K此於頂部表面（及底部表面亦需要）中 之加熱線圈輻射加熱，接著Μ傅導加熱，當横向通過此擴 散板之穿孔（Μ此加熱線圈加熱）時。一流率為200 s c f h之相同氣體被使用於第一個預熱區（或者一不同惰 性氣體•通常很少氧氣於其中，若此第一種氣體使用”不 纯”氮氣，亦即97%至99%氮氣含1%至3%氧氣） 被Μ此相同方式注入於第二個預熱區中，接著一率為7 〇 0 s c f h被注入此第三區中（相同純度或更少之氧）。 增加此流率意即為增加於此環境及由此系铳進入此波動焊 接區此印P電路板間之熱傅送，及接著逐漸增加印刷電路 板及此元件外部此印刷電路板所可承受之溫度。接著，此 熱傳送現象持鱭，即使當此憤性氣體之流率（其一直保持 分層或實際上分層通過此處理程序）被降低至例00 s c f h，因為此目前於此焊接爐焊接區中约為300Ό 。此冷卻步驟被進行’目前例證中以一_流率之氮氣注入 此冷卻區中之氣體擴散器中。然而惰性氣體由此第三個預 _ 1 5 - 本紙張尺度適用中國國家橾準（CNS ) A4規格（21〇><297公釐） 3189^6 A7 B7 五、發明説明（#) 熱區及此波動焊接區流過，經此冷卻區之氣簾’通過此冷 卻區離開此系統。 圖式3 a及3 b說明用於此焊接爐系統中此氣體擴散 器系统，及包括一充氣蓋1 〇 1 ，一管狀歧管1 〇2，具 有一方形型狀及環繞此通過此焊接浴可被觀察之窗口 1 〇 3 〇 此歧管102包括規則間隔穿孔100 (相對於此圖 示方形歧管之頂部與底部）。此方形歧管1〇2包括一氣 體入口 T型座1 04。 圖式3 a說明此氣體擴散器系統之頂視圖*而圖式3 b說明此相同氣體擴散器系統之底視圖。於此圖式3 b， 此擴散器板105覆蓋此歧管102·密合地環繞此視窗 1 0 3，此氣體流過此歧管之穿孔，接著僅流經穿孔擴敗 器板1 05之穿孔1 06。當加熱構件被於此充氣室中製 成（如於圖式4之例證）•此惰性氣髖因此亦被加熱（K 傳導方式），當其流過此穿孔，例如於此擴散板105中 之穿孔1 0 6。 經濟部中央樣隼局員工消費合作杜印裂 (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) 此預熱區之氣體擴散器糸統為與此圖式3 a及3 b中 所示之糸統相同*除了通常於此蓋子1 0 1頂部上無視窗 外，其允許具有一連缜，通常實際上平坦擴散器& 1 0 5 覆蓋此蓋子之整個表面，及包含穿孔，通常規則地間隔此 板子所有整個表面。其可能製成不同尺兮及不同型式穿孔 ，若一流過氣體具有一所需較佳型式。 -1 6 - 本紙張；1度逍用中國國家標準（〇灿）人4^洛（210父297公釐） 經濟部中央揉準局貝工消费合作社印製 Α7 Β7 五、發明説明（i：r) 圖式4為一充氣室之整體圖*於此機器預熱區中用作 頂部/或底部充氣室，如於圖式1中所示。此充氣室20 8 (其為一平行管盒狀，具有一平面壁，除了此底部壁2 04為穿孔外），包括由頂部至此底部一氣體歧管，其包 括規則間隔穿孔203於其分路209及2 1 0中，此穿 孔通常配置於一平面上，其與此穿孔底部2 04平行。此 歧管之分路2 11通常不含穿孔（用於氣體擴散）。此惰 性氣體由202中進入此歧管，於203離開此歧管（或 相反方向）。此入口202及出口203通常不太接近此 外框208之側（垂直）壁，此設計如此使得於此充氣室 中氣體之再分配，及其中無擾動產生。此人口與出口 20 2及203 (或相反方向）被連接至惰性氣®源（例如氮 氣）。於此氣體歧管20 1及此穿孔底板204間為一些 加熱線圈206，連接通過其連接端子207至一足夠之 電力源。這些線圈Μ —近距離平行配置於（實際上平行）. 此底板2 04，Μ與穿孔底板間增加熱傳送，而不干擾此 氣體流通*其必需（較佳）於此穿孔之輸出或於此穿孔底 板204之孔隙維持分層或實際上為分層。 例證： 為了證明本發明所提出之改良，不同之實驗於此上述 '機器中進行，包括如於圈式4中於此焊接區中於此焊接爐 上之一充氣室之例證說明。 此下面所提出之實驗被執行Μ說明使用一加熱惰性氣 -1 7- 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) Α4规格（210Χ297公嫠） (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) -1Τ 經濟部中央標準局負工消费合作社印製 A7 B7 五、發明説明（卜） 體強迫分層對流，於輻射時為一更有效率熱傳送介質。強 迫分曆對流（加熱惰性氣體）可被定義為惰性氣體之流動 ，具有一壓降由0 · 1英吋水至5 0英吋水流過此充氣室 平板，亦即實際速率於1至3 0米/秒。 此測試被進行，K印刷罨路板為玻璃纖維/環氧樹脂 (FR4型式）*具小元件及大元件於相同板上。 鼴式5說明此於兩種提供至此元件之熱能條件所獲得 结果，K此加熱器直接輻射，及無氣體注入此充氣室中， 及由強迫分層對流所提供之熱能，其K氮氣注人，而被於 此充氣室中加熱，及其流至此印刷電路板上。 其可由圖式5看出，對此辐射條件時，此溫度差ΔΤ 對時間之函數為甚大於此對流條件時。此溫差其以分層預 熱強迫對流（K一實際上非氧化氣體）將可防止。此溫差 說明賴由使用此系铳，於加至電路板上之溫度可被控制K 消除由於過熱或加熱不足產生之不良率。此溫度差ΔΤ說 明於此元件（底部及頂部）兩端間之溫差。K強迫一惰性 氣體分層對流流動，與此加熱氣體接觸3 0秒後，此ΔΤ 約為15¾ (或更小），而以輻射時，其有一瞬間ΔΤ約 為1 5 C (於時間0 )，於3 0秒後達到約4 3 Ό。 圖式6 a及6 b分別說明對所產生熱其溫度’（Κ)對 時間（秒）之關係，其為僅Μ輻射傳送至此印刷電路板， 及Κ強迫分層對流之方式傳送至此印刷電路板。於圖式6 a之例子，此溫度被加熱至600Κ (僅對流），而當於 -18- 本紙張尺度適用中國國家揉準（CNS ) A4规格（210X297公釐） 一 (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁)

、1T 線 A7 B7 五、發明説明（η ) 圖式6b之例子，此溫度被加熱至500K，亦即較低1 00K。此兩棰條件之最後目的為於此電路板之平均溫度 值達到約為3 5 5 K (保持相同溫度6 Ο Ο K，對此於圖 式6 b中之加熱元件可更快速達到（小於3 ◦秒）此目標 溫度3 5 5 K )。 其可由圖式6 b看出，此溫差依元件之尺寸而改變， 當一預熱實際上非氧化分層氣流被使用。此兩元件被估算 依尺寸大小及材料組成改變。此對每一元件於兩位置作溫 度置測。 睡式6 b例證說明辐射熱能傳送。此於元件中較大溫 度梯度變化說明遭受不適當壓力以達到所需溫度，於焊接 時。因為於單一元件中，對於材料特性之變化，此型式張 力將導致元件提早產生不良。 圖式6 bK例證說明強迫分層對流。於此例中，此溫 度梯度變化實際上較僅於此輻射情況下減小。此於元件中 溫差減小將導致元件可靠度大為增加。 (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) f .裝- 線 經濟部中央標準局貞工消費合作社印裝 -1 9 - 本紙張;適用中國國家標準（CNS ) A4規格（210X297公釐）

Claims (1)

1. Α8 Β8 C8 D8 319946 申請專利範圍 -/ 1·一處理程序用以於一波動焊接機器中提供一實際 上非氧化環境，其中插孔元件及表面安裝（SMT)元件 ，或兩者，被電氣及機械上地K一液態焊劑連接至一印刷 電路板，其接著固化Μ電氣上連接及機械上地將元件固定 於印刷電路板上，該機器包括至少一預熱區，Μ將此印刷 電路板預熱，至少一焊接區，以將此元件焊接至此印刷電 路板，及至少一冷卻區，Μ將此焊劑冷卻及固化，/其中此 該實際上非氧化環境之溫度被控制，於及/或其注入該焊 接機器期間前，Κ增加此由氣壓環境至此印刷電路板間熱 傳送之熱效率。 2 ·如申請專利範圍第1項所述之處理程序，其中該 被控制溫度之實際上非氧化環境被注入於此波動焊接機器 之至少一區中。 3 *如申請專利範圍第1項所述之處理程序，其中此 實際上非氧化環境溫度為高於此周圍溫度，及其被注入此 波動焊接機器預熱區之至少一區中。 4 ·如申請專利範圍第1項所述之處理程序，其中此 實際上非氧化環境溫度為低於或等於此周圍溫度，及其被 注人此波動焊接楗器冷卻區之至少一區中。 5 ·如申請専利範圍第1項所述之處理程序，其中此 實際上注入此波動焊接機器乏不同區中非氧化環境氣壓之 溫度為每一區彼此不同。 6 .如申請專利範圍第1項所述之處理程序，其中此 -1 - 本紙張尺度適用中國國家棋準（CNS ) Α4規格（210X297公釐） *Λ (锖先閱讀背面之注意事^:填寫本頁) 、1Τ 經濟部中央橾準局負工消費合作社印裝 經濟部中央捃隼局貝工消費合作社印策 A8 B8 C8 D8 六、申請專利範圍 實際上注入此波動焊接機器之不同區中非氣化環境氣壓之 組成為每一區彼此不同。 7 ‘如申請專利範園第5項或第6項所述之處理程序 ，其中一實際上非氧化環境被注入於此波動焊接機器中包 括至少兩預熱區，此注入不同預熱區之環境氣壓溫度為每 一區彼此不同。 8 ·如申請專利範園第1項所述之處理程序，其中一 實際上非氧化環境於預热後，於分層對流之條件下被提供 至此波動焊接機器。 9 ·如申請專利範圍第Γ項所述之處理程序，其中此 實際上非氧化環境之被控制溫度被維持於一預設值。 1 〇 ·如申請專利範圃第1項所逑之處理程序，其中 此印刷電路板之溫度被逐步增加以於焊接區中達到最大值 ，及接著被逐步減小，此於預熱區中非氧化環境之溫度為 低於接著其後區中之溫度。 1 1 ·如申請專利範園第1項所述之處理程序，其中 至少一'些印刷電路板之上面包括SMT元件。 1 2 ·如申請專利範圍第1項所述之處理程序，其中 一預熱氣體環境被注入印刷電路板之上面於至少i預熱區 中0 1 3 ·如申請專利範圍第1項所述處理程序，其中一 印刷電路板之底面於至少一預熱區中亦被預熱。 -2 - 本纸張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（210X297公釐） i · f (請先閲讀背面之注意it填寫本頁) 訂 3 6 4 9 9 1 ABCD 六、申請專利範圍 1 4 ·如申請專利範圍第1項所述之處理程序*其中 一非預熱氣體環境被注入印刷電路板之底面於至少一預热 .區中。 1 5 ·如申請專利範圍第1項所述之處理程序*其中 一預熱氣體環境被注入印刷電路板之底面於至少一預熱區 中。 1 6 *如申請專利範圍第1 5項所述之處理程序，其 中一印刷電路板之上面於至少一預熱區中亦被預熱。 1 7 ·如申請專利範圍第1 5項所述之處理程序，其 中一非預熱氣體環境被注入印刷電路板之上面於至少一預 熱區中。 1 8 ·如申請專利範圃第1項所述之處理程序，其中 一預熱氣體環境被注入印刷電路板之兩面於至少一預熱區 中0 1 9 ·如申請專利範圍第1項所述之處理程序，其中 此預熱氣體環境被產生，藉由注人實際上為惰性氣體層流 於一充氣室中，該室包括一底部穿孔壁，加熱器構件及氣 體注入構件，其作如此配置使得氣體被K加熱器構件接觸 加熱，於此充氣室內此加熱氣體壓力被稍微高於該室外氣 體環境之壓力*此加熱氣體接著層流通過此充氣i之穿孔 壁之開口。 20 *如申請専利範圍第1項所述之處理程序，其中 此預熱氣髖環境被K實際上為惰性氣體層滾注入於一充氣 -3- ___ 本紙張尺渡逍用中國國家揉準（CNS ) A4规格（210X297公釐） -請先sl讀背面之注意事h·填寫本頁 -裝- 、1T 經濟部中央標準局員工消費合作社印裝 D8 _ 六、申請專利範圍 室中產生，該充氣室包括一底部穿孔壁，加熱器構件與此 穿孔壁结合，及氣體注入構件，其μ此配置此加熱器件使 得氣體被與此穿孔壁接觭加熱，於此充氣室内之氣體環境 壓力為高於此充氣室外之氣通環境壓力，此加熱氣體接著 分層流過此充氣室之穿孔壁開口。 2 1 ·如申請專利範圍第1 9項所述之處理程序，其 中此加熱器携件包括平形配置於充氣室中之加熱桿，及於 一實際平行此穿孔璧之平面上，於氣體注入構件Κ管路型 式平行配置於加熱桿間，該管路包括配置於該管路上半部 之開口。 22 ·如申請專利範圍第20項所述之處理程序，其 中此氣體注入構件為Κ管路型式，包括配置於該管路任何 位置之開口。 (請先閲讀背面之注意事巩名填寫本頁) 裝· 、11 線 經濟部中央榡準局貞工消費合作社印製 -4 - 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（2i〇X297公釐）