TWI604911B - 於軟焊時提供惰性化氣體的設備及方法 - Google Patents
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Description
文中所描述的是於軟焊時提供惰性氣體的設備及方法。更明確地說,文中所描述的是於使用氮及/或其他惰性氣體波焊時提供惰性氣體的設備及方法。
工件例如印刷線路板或電路板具有越來越小的可潤濕表面,該等表面必須能以焊料塗佈並且接合。典型的波焊作業涉及軟焊浴,該等印刷電路板或工件能於輸送時透過該軟焊浴予以軟焊。習用的自動波焊設備包括助熔劑設備、預熱器及為了處理印刷電路板而設置的焊料站。該等印刷電路板沿著移動軌道或輸送帶輸送,而且其側緣藉由抓取指支撐。助熔劑可使該板與助熔劑的泡沫或噴霧劑接觸。接著使該電路板通過預熱區以便使該助熔劑能減少待軟焊的金屬表面上的氧化物。接著使該電路板與單一或多重波的熔融焊料於空氣中或於惰性化氛圍中接觸。
該惰性化氛圍典型為氮(N2)及/或其他惰性氣體
而且經常被叫做N2惰性化。於惰性氣體及/或氮氛圍中軟焊將該焊料表面上的浮渣或氧化物形成減至最少。已知浮渣或氧化物層的存在會造成焊料接頭中的跳越、橋或其他缺陷。於焊料波-其係於作業時由該波焊設備所產生-近端的是多孔管,該等多孔管與該焊料波平行行進並且用以輸送該惰性氣體及/或N2氣體以提供相對低氧的氛圍,特別是在待軟焊的工件下方。
關於無鉛波焊,由於下列原因而進一步提高包含
N2的惰性化氛圍的價值。使用普通無鉛焊料的加工溫度由於常用的無鉛焊料提高的熔點而顯著高於習用錫-鉛焊料的加工溫度。此加工溫度提高促成浮渣形成。再者,無鉛焊料的成本正常遠高於習用錫-鉛焊料的成本,而且由於浮渣形成造成的焊料廢棄物相關經濟損失比無鉛波焊更明顯。此外,無鉛焊料的潤濕性能與習用的錫-鉛焊料相比本質上係差的。因此,所形成的焊料接頭的品質對無鉛焊料表面上的氧化態更敏感。
眾所周知的是波焊時的惰性化會顯著降低該熔
融焊料表面上的浮渣形成。減少浮渣形成不僅節省焊料並且減少保養需求,還能改善焊料潤濕並且確保所形成的焊料接頭的品質。為了將惰性化氛圍應用於目前的波焊機,有一個常見的方法為將內部安裝擴散器的籠狀保護性外殼插入該熔融的焊料貯槽。能橫跨該焊料貯槽形成惰性氣體包層,因此,降低焊料氧化的趨勢。
該等擴散器常由多孔管製成以將惰性氣體例如
N2及/或其他惰性氣體引進該軟焊站。然而,該等多孔管變成容易被該波焊製程期間的焊料濺落或助熔劑蒸氣凝結阻塞。
一旦該擴散管被阻塞,惰性化的效率將會大幅降低。現代清潔該等擴散管例如,舉例來說,使用填充清潔溶液的超音波浴,的方法極其困難而且耗時。這些管件的清潔必須規則地進行並且會造成該等管件的物理損害。為了避免這些問題,典型為一旦其被阻塞就更換該等擴散管而非清潔。這提高終端使用者的整體成本。
因此,為了促成藉由N2及/或其他惰性氣體於波
焊時應用惰性化,吾人所欲為下列目的之至少一或更多者的設備、方法或二者。首先,吾人所欲為該惰性化設備及方法把用於使生產規模的焊料貯槽惰性化的N2或其他惰性氣體消耗縮減至例如,但不限於,每小時12立方米(m3/hr)或更小以符合應用此技術的成本利益。其次,吾人所欲為該惰性化設備及方法把該熔融焊料表面上方的O2濃度縮減至例如,但不限於,每百萬份2500份(ppm)或更小,或2000ppm或更小。第三,吾人所欲為該惰性化設備及方法使用易於設立並且仍能使修整成本最少化的設備。再者,吾人所欲為該設備或方法縮減或免於該多孔性擴散管的阻塞以確保穩定又持久的惰性化性能。
文中所述的設備及方法能完成至少一或更多以上關於使用氮及/或其他惰性氣體惰性化的目的,其可能比目
前使用的類似方法及設備更有成本效益而且對使用者更友善。
在本發明的一具體實施例中,提供一種用於工件
軟焊時提供惰性氣體之設備,該設備包含:至少一於該設備底部的凹槽,該至少一凹槽係用於置於焊料貯槽的至少一邊緣上,該焊料貯槽含有熔融焊料;至少一於該設備頂表面的開口,從該焊料貯槽發射的至少一焊料波通過該至少一開口並且觸及該工件,該工件係在一移動軌道上移動;及一或更多包含一或更多開口的擴散管,該一或更多擴散管與惰性氣體來源流體連通,其中該設備係置於該焊料貯槽上方及該待軟焊的工件下方藉以形成一氛圍,且其中在該待軟焊的工件及至少一焊料波的尖端之間基本上不存在一間隙。在一特定具體實施例中,該設備進一步包含一圍繞該一或更多擴散管中的一根擴散管的長度的至少一部分的可拋式多孔護套。於一些具體實施例中,該一或更多擴散管中被該多孔護套圍繞的至少一根擴散管被附接到該設備的底部表面,因此處於該焊料貯槽上方的氛圍中。於同一個或其它的具體實施例中,一任選的蓋子被布置在該設備的頂端,該工件通過該蓋子前進,其中該蓋子進一步包含與通風系統連通的一通風孔。
在另一方面,提供一種用於工件波焊時提供惰性
化氛圍之方法,該方法包含:提供一波焊機,該波焊機包含:內含熔融焊料的焊料貯槽、至少一噴嘴及至少一從該熔融焊料浴向上經過該噴嘴產生至少一焊料波的泵;把一設備置於該焊料貯槽的嘴的至少一邊緣頂上,其中該設備包含在頂表
面上的至少一開口、擺在該焊料貯槽至少一邊緣頂上的至少一凹槽、及包含與惰性氣體來源流體連通的一或更多開口的一或更多擴散管,該一或更多擴散管中的一根擴散管的長度的至少一部分被一可拋式多孔護套圍繞,且其中該工件及該熔融焊料的頂表面界定出一氛圍,且其中在該待軟焊的工件及至少一焊料波的尖端之間基本上不存在一間隙;使該工件沿著一路徑通行以致於該工件的至少一部分觸及經過該設備的開口發射的至少一焊料波;及經過該一或更多擴散管將惰性氣體引進該氛圍。在一特定具體實施例中,該一或更多擴散管中被該多孔護套圍繞的至少一根擴散管被附接到該設備的底部表面,因此處於該焊料貯槽上方的氛圍中。
10‧‧‧多孔管
15‧‧‧內部容積
20‧‧‧洞孔
25‧‧‧同軸護套
30、230、330、530‧‧‧設備
33、233‧‧‧前壁
35‧‧‧上表面
37、237‧‧‧後壁
40‧‧‧開口
43、47、243、247‧‧‧側壁
45、245‧‧‧凹槽
55、255、355’、355”、555、555’、555”‧‧‧擴散器組件
60‧‧‧管道
65‧‧‧惰性氣體源
69、269‧‧‧內部空間
70‧‧‧波焊設備
75、375、575‧‧‧焊料貯槽
80‧‧‧熔融焊料
85‧‧‧噴嘴
90‧‧‧蓋子
95‧‧‧玻璃窗口
97‧‧‧通風孔
210‧‧‧擴散管
250‧‧‧腔體
350‧‧‧空腔
367、567‧‧‧凸緣
圖1提供擴散管之一具體實施例的等角視圖,該擴散管包含細孔或文中所述的多孔管。
圖2a至2f提供擴散管之一具體實施例的底部及截面視圖,其中的細孔具有一行或多行縱向狹縫的型式。
圖3a提供擴散管組件之一具體實施例的側視圖,包括擴散管及圍繞擴散管的長度的至少一部分的保護性多孔護套。
圖3b提供圖3a所示的擴散管組件的截面圖。
圖4a提供本文所描述的設備的一個實施例的頂視圖。
圖4b提供本文所描述的設備的另一個實施例的頂視圖。
圖5提供4a所示的設備之實施例的等角視圖。
圖6提供可設立於移動軌道上的任選蓋子之等角視圖端視圖,在所述的具體實施例中該工件行經該移動軌道上。
圖7提供本文所描述的設備的一個實施例的等角視圖。
圖8提供圖7所示的實施例的等角視圖,其進一步包括多根擴散管(虛線所示者),其中該多根擴散管中的至少一根進一步包括圍繞擴散管的長度的至少一部分的多孔護套。
圖9提供文中所述及的用於N2惰性化的設備之實施例的側視圖。
圖10提供文中所述及的用於N2惰性化的設備之實施例的側視圖。
此技藝之目標的至少一或多者能藉由文中所述
之關於軟焊時的惰性化保護之方法及設備完成。文中所述的設備及方法提供於軟焊時的惰性化保護,特別是對於工件例如印刷電路板軟焊時該焊料的顯著移動和旋轉及該等工件表面的提高氧化可能發生的那些具體實施例。預期文中所述的設備及方法均可使用,舉例來說,以修整現有的波焊機。運轉時,在某些具體實施例中,所述的設備置於該焊料貯槽上面及該移動軌道或其他用於輸送待軟焊的工件的輸送機制下方。在一具體實施例中,在該待軟焊的工件及至少一焊料波的尖端之間基本上沒有間隙。在其它具體實施例中,在該待軟焊的工件及至少一焊料波的尖端之間有間隙。安裝於該設備內的一或多個擴散管(diffuser pipes)係以流體連通至惰性
氣體來源例如氮、惰性氣體(例如,氦、氖、氬、氪、氙及其組合)、生成氣(例如,包含至多5重量%氫的氮和氫之混合物),或其組合以提供一惰性化氛圍。文中所述的設備及方法之一目的為待軟焊的工件表面及該焊料貯槽內含的熔融焊料表面所界定之氛圍中降低的氧(O2)濃度例如,但不限於,每百萬份2500份(ppm)或更小。
文中所述的設備及方法意圖置於含熔融焊料的
焊料貯槽頂上,該熔融焊料係保持於該焊料的熔點或以上(例如,高於該焊料的熔點至多50℃)。文中所述的設備具有一設置於該焊料貯槽頂上的內部容積藉以於該待軟焊的工件(其係依一方向靠該焊料貯槽上方的移動軌道輸送)與該熔融焊料表面之間界定出一氛圍。在某些具體實施例中,該等工件係藉由移動軌道或輸送帶指部撐住該設備的側緣並且使該等指部通過該等焊料波。在其他具體實施例中,當透過該波焊機輸送該等工件時將該等工件撐在托板、定位器或架子上。該焊料貯槽內具有一或更多噴嘴,該噴嘴放出一或更多由焊料泵所產生的焊料波。該焊料泵典型為變速泵,其允許終端使用者控制來自該焊料波的焊料流動並且提高或降低該焊料波的頂點或波峰以適於加工條件。該一或更多焊料波透過文中所述的設備頂表面中的一或更多開口觸及該待軟焊工件的表面。於此製程期間,該設備附帶包含一個或多個擴散管,該擴散管包含一或更多開口、孔口、狹長孔、穿孔或細孔,並且與惰性氣體來源例如N2流體連通,使該惰性氣體通過該管件的內部容積並且經過該等管件的開口或細孔離開進入該氛
圍。在這樣做時,當該工件通過該焊料波時該工件的下表面、前緣、背緣及側緣被該惰性氣體均勻包覆著。
在文中所述的設備及方法的特定具體實施例
中,將置於該焊料貯槽頂上的設備之尺寸最小化以增強該等移動的焊料波周圍的惰性化效率。在各個不同的具體實施例中,該靜態的熔融焊料表面,或在該焊料貯槽中的設備路徑之外的區域,可藉由能忍受該焊料貯槽內含熔融焊料的溫度的高溫材料覆蓋著。
文中所述的設備及方法包含一或更多含一內部
容積及一或更多開口的擴散管,該開口可為允許氮及/或其他惰性氣體通過該管件的內部容積及經過該管件的開口離開的(但不限於)細孔、洞孔、狹長孔、通氣孔、孔口、穿孔或其他方式。該等開口可以被安排成一或多行,可以錯開,或可具有任何其它規則的或不規則的安排。開口可以有任意合適的尺寸以提供足夠的惰性氣體流,並且它們的尺寸可根據各種因素(包括惰性氣體流速、將被惰性化的內部空間的大小、及擴散管的大小)而變化。在一特定具體實施例中,該等管件具有多孔性並且包含約0.05至約0.5微米(μm)(較佳的約0.2微米)的平均孔徑以提供離開該多孔管的惰性化或N2氣體的層流。在另一個具體實施例中,管包括一個或多個併排狹長孔,以提供從多孔管出來的惰性化或N2氣體的層流。例如該等開口順著該擴散管的底部被安排成一單一行,於是流出該等開口的惰性氣體被往下導向該焊料貯槽的焊料的頂表面。於另一具體實施例中,該等開口被安排成偏離該擴散管
的底部中心線的平行兩行,各自偏離約0至45°方向,或各自偏離約30°方向,於是從該擴散管流出進入該焊料貯槽的熔融焊料上方的氛圍的惰性氣體被往外及往下導向。於此具體實施例中,診等開口的行可彼此分開約30°至120°,或約60°至90°。於若干具體實施例中,該等開口可以是多條縫隙,每一條約0.3至約1.5mm長,較佳地約0.5至約1.0mm長。該等縫隙之間分隔開約0.5至約5mm,較佳地約1.0mm。
在各個不同具體實施例中,該等管件與惰性氣體
來源流體連通,該氣體來源經過該管件的內部容積供應該惰性氣體例如,舉例來說,N2及經過該等管件的開口或細孔離開進入該貯槽的熔融焊料表面及輸送工作所界定的區域內。
通過此處描述的擴散管的氣流的可以變化,但通常處於約0.5至約8m3/hr的範圍。
如先前曾提及的,文中所述的設備包含一含有一
或更多擴散管及一內部體積的外罩。在某些具體實施例中,該等管件可設置於多數焊料波之間、於該焊料貯槽的板入口側、於該焊料貯槽的工件出口側、垂直於焊料波的方向、或其組合。在這些實施例中,將被焊接的工件的表面和焊料波的表面之間基本上不存在間隙。在某些實施例中,例如在其中多個焊料波之間存在一個或多個管的這些實施例中,一個或多個管可進一步包括圍繞擴散管的長度的至少一部分的一個或多個可拋式多孔護套或管。護套可由在護套在正常操作期間被軟焊料和/或助熔劑殘留覆蓋或堵塞時能夠實現護套的周期性的、簡單的並且成本有效的移除和替換的任何適當的
無害(即,滿足ROHS)材料製成。例如,護套可僅僅包括編織的纖維玻璃或纖維玻璃型材料,或者包括其與其它組分。在這些或其它實施例中,所選的護套材料應當在無鉛波焊工藝中通常使用的軟焊料溫度(例如,高達大約260℃)或之上保持其完整性。在具體實施例中,多孔護套圍繞的一個或多個擴散管中的至少一個被附接至設備的底部表面,由此使其處於焊料貯槽上方的氛圍中。使用一個或多個可拋式多孔護套來圍繞擴散管的長度的至少一部分,可保護擴散管並避免現有技術中焊料濺射、浸沒和/或使擴散管與焊料浴接觸相關的問題。在具體實施例中包括中央擴散管和一個或多個側部擴散管,僅僅中央擴散管如本文所述地那樣至少部分地被多孔護套圍繞。在替換實施例中,中央擴散器和一個或多個側部擴散器如本文所述地那樣至少部分地被多孔護套圍繞。
在本文描述的設備和方法的一個特定實施例
中,多個擴散管中的一個或多個(例如但不限於多個焊料波之間的中央擴散管)和/或圍繞該擴散管的至少一部分的一個或多個保護性護套可包括不粘塗層。不粘塗層的示例是聚四氟乙烯(PTFE)塗層,可從商標Teflon®的不粘塗層(Teflon由德拉瓦州威爾明頓市的Dupont公司製造)找到聚四氟乙烯塗層。在這些或其它實施例中,所選的不粘塗層應該在無鉛波焊工藝中通常使用的軟焊料溫度(例如,高達大約260℃)或以上保持其完整性。在更具體的實施例中,不粘塗層由ThermolonTM不粘塗層、無機(基於礦產的)塗層組成,該無機塗層由韓國Thermolon公司製造、並且可以在450℃保持其
完整性、並且避免在升高的溫下產生有毒蒸氣。在其中一對或多對焊接波之間存在中央多孔管的實施例中,由於熔融焊料的持續動態移動,焊料貯槽中的溶解的助熔劑可直接接觸處於第一和第二個波之間的中央擴散器表面。當擴散器表面上的液體助熔劑被蒸發或熱分解時,固態助熔劑殘留會留在擴散器表面上,因此使得擴散器堵塞。為了對此進行修復,不粘塗層或多孔套筒或護套或塗覆有不粘塗層的開槽金屬殼可被提供給擴散管,或者可覆蓋擴散管的至少一部分。相信向多孔擴散管中的至少一個添加不粘塗層或多孔護套或塗覆有不粘塗層的開槽金屬殼可防止諸如中央管之類的多孔管被助熔劑殘留堵塞。不粘塗層還可被提供給設備的內表面的至少一部分或頂蓋的內表面,以便容易清洗。
在文中所述的設備及方法又另一具體實施例
中,該設備另外包含一安裝於該移動軌道上的任意蓋子藉以形成供該等工件通過用的隧道。該任意蓋子另外包含一與該軟焊機的通風排氣管路流體連通的通風孔以便從該蓋子下方的氛圍收集助熔劑蒸氣。有一具體實施例中,該任意蓋子係由有一中心孔連至該機械的通風排氣管路之單層金屬蓋製成。在另一具體實施例中,該任意蓋子係由雙層金屬片製成,而且該雙層空間係連至該爐的通風排氣管路,由此形成一邊界氣阱。有一特定具體實施例中,該二層金屬片之間的距離可介於約1/8”至約¼”。當一工件或電路板通過該蓋子下方時,該軟焊區內產生的助熔劑蒸氣可透過該邊界阱收集,同時環繞該焊料貯槽的空氣也可被捕集於該雙層空間中,藉以
確保良好的惰性化性能。有關該焊料貯槽頂端上沒有工件或電路板的案例,從該惰性化設備中之如本文所述般封閉的一或更多擴散器產生的惰性氣體可被吸至該蓋子的雙層空間下方的體積內,藉以形成一邊界惰性氣體簾以使空氣進入該體積減至最低限度。
圖1提供文中所述的設備及方法的多孔管或擴散
器之一具體實施例。多孔管10係描述成具有一內部容積15的圓柱管,該內部容積15允許惰性氣體例如氮及/或其他氣體例如,但不限於,另一惰性氣體(例如,氬、氦、氖,等等)、氫或其組合流流過,並且與惰性氣體來源流體(未顯示)連通。
有一具體實施例中,多孔管10係由不銹鋼製成。然而,其他多孔管10用的材料也可應用,只要該等材料對於該焊料沒有反應性。多孔管10係透過氣體導管或其他裝置(未顯示)與該惰性氣體來源流體連通。多孔管10另外包含多數穿孔、細孔或洞孔20(在此一般通稱為"穿孔"),彼等允許氣體從該內部容積15流入該軟焊浴、該包封的內部體積(未顯示)、該熔融焊料(未顯示)的表面及該待軟焊的工件(未顯示)下方所界定的氛圍或其組合。儘管多孔管10據顯示呈圓柱形並且具有圓形橫截面,但是預期其他幾何形狀,例如,但不限於,環形、方形、矩形、橢圓形,等等均可使用。
穿孔20係經設計以致於該氣體流動能,舉例來說,利用圖1的具體實施例所示的圓孔依窄細的方式引導並且佈滿該軟焊貯槽(未顯示)的全長。在另一具體實施例中,穿孔20可為長形孔或狹縫。在各個不同具體實施例中,穿孔20
可被截角或導角以將氣體流動從內部容積15進一步導入該軟焊浴(未顯示)及/或焊料浴與工件之間的間隙。穿孔20的平均孔徑可介於0.05微米至100微米,或0.1至10微米,或0.2至5.0微米。使多孔管10上的穿孔的尺寸及數目率最適化,以尋求離開該多孔管的氣態N2的層流。在各個不同具體實施例中,為了使從被惰性化的軟焊區(例如,工件、輸送帶等等)的邊界侵入的空氣減至最少限度較佳為N2及/或其他惰性氣體的層流。
圖2a,b,c,d,e,及f進一步示出擴散器的架構,
其中穿孔20為一或多行長形孔或狹縫。圖2a-f的其係藉由下列視向出該架構:由該焊料貯槽(未示於圖中)往上看該擴散管10的視圖(圖2a,2c,及2e),及由該末端看該擴散管10的視圖(圖2b,2d,及2f)。如圖2a及b所示,該穿孔20順著該擴散管10的底部中心線被配置成一直線。在如圖2c及d所示的一替代性實施例中,該穿孔20配置成二行且對該擴散管10的底部中心線呈60°角。在如圖2e及f所示的又一替代性實施例中,該穿孔20配置成三行且對該擴散管10的底部中心線彼此呈等角度間隔並且最外面兩行之間呈90°間隔。
在本發明的一些實施例中,所述一個或多個擴散
管中的至少一個,例如但不限於多個焊料波之間的中央擴散管,可進一步包括圍了擴散管的長度的至少一部分的保護性外殼或護套。圖3a(側視圖)和圖3b(截面圖)提供了該實施例的示例。在該實施例中,擴散管10具有一個或多個狹縫20,
並且其大部分長度上都被同軸護套25包圍。擴散管10和護套25共同地形成擴散器組件55。護套25是多孔的,由此允許惰性氣體從擴散器10中的穿孔20通過護套25,並出來以進入惰性氛圍。相信該保護性護套的使用可使得液態焊料或助熔劑殘留進入擴散管10並堵塞一個或多個開口20的機會最小。雖然液態焊料或助熔劑殘留可能污染護套25,但是護套被設計成是本來就是可拋式的並在發生污染時容易進行周期性的去除和替換。由此,任意適當的非易燃材料都可用來形成護套,只要這材料符合可承受所需的操作溫度(例如高達大約600℃)並允許此處描述的簡單的成本有效的去除和替換。在具體實施例中,護套25由包括紡織的纖維玻璃紗線的材料形成,由此使得紡織材料的多孔性足夠大以允許惰性氣體從擴散管10經由護套25出來並進入惰性氛圍的平滑流動。護套25的內部直徑應該基於擴散管10的外部直徑來進行選擇,由此使得不會妨礙惰性氣體的流動。例如,在其擴散管具有大約9.5mm的外部直徑的一個實施例中,護套可具有大約10mm的內部直徑。而且,護套25可通過任意適當方式保持在適當位置或附接至擴散管10。在一個或多個實施例中,護套25可通過一個或多個環跳、扣環、鎖定環、夾子、夾具、鈎子等類似物(未示出)附接至擴散管10。雖然擴散管10和護套25被示出為圓柱形並具有圓形截面,但是應該理解的是可以採用其它幾何形狀,例如但不限於環形、正方形、矩形、橢圓型等。
圖4a和4b提供了本文所描述的設備30的實施
例的頂視圖。參考圖4a,設備30被放置在波焊設備70上以在波焊操作期間提供惰性氣體氛圍。波焊設備70包括含有熔融焊料80的焊料貯槽75、以及一個或多個噴嘴85,其發出由焊料泵(未示出)產生的一個或多個焊料波(未示出)。參考圖4a和4b,設備30具有可從設備其它部分移除的上表面35,由此使得廢料去除對於終端用戶而言變得相對簡單。上表面35進一步包括至少一個開口40,從焊料貯槽75中包含的熔融焊料80發出的至少一個焊料波經由該一個開口40通過噴嘴85並接觸沿移動軌道(未示出)通過的工件。參考圖4a和4b,設備30進一步包括設備30底部上的至少一個凹槽45(如圖4a中的虛線所示),其處於焊料貯槽75的邊緣頂端。在具體實施例中,設備30可包括多於一個凹槽,允許放置設備30至焊料貯槽75的頂端,如圖4a和4b所示。本文描述的設備的其它實施例具有僅僅一個凹槽45,例如圖7至9所示的實施例。本文描述的設備的又另一實施例不具有一個或多個凹槽,而是具有多個凸緣以允許設備被布置或放置在焊料貯槽上,如圖10所示的實施例所示。再次參考圖4a和4b,擴散器組件55經由管道60與惰性氣體源65流通連接。如前面所描述的那樣,本文描述的設備和方法所使用的惰性氣體可包括氮氣、氫氣、惰性氣體(例如氦氣、氬氣、氖氣、氪氣、氙氣等)、及其組合。在具體實施例中,惰性氣體在被引入擴散器組件55之前被預加熱。應該理解的是圖4a和4b所示的實施例可根據波焊機器的配置而變化。例如,雖然圖4a描繪了定位成與焊料波的寬度平行的擴散器組件55,但是圖4b提供
了其中擴散器組件55被定位成與焊料波的寬度垂直的本文所描述的設備30的實施例的頂視圖。在這些和其它實施例中,擴散器組件可附接至設備30的底部表面。擴散器組件55可以以任意定位並通過任意適當附接方式(例如通過螺釘、螺母、螺栓、夾子、夾具、鈎子等類似物)附接至設備30。
圖5提供了文中描述的設備30的實施例的等角
投影視圖。如圖5所示,設備30進一步包括熔融焊料表面(未示出)、工件(未示出)、前壁33、後壁37以及側壁43和47所定義的內部空間69。
圖6提供了可任選的蓋子90的等角投影視圖,
其布置在設備30以及工件經由其傳遞的移動軌道(未示出)的上方。可任選的蓋子90被示出為具有可供查看的玻璃窗口95。可任選的蓋子90還具有與波焊機器的排氣裝置(未示出)流通連接的通風孔97,以去除焊接台的氛圍內的任何助熔劑蒸氣。
圖7及8提供了設備230的另一可能實施例,其中僅僅存在位於焊料貯槽(未示出)的邊緣上的一個凹槽245。凹槽245的側壁的至少一個和設備230的前壁233定義了腔體250,其包含擴散管210(如圖8的虛線所示)。設備230進一步包括熔融焊料表面(未示出)、工件(未示出)、前壁233、後壁237、以及側壁243和247定義的內部空間269。參考圖8,設備230進一步包括附接至設備230的底部表面的至少一個擴散器組件255(如虛線所示)。
圖9和10提供了本文描述的設備的多種實施
例,其包括多個多孔擴散管和/或擴散器組件。圖9提供了一個實施例,其中一個擴散管310位於焊料貯槽375外部的空腔350內,焊料波之間的擴散器組件355’包括被保護性多孔護套(未單獨示出)包住了其長度的至少一部分的擴散管,以及第二擴散器組件355”,被附接至設備330的底部表面或壁上。
設備330還包含凸緣367,用於輔助地將設備330放置焊料貯槽375的頂端。
圖10提供一個實施例,其中第一擴散器組件
555、第二擴散器組件555’和第三擴散器組件555”位於焊料貯槽575內的惰性氛圍內,而且每個擴散器組件包括被保護性多孔護套(未單獨示出)包住了其長度的至少一部分的擴散管。設備530不具有凹槽來將設備定位至焊料貯槽575的頂端。相反,設備530具有多個凸緣567以允許設備530被布置在焊料貯槽575的頂端。
根據本發明的設備及方法的其他益處包括製造
及材料成本降低,改善的焊料接點品質及簡化轉為無鉛軟焊技術的過渡階段。關於製造及材料成本,已觀察到焊料消耗減少20至40%,浮渣形成滅少40至90%,助熔劑消耗減少10至30%,及設備保養減少70至80%,以及較低的後段裝配板清理成本,減少的板缺陷及修復,及較高生產力的可用時間。本文所揭示的設備之另一益處是其可輕易放大或縮小規模並且可建構成配合具有多變的不同尺寸之焊料槽。
以上已經給多個不同措辭下過定義。只要是申請專利範圍中使用之措辭沒在以下下定義,應該給予其熟於此
藝之士給予申請時印好之公開及獲准之專利表達的措辭之最廣泛定義。再者,對於所有允許併入的權限只要是此揭示內容與本案沒有不一致,本案中列舉的所有專利、測試程序及其他文件均以引用的方式完全併入。
本發明的某些具體實施例及特徵使用一組數值上限及一組數值下限來描述。為求簡潔,只有某些範圍有在本文中明確揭示。然而,理應明白除非另行指明,否則從任何下限至任何上限的範圍都考慮在內。同樣地,從任何下限開始的範圍均可與任何其他下限組合以列出沒明確列舉出來的範圍,而且從任何上限開始的範圍均可與任何其他上限組合以列出沒明確列舉出來的範圍。此外,即使是沒有明確敘述,一範圍也包括其端點之間的每一點或個別值。因此,每一點或個別值均可將其本身視為下限或上限而與任何其他點或個別值或任何其他下限或上限組合,以列出沒明確列舉出來的範圍。所有數值均是"約"或"大約"的指示值,並且將普通熟悉此技藝者能預想到的實驗誤差及變化都考慮進來。
儘管前述係關於本發明的具體實施例及其替代具體實施例,但是熟悉此藝者可預期本發明的多種不同變化、修飾及替換而不會悖離其意欲的精神及範疇。吾人所欲為本發明僅受後附申請專利範圍的措辭所限制。
10‧‧‧多孔管
20‧‧‧洞孔
25‧‧‧同軸護套
55‧‧‧擴散器組件
Claims (26)
- 一種於工件軟焊時提供惰性氣體的設備,該設備包括:用於放置在內含熔融焊料的焊料貯槽的至少一個邊緣、位於該設備的一底部的至少一個凹槽;在該設備的頂部表面上的至少一個開口,從該焊料貯槽發出的至少一個焊料波經由該至少一個開口通過並接觸該工件;以及一個或多個擴散管,其包括與惰性氣體源流通連接的一個或多個開口以及圍繞該一個或多個擴散管中的至少一個擴散管的長度的至少一部分的一個或多個多孔護套,其中每個擴散管及圍繞其的多孔護套共同被包括於一擴散器組件;其中該設備被布置在該焊料貯槽上方並在待軟焊的該工件的下方,從而形成一氛圍,而且其中介於該待軟焊的工件及該至少一個焊料波的尖端之間基本上不存在間隙。
- 如請求項1所述的設備,其中該多孔護套包括一紡織材料。
- 如請求項1所述的設備,其中該多孔護套包括纖維玻璃。
- 如請求項2所述的設備,其中至少一個該擴散器組件處於該至少一個焊料波的近側。
- 如請求項1所述的設備,其進一步包括一蓋子,該蓋子被布置在該工件所通過的移動軌道的頂部,其中該蓋子進一步包括與一通風系統連通的一通風孔。
- 如請求項5所述的設備,其中該蓋子包括定義了一內部空間的多個薄板,而且其中該內部空間與一軟焊爐的排氣裝置流通連接。
- 如請求項6所述的設備,其中該蓋子進一步包括與該惰性氣體源流通連接的一入口。
- 如請求項1所述的設備,其中該擴散管中的開口是布置成沿擴散管的長度的一個或多個並排行的縱向狹縫。
- 如請求項1所述的設備,其中至少一個該擴散器組件被附接至該設備的底部表面。
- 如請求項1所述的設備,其中該焊料貯槽產生多個焊料波,而且至少一個該擴散器組件被插入在焊料波之間。
- 如請求項1所述的設備,其中該惰性氣體包括氮氣。
- 如請求項11所述的設備,其中該惰性氣體進一步包括5%或更少重量的氫氣。
- 如請求項1所述的設備,其中該惰性氣體包括從由氮氣、氫氣、氦氣、氖氣、氬氣、氪氣、氙氣及其組合所組成的群組中選出的氣體。
- 一種用於在工件的波焊接期間提供惰性氣體氛圍的方法,所述方法包括:提供一波焊機器,其包括:其內容納有熔融焊料的一焊料貯槽,至少一個噴嘴,用於藉由噴嘴從熔融焊料浴向上地產生至少一個焊料波的至少一個泵;將一設備放置在該焊料貯槽的至少一個邊緣的頂端,其中該設備包括上表面上的至少一個開口、處於該焊料貯槽的至少一個邊緣的頂端的至少一個凹槽、含有與惰性氣體源流通連接的一個或多個開口的一個或多個擴散管、以及圍繞該一個或多個擴散管中的至少一個擴散管的長度的至少一部分的一個或多個多孔護套,其中待軟焊的該工件以及熔融焊料的上表面定義了一氛圍,而且其中該待軟焊的工件和該至少一個焊料波的尖端之間基本上不存在間隙;沿一路徑傳遞一工件,使得該工件的至少一部分接觸經由該設備的開口發出的該至少一個焊料波;以及使惰性氣體通過該擴散管並進入該氛圍,其中每個擴散管和圍繞其的多孔護套共同被包括於一擴散器組件。
- 如請求項14所述的方法,其中該多孔護套包括纖維玻璃。
- 如請求項14所述的方法,其中至少一個該擴散器組件處於該至少一個焊料波的近側。
- 如請求項14所述的方法,進一步包括工件從中通過的一蓋子,其中該蓋子進一步包括與一通風系統連通的一通風孔。
- 如請求項17所述的方法,其中該蓋子包括定義了一內部空間的多個薄板,而且其中該內部空間與一軟焊爐的排氣裝置流通連接。
- 如請求項18所述的方法,其中該蓋子進一步包括與惰性氣體源流通連接的一入口。
- 如請求項14所述的方法,其中該擴散管中的開口是布置成沿擴散管的長度的一個或多個並排行的縱向狹縫。
- 如請求項14所述的方法,其中至少一個該擴散器組件被附接至該設備的底部表面。
- 如請求項14所述的方法,其中該焊料貯槽產生多個 焊料波,而且至少一個該擴散器組件被插入在焊料波之間。
- 如請求項14所述的方法,其中該惰性氣體包括氮氣。
- 如請求項23所述的方法,其中該惰性氣體進一步包括5%或更少重量的氫氣。
- 如請求項14所述的方法,其中該惰性氣體包括從由氮氣、氫氣、氦氣、氖氣、氬氣、氪氣、氙氣及其組合所組成的群組中選出的氣體。
- 如請求項1所述的方法,進一步包括步驟:去除圍繞該擴散管之一的長度的至少一部分的至少一個該多孔護套;以及利用新的多孔護套替換該多孔護套。
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