TWM454066U - 自動焊接設備 - Google Patents

Description

自動焊接設備

本創作是有關於一種自動焊接設備，特別是有關於一種包含波峰焊錫爐的自動焊接設備。

表面黏著技術(Surface Mounting Technology,SMT)是近幾年被廣泛使用的焊接技術，其係使用特定的設備將表面黏著零件準確地放置到經過印刷焊膏或經過點膠的印刷電路板焊盤上，然後經過焊接製程(例如，波峰焊或回流焊)，使零件與電路板建立良好的機械與電性連接。而目前表面黏著技術製程的流程，大致上可分為錫膏印刷、錫膏印刷檢測、高速元件置放、泛用元件置放、迴焊爐、光學檢測等程序。

在電路板的整個製造過程中，電路板的焊接過程是一個極其重要的環節，其決定著一塊電路板品質的優劣。目前將具有插腳的電子元件焊接至電路板的焊接製程，多是通過波峰焊錫爐完成的。簡述其過程，係先將電子元件的插腳預先塗佈適量助焊劑並插置於電路板對應的通孔中。然後，再使電路板通過波峰焊錫爐，並使電路板凸露有電子元件插腳的一面與熔化的焊料充分接觸，藉此 使電子元件與電路板接合。

上述的波峰焊是指將熔化的軟錫焊料(錫鉛合金或錫銀銅合金)，經電動幫浦(pump)或電磁幫浦噴流成設計要求的焊料波峰，亦可藉由向焊料槽注入氮氣來形成，使預先插置有電子元件的電路板通過焊料波峰，進而實現零件與電路板之間的機械與電性連接。根據所產生不同幾何形狀的焊料波峰，波峰焊系統還可分許多種。

另外，在上述焊料波峰接觸電路板凸露有電子元件插腳的一側之後，焊料會順著導流板而回流至焊料槽中。然而，即使目前的波峰焊錫爐已使用導流板導引焊料回流，但焊料由導流板的邊緣落入焊料槽時，仍舊會發生噴濺的現象。當焊料噴濺至電路板插設有電子元件的一面時，往往會造成電路板的短路不良。

本創作提供一種自動焊接設備，其係包含波峰焊錫爐。波峰焊錫爐包含槽體、複數個第一噴嘴、第一幫浦以及第一導流板。槽體具有開口，並用以容置熔化的焊料。第一噴嘴設置於槽體中。第一幫浦設置於槽體中，用以使焊料經由第一噴嘴噴出。第一導流板位於開口處，並包含第一平板部以及第二平板部。第一平板部位於第一噴嘴的上方，並具有複數個第一孔洞。第一孔洞用以供由第一噴嘴噴出的焊料通過。第二平板部連接第一平板部且朝向槽體傾斜，用以導引由第一孔洞流出的焊料。第二平板部具 有複數個第二孔洞，用以供受第二平板部導引的焊料通過而回流至槽體中。

於本創作的一實施方式中，上述的波峰焊錫爐還包含複數個第二噴嘴、第二幫浦以及第二導流板。第二噴嘴設置於槽體中，並毗鄰第一噴嘴。第二幫浦設置於槽體中，用以使焊料經由第二噴嘴噴出。第二導流板位於開口處，並毗鄰第一導流板。第二導流板係沿著面向第一導流板的方向朝向槽體彎曲，用以導引由第二噴嘴噴出的焊料。第二導流板具有複數個第三孔洞，用以供受第二導流板導引的焊料通過而回流至槽體中。

於本創作的一實施方式中，上述的第一平板部係位於第二平板部與第二導流板之間。

於本創作的一實施方式中，上述的自動焊接設備還包含輸送機構。輸送機構包含兩軌道。兩軌道橫跨開口，並與水平面夾第一傾斜角，用以沿輸送方向將電路板輸送至開口上方。第一導流板與第二導流板固定至兩軌道，並位於槽體與兩軌道之間。

於本創作的一實施方式中，上述的第一平板部平行於兩軌道。第二平板部與水平面夾第二傾斜角，並且第二傾斜角大於第一傾斜角。

於本創作的一實施方式中，上述的第一導流板與第二導流板依序沿著輸送方向排列。

於本創作的一實施方式中，上述的自動焊接設備還包含塗佈模組以及至少一預熱模組。塗佈模組設置於兩 軌道下方，用以塗佈助焊劑至電路板。預熱模組設置於兩軌道下方，並位於塗佈模組與波峰焊錫爐之間，用以對經塗佈助焊劑之電路板加熱。輸送機構係輸送電路板依序由塗佈模組、預熱模組與波峰焊錫爐的上方經過。

於本創作的一實施方式中，上述的波峰焊錫爐還包含至少一加熱器。加熱器設置於槽體中，用以對焊料進行加熱。

本創作所提供的自動焊接設備的一主要技術特徵，在於波峰焊錫爐用來導引焊料回流的導流板上以錯位的方式均勻地鑽設孔洞。因此，在焊料由導流板的邊緣流至槽體之前，會直接由導流板上的孔洞通過而落入焊料槽，不僅可分散並擴大焊料回流至槽體的區域，更可有效地減緩焊料落入槽體的衝擊力量，進而減少焊料噴濺的現象並避免電路板的短路不良問題。

1‧‧‧自動焊接設備

166b‧‧‧第二平板部

10‧‧‧輸送機構

100‧‧‧軌道

12‧‧‧塗佈模組

14‧‧‧預熱模組

16‧‧‧波峰焊錫爐

160‧‧‧槽體

160a‧‧‧開口

162‧‧‧第一噴嘴

164‧‧‧第一幫浦

166‧‧‧第一導流板

166a‧‧‧第一平板部

166a1‧‧‧第一孔洞

166b1‧‧‧第二孔洞

168‧‧‧第二噴嘴

170‧‧‧第二幫浦

172‧‧‧第二導流板

172a‧‧‧第三孔洞

174‧‧‧加熱器

18‧‧‧氮氣罩玻璃板

20‧‧‧電路板

3‧‧‧焊料

α 1‧‧‧第一傾斜角

α 2‧‧‧第二傾斜角

D‧‧‧輸送方向

第1圖為繪示本創作一實施方式之自動焊接設備的立體圖。

第2圖為繪示第1圖中之波峰焊錫爐的第一導流板與第二導流板的立體圖。

第3圖為繪示第1圖中之波峰焊錫爐與輸送機構的局部剖視圖。

以下將以圖式揭露本創作之複數個實施方式，為明確說明起見，許多實務上的細節將在以下敘述中一併說明。然而，應瞭解到，這些實務上的細節不應用以限制本創作。也就是說，在本創作部分實施方式中，這些實務上的細節是非必要的。此外，為簡化圖式起見，一些習知慣用的結構與元件在圖式中將以簡單示意的方式繪示之。

請參照第1圖，其為繪示本創作一實施方式之自動焊接設備1的立體圖。

如第1圖所示，於本實施方式中，自動焊接設備1包含輸送機構10、塗佈模組12、預熱模組14、波峰焊錫爐16以及氮氣罩玻璃板18。自動焊接設備1的輸送機構10包含兩軌道100。輸送機構10的兩軌道100橫越整個自動焊接設備1，並與水平面夾第一傾斜角α 1，用以沿預定的輸送方向D將電路板20由自動焊接設備1的左下方輸送至右上方。自動焊接設備1的氮氣罩玻璃板18可進行掀開與蓋合的作動行為。當氮氣罩玻璃板18蓋合時，可將操作人員與自動焊接設備1內的輸送機構10、塗佈模組12、預熱模組14與波峰焊錫爐16隔離。

自動焊接設備1的塗佈模組12、預熱模組14與波峰焊錫爐16皆設置於輸送機構10的兩軌道100下方，並沿著輸送方向D依序排列。因此，自動焊接設備1的輸送機構10係輸送電路板20依序由塗佈模組12、預熱模組14與波峰焊錫爐16的上方經過。

自動焊接設備1的塗佈模組12用以塗佈助焊劑至電路板20。當輸送機構10的兩軌道100將電路板20輸送至塗佈模組12上方時，塗佈模組12會利用波峰、發泡或噴射的方法將助焊劑塗佈到電路板20上。自動焊接設備1的塗佈模組12主要是由紅外線感應器以及噴嘴(圖未示)組成，因此可利用紅外線感應器感應是否電路板20已進入，並量出電路板20的長度。電路板20上插設許多電子元件(圖未示)。助焊劑則是用來在電路板20的焊接面(亦即，電路板20凸露有電子元件插腳的一面)上以形成保護膜。

由於助焊劑在焊接時必須要達到並保持一個活化溫度以保證焊點的完全浸潤，因此自動焊接設備1的預熱模組14係設置於塗佈模組12與波峰焊錫爐16之間，用以對經塗佈助焊劑之電路板20加熱。助焊劑塗佈之後的預熱動作可以逐漸提升電路板20的溫度，致使助焊劑活化，以便形成良好的焊點。預熱模組14進行預熱的過程可減小電路板20上的電子元件後續進入波峰焊錫爐16時面臨的熱衝擊。除此之外，此預熱過程還可以用來蒸發掉所有可能吸收的潮氣或稀釋助焊劑的載體溶劑。如果潮氣或稀釋助焊劑的載體溶劑不被去除的話，它們會在電路板20通過波峰焊錫爐16時沸騰並造成焊料3(請參照第3圖)噴濺至氮氣罩玻璃板18上，或者產生蒸汽留在焊料3裡面形成中空的焊點或砂眼。

自動焊接設備1的預熱模組14係採用熱輻射方式進行預熱，而預熱方法可採用強制熱風對流、電熱對流、 電熱棒加熱、紅外加熱等，然而本創作並不以此為限。

另外，自動焊接設備1的預熱模組14的數量與區域長度，係由產量與輸送機構10的輸送速度來決定。當自動焊接設備1的產量越高時，為使電路板20達到所需的浸潤溫度，預熱模組14的區域長度就需要更長。另外，由於雙面式與多層式的電路板的熱容量較大，因此它們比單面式的電路板需要更高的預熱溫度。

請參照第2圖以及第3圖。第2圖為繪示第1圖中之波峰焊錫爐16的第一導流板166與第二導流板172的立體圖。第3圖為繪示第1圖中之波峰焊錫爐16與輸送機構10的局部剖視圖。

如第2圖與第3圖所示，於本實施方式中，自動焊接設備1的波峰焊錫爐16包含槽體160、複數個第一噴嘴162、第一幫浦164、第一導流板166以及加熱器174。波峰焊錫爐16的槽體160具有開口160a，並用以容置熔化的焊料3。輸送機構10的兩軌道100橫跨槽體160的開口160a。波峰焊錫爐16的加熱器174設置於槽體160中，用以對焊料3進行加熱，並使焊料3維持熔化的狀態。

波峰焊錫爐16的第一噴嘴162設置於槽體160中，並朝向槽體160的開口160a。波峰焊錫爐16的第一幫浦164設置於槽體160中，用以使容置於槽體160中的焊料3經由第一噴嘴162噴出。波峰焊錫爐16的第一導流板166位於槽體160的開口160a處，並包含第一平板部166a以及第二平板部166b。

波峰焊錫爐16的第一導流板166固定至輸送機構10的兩軌道100，並位於槽體160與兩軌道100之間。進一步來說，第一導流板166的第一平板部166a位於第一噴嘴162的上方，並具有複數個第一孔洞166a1。在波峰焊錫爐16的第一幫浦164使焊料3經由第一噴嘴162噴出之後，由第一噴嘴162噴出的焊料3會通過第一平板部166a的第一孔洞166a1，並由第一孔洞166a1流出而成衝擊力道較強的第一道焊料波峰。因此，當輸送機構10的兩軌道100沿著輸送方向D輸送已預熱過的電路板20至槽體160的開口160a上方時，由第一平板部166a的第一孔洞166a1流出的第一道焊料波峰將會與電路板20的焊接面接觸。

如第3圖所示，於一實施方式中，輸送機構10的兩軌道100與水平面夾第一傾斜角α 1，且第一傾斜角α 1為5~8度，但本創作並不以此為限。因此，焊料3由第一孔洞166a1流出之後於第一平板部166a上流動的方向，會與電路板20的行進方向(亦即，輸送方向D)相反。

在此要說明的是，由第一孔洞166a1湧出而成的第一道焊料波峰為一種擾流波，其擾動時具有較高的垂直壓力，可使焊料3很好地滲入到電子元件的插腳與電路板20上的焊盤(圖未示)之間，進而完成焊點的成形。

另外，第一導流板166的第二平板部166b連接第一平板部166a，並朝向槽體160傾斜。換言之，第二平板部166b遠離第一平板部166a一側的邊緣距離槽體160中的焊料3比較近。進一步來說，第一導流板166的第一平 板部166a平行於輸送機構10的兩軌道100。第一導流板166的第二平板部166b與水平面夾第二傾斜角α 2，並且第二傾斜角α 2大於第一傾斜角α 1。於一實施方式中，第二傾斜角α 2為55~58度，然而本創作並不已此為限。

因此，第二平板部166b的功能係用以導引由第一孔洞166a1流出的焊料3，致使焊料3回流至槽體160中。第一導流板166的第二平板部166b具有複數個第二孔洞166b1。第二孔洞166b1係以錯位的方式均勻地鑽設於第二平板部166b上。順著第二平板部166b流動的部分焊料3在流至第二平板部166b遠離第一平板部166a一側的邊緣而回流至槽體160中之前，會直接通過第二平板部166b上的第二孔洞166b1而落入至槽體160中。藉此，第一導流板166的第二平板部166b可藉由第二孔洞166b1分散並擴大焊料3回流至槽體160的區域，並有效地減緩焊料3落入槽體160的衝擊力量，進而減少焊料3噴濺的現象。因此，電路板20上插設電子元件的一面即可避免因焊料3噴濺所造成的短路不良問題。

同樣示於第2圖與第3圖，於本實施方式中，自動焊接設備1的波峰焊錫爐16還包含複數個第二噴嘴168、第二幫浦170以及第二導流板172。波峰焊錫爐16的第二噴嘴168設置於槽體160中，毗鄰第一噴嘴162，並朝向槽體160的開口160a。波峰焊錫爐16的第二幫浦170設置於槽體160中，用以使容置於槽體160中的焊料3經由第二噴嘴168噴出。波峰焊錫爐16的第二導流板172固定 至輸送機構10的兩軌道100，並位於槽體160與兩軌道100之間。進一步來說，波峰焊錫爐16的第二導流板172位於槽體160的開口160a處，並毗鄰第一導流板166。

在波峰焊錫爐16的第二幫浦170使焊料3經由第二噴嘴168噴出之後，由第二噴嘴168噴出的焊料3會在槽體160的開口160a與第二導流板172之間形成較平緩的第二道焊料波峰。因此，當輸送機構10的兩軌道100繼續沿著輸送方向D輸送已通過第一道焊料波峰的電路板20至第二導流板172的上方時，由槽體160的開口160a與第二導流板172之間流出的第二道焊料波峰將會與電路板20的焊接面接觸。

在此要說明的是，由槽體160的開口160a與第二導流板172之間流出的第二道焊料波峰會在電子元件的插腳周圍產生渦流。持續與電路板20接觸的焊料3會對電路板20進行類似洗刷的動作，藉以將電路板20上的所有助焊劑與氧化膜的殘餘物去除，並在焊點到達浸潤溫度時形成浸潤。

波峰焊錫爐16的第一導流板166與第二導流板172依序沿著輸送方向D排列，且第二導流板172係沿著面向第一導流板166的方向(亦即，輸送方向D的反方向)朝向槽體160彎曲。換言之，第二導流板172毗鄰第一導流板166一側的邊緣距離槽體160中的焊料3比較近。第二導流板172的功能係用以導引由第二噴嘴168噴出的焊料3，致使焊料3回流至槽體160中。第二導流板172具有 複數個第三孔洞172a。第三孔洞172a係以錯位的方式均勻地鑽設於第二導流板172上。順著第二導流板172流動的部分焊料3在流至第二導流板172毗鄰第一導流板166一側的邊緣而回流至槽體160中之前，會直接通過第二導流板172上的第三孔洞172a而落入至槽體160中。藉此，第二導流板172可藉由第三孔洞172a分散並擴大焊料3回流至槽體160的區域，同樣可有效地減緩焊料3落入槽體160的衝擊力量，並減少焊料3噴濺的現象。

由以上對於本創作之具體實施例之詳述，可以明顯地看出，本創作所提供的自動焊接設備的一主要技術特徵，在於波峰焊錫爐用來導引焊料回流的導流板上以錯位的方式均勻地鑽設孔洞。因此，在焊料由導流板的邊緣流至槽體之前，會直接由導流板上的孔洞通過而落入焊料槽，不僅可分散並擴大焊料回流至槽體的區域，更可有效地減緩焊料落入槽體的衝擊力量，進而減少焊料噴濺的現象並避免電路板的短路不良問題。

雖然本創作已以實施方式揭露如上，然其並非用以限定本創作，任何熟習此技藝者，在不脫離本創作之精神和範圍內，當可作各種之更動與潤飾，因此本創作之保護範圍當視後附之申請專利範圍所界定者為準。

166‧‧‧第一導流板

166a‧‧‧第一平板部

166a1‧‧‧第一孔洞

166b‧‧‧第二平板部

166b1‧‧‧第二孔洞

172‧‧‧第二導流板

172a‧‧‧第三孔洞

Claims (8)

1. 一種自動焊接設備，包含：一波峰焊錫爐，包含：一槽體，具有一開口，並用以容置熔化的焊料；複數個第一噴嘴，設置於該槽體中；一第一幫浦，設置於該槽體中，用以使該焊料經由該些第一噴嘴噴出；以及一第一導流板，位於該開口處，並包含：一第一平板部，位於該些第一噴嘴的上方，並具有複數個第一孔洞，該些第一孔洞用以供由該些第一噴嘴噴出的該焊料通過；以及一第二平板部，連接該第一平板部且朝向該槽體傾斜，用以導引由該些第一孔洞流出的該焊料，並且該第二平板部具有複數個第二孔洞，用以供受該第二平板部導引的該焊料通過而回流至該槽體中。
2. 根據申請專利範圍第1項之自動焊接設備，其中該波峰焊錫爐還包含：複數個第二噴嘴，設置於該槽體中，並毗鄰該些第一噴嘴；一第二幫浦，設置於該槽體中，用以使該焊料經由該些第二噴嘴噴出；以及 一第二導流板，位於該開口處，並毗鄰該第一導流板，該第二導流板係沿著面向該第一導流板的一方向朝向該槽體彎曲，用以導引由該些第二噴嘴噴出的該焊料，並且該第二導流板具有複數個第三孔洞，用以供受該第二導流板導引的該焊料通過而回流至該槽體中。
3. 根據申請專利範圍第2項之自動焊接設備，其中該第一平板部係位於該第二平板部與該第二導流板之間。
4. 根據申請專利範圍第2項之自動焊接設備，還包含一輸送機構，該輸送機構包含兩軌道，該些軌道橫跨該開口，並與水平面夾一第一傾斜角，用以沿一輸送方向將一電路板輸送至該開口上方，其中該第一導流板與該第二導流板固定至該些軌道，並位於該槽體與該些軌道之間。
5. 根據申請專利範圍第4項之自動焊接設備，其中該第一平板部平行於該些軌道，該第二平板部與水平面夾一第二傾斜角，並且該第二傾斜角大於該第一傾斜角。
6. 根據申請專利範圍第4項之自動焊接設備，其中該第一導流板與該第二導流板依序沿著該輸送方向排列。
7. 根據申請專利範圍第4項之自動焊接設備，還包含：一塗佈模組，設置於該些軌道下方，用以塗佈助焊劑 至該電路板；以及至少一預熱模組，設置於該些軌道下方，並位於該塗佈模組與該波峰焊錫爐之間，用以對經塗佈該助焊劑之該電路板加熱，其中該輸送機構係輸送該電路板依序由該塗佈模組、該預熱模組與該波峰焊錫爐的上方經過。
8. 根據申請專利範圍第1項之自動焊接設備，其中該波峰焊錫爐還包含至少一加熱器，設置於該槽體中，用以對該焊料進行加熱。