專利名稱：電子元器件裝配用波峰爐的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及電子元器件裝配用波峰爐，特別是將電子元器件管腳或引線焊接于印刷電路板上或者電子線路板的波峰爐。
背景技術(shù)：
波峰焊是一種軟釬焊方法，它將熔化的焊料，經(jīng)由機(jī)械泵或電磁泵向上驅(qū)動(dòng)，噴流形成符合設(shè)計(jì)要求的焊料波峰，并使預(yù)先安裝有電子元器件的印刷電路板之待焊面接觸并通過(guò)焊料波峰，使裸露于印刷電路板待焊面的電子元器件焊端或引腳與印刷電路板焊盤之間實(shí)現(xiàn)電氣連接。
波峰焊接的工藝流程一般是印刷電路板的準(zhǔn)備(將電子元器件插在印刷電路板板上)→之后在電子元器件焊端或引腳與印刷電路板焊盤上噴涂助焊劑→預(yù)熱→預(yù)先安裝有電子元器件的印刷電路板之待焊面接觸并通過(guò)焊料波峰→冷卻后得到印刷電路板產(chǎn)品。
應(yīng)用于波峰焊的液態(tài)焊料波峰，是由錫合金焊料在焊錫槽內(nèi)經(jīng)過(guò)加熱形成液體焊料，之后通過(guò)液體泵產(chǎn)生的壓力推壓形成錫流，并通過(guò)預(yù)先設(shè)定的管道導(dǎo)引至噴嘴向上涌出形成波峰。常見(jiàn)的波峰爐常采用機(jī)械泵或和電磁泵兩者之一作為形成錫液管涌的驅(qū)動(dòng)泵。
參見(jiàn)


圖1，是采用波峰焊工藝焊接印刷電路板2的處理過(guò)程示意圖。印刷電路板2朝著在波峰爐內(nèi)形成的錫流波峰或管涌1之上部表面的一個(gè)側(cè)面21帶有焊盤23，其相對(duì)側(cè)面22插接有電子元器件，例如電容31、電阻32等。電子元器件如電容31的管腳311自側(cè)面22穿過(guò)印刷電路板2進(jìn)入焊盤23所在區(qū)域(圖中示意性地標(biāo)注出電容31的一支管腳311的插接情形，其余管腳和其它電子元器件的管腳的接插情形與此相同或類似)。圖中，印刷電路板2以其帶有焊盤23的側(cè)面21接觸在波峰爐內(nèi)形成的錫流波峰或管涌1上部表面的方式，沿虛線箭頭α從管涌1上部表面通過(guò)。印刷電路板2越過(guò)管涌1之后，經(jīng)過(guò)冷卻，其相應(yīng)電子元器件如電阻32的管腳321、322由焊料金屬錫固定，最終形成通過(guò)焊點(diǎn)24實(shí)現(xiàn)電氣連接的印刷電路板2。
參見(jiàn)圖2，是以機(jī)械泵作為驅(qū)動(dòng)泵的波峰爐結(jié)構(gòu)原理示意圖。該波峰爐4結(jié)構(gòu)上包括爐槽401、機(jī)械泵402、噴嘴403。爐槽401是其上部具有開(kāi)口或其上部處于敞開(kāi)狀態(tài)的矩形槽或矩形缸。在爐槽401內(nèi)部盛裝有經(jīng)加熱溶化的焊料溶液，例如金屬錫液5。此外，爐槽401內(nèi)部還設(shè)置有機(jī)械泵402和噴嘴403。噴嘴403整體與爐槽401之間保持相互隔絕的狀態(tài)，其只能通過(guò)機(jī)械泵402的泵葉404所在的管道與爐槽401內(nèi)部大約垂向中部或垂向底部保持連通狀態(tài)。噴嘴403的上端處于其內(nèi)部液流可以向上噴射或涌流的放置狀態(tài)。通過(guò)機(jī)械泵402催動(dòng)泵葉404發(fā)生旋轉(zhuǎn)，使金屬錫液5被泵入與噴嘴403相連通的管道405，并順著管道405由低向高流動(dòng)至噴嘴403，最后經(jīng)由噴嘴403向上涌出，形成管涌1。
圖1涉及的管涌1即由噴嘴403中涌出的金屬錫液5構(gòu)成。在印刷電路板2完成波峰焊之后，管涌1中所包含的剩余金屬錫液5通過(guò)噴嘴403與爐槽401之間預(yù)先設(shè)定的自由空間或者回流管流回爐槽401內(nèi)。
在上述波峰焊過(guò)程中，高溫焊料在形成管涌時(shí)，焊料會(huì)與空氣中的氧氣接觸，形成氧化錫等氧化物渣料。氧化物渣料與錫漿沖擊混合，形成渣中有錫或及錫內(nèi)有渣的狀態(tài)，最終成為豆腐渣狀及團(tuán)聚狀的錫渣。錫渣主要漂浮于錫水的表面，部分沉積在機(jī)械部件的表面和縫隙中。錫渣的生成量主要受兩類基本因素的影響氧化量和氧化物與錫的混合程度；此外，波峰爐的結(jié)構(gòu)、焊材成分及其液態(tài)物流量對(duì)錫渣生成量也有不同程度影響。常見(jiàn)的波峰爐錫渣生成量約介于1.5～2.5kg/小時(shí)之間。
波峰爐內(nèi)如果形成大量錫渣，將會(huì)導(dǎo)致錫槽內(nèi)流道受到堵塞，影響波峰或管涌的狀態(tài)，從而影響印刷電路板產(chǎn)品的品質(zhì)，如焊點(diǎn)缺錫、少錫等，同時(shí)還會(huì)影響錫爐的壽命。因此必須定期對(duì)錫渣進(jìn)行清理并對(duì)錫爐進(jìn)行定期保養(yǎng)。錫渣產(chǎn)生的量越多，清理和保養(yǎng)的頻率就越高。另外，大量的錫渣及其裹挾的金屬錫被清除之后，雖然會(huì)采用后續(xù)回收工藝進(jìn)行處理，然而，錫焊料作為一種昂貴的焊接材料，材料成本的增加卻不可避免。因此，減少錫渣的產(chǎn)生成為眾多波峰爐設(shè)備制造廠商和應(yīng)用廠商的研究?jī)?nèi)容之一。
實(shí)用新型內(nèi)容本實(shí)用新型目的在于提供一種電子元器件裝配用波峰爐，該波峰爐可有效地減少錫渣的生成量，同時(shí)有效地降低錫渣所裹挾的金屬錫液量。
按照上述目的設(shè)計(jì)的電子元器件裝配用波峰爐，包括爐槽、驅(qū)動(dòng)泵、噴嘴，此外還包括由多個(gè)側(cè)壁包圍形成的回流流道。形成回流流道的側(cè)壁與爐槽內(nèi)壁之間具有基本呈水平布置的緩沖板。緩沖板在鉛垂方向上具有貫通自身且連通位于緩沖板上下兩側(cè)的爐槽的通道。該緩沖板在波峰爐工作狀態(tài)下沒(méi)入爐槽內(nèi)的金屬錫液中。回流流道具有第一開(kāi)口和第二開(kāi)口。第一開(kāi)口的水平位置低于噴嘴高于第二開(kāi)口。緩沖板所在水平面位置低于第一開(kāi)口高于第二開(kāi)口。驅(qū)動(dòng)泵驅(qū)動(dòng)焊料液流經(jīng)噴嘴形成的管涌落入第一開(kāi)口。
優(yōu)選地，前述電子元器件裝配用波峰爐，其第一開(kāi)口的水平位置在鉛垂方向上可做上下調(diào)節(jié)。
擇優(yōu)地，前述電子元器件裝配用波峰爐，其第二開(kāi)口的水平位置在鉛垂方向上可做上下調(diào)節(jié)。
更好地，前述電子元器件裝配用波峰爐，其第一開(kāi)口和第二開(kāi)口的水平位置在鉛垂方向上可做上下同步調(diào)節(jié)。
本實(shí)用新型的電子元器件裝配用波峰爐，針對(duì)所撈取的錫渣中90％以上都是金屬錫的狀況，一方面利用通過(guò)原有錫渣的隔離作用防止錫液進(jìn)一步氧化而減少錫渣的生成量，另一方面通過(guò)減少錫氧化物與錫流之間的沖擊混合，降低二者的混合度，達(dá)到將錫氧化物與錫主流分離，大幅度地降低錫渣所裹挾的金屬錫液量。其具體措施是在原有設(shè)備中增加一個(gè)回流流道，使錫液從噴嘴流出后進(jìn)入回流流道并從其單側(cè)或兩側(cè)流出，而不是直接沖入錫槽的錫液中?；亓髁鞯赖膯蝹?cè)或兩側(cè)采用其高度可調(diào)節(jié)的緩沖板使從回流流道單側(cè)或兩側(cè)流出的錫水分為上下兩部分，回流錫液的主流從位置較低的第二下開(kāi)口流出至錫槽，回流錫液的另一部分從位置較高的開(kāi)口流入錫槽。波峰或管涌產(chǎn)生的錫氧化物，即錫渣，不斷從第一開(kāi)口隨錫液較緩慢地流出后集中漂浮在位于回流流道和爐槽內(nèi)壁之間的緩沖板的上表面，從而較為容易收集去除。位于第一開(kāi)口和第二開(kāi)口之間的回流流道的封閉部分，可以防止從第二開(kāi)口的流出的錫液主流向上翻卷，形成湍流沖擊上部液面的錫渣，從而保持錫渣處于穩(wěn)定漂浮的分布狀態(tài)，以充分利用漂浮于錫液表面的錫渣層對(duì)大氣的隔離作用。
圖面說(shuō)明
圖1習(xí)知印刷電路板波峰焊處理過(guò)程示意圖。
圖2習(xí)知波峰爐結(jié)構(gòu)原理示意圖。
圖3本實(shí)用新型波峰爐結(jié)構(gòu)示意圖一。
圖4本實(shí)用新型波峰爐結(jié)構(gòu)示意圖二。
圖5本實(shí)用新型波峰爐工作過(guò)程示意圖一。
圖6本實(shí)用新型波峰爐工作過(guò)程示意圖二。
具體實(shí)施方式
參見(jiàn)圖3、4，本實(shí)用新型波峰爐結(jié)構(gòu)示意圖。圖3從回流流道6的側(cè)面，即垂直于金屬錫液管涌在水平面上流動(dòng)的方向示出波峰爐的結(jié)構(gòu)。圖4從回流流道6的正面，即平行于金屬錫液管涌在水平面上流動(dòng)的方向示出波峰爐的結(jié)構(gòu)。
該波峰爐4主要結(jié)構(gòu)同本案背景技術(shù)部分介紹的內(nèi)容相同，也包括爐槽401、機(jī)械泵(圖中未示出)、噴嘴403。其改進(jìn)部分是在噴嘴403一側(cè)設(shè)置了由多個(gè)側(cè)壁包圍形成的回流流道6。回流流道6與噴嘴403之間共用同一個(gè)側(cè)壁601(當(dāng)然，回流流道6與噴嘴403之間也可以存有一個(gè)允許錫液流動(dòng)的較小的間隙)?；亓髁鞯?具有第一開(kāi)口602和第二開(kāi)口603。第一開(kāi)口602的水平位置低于噴嘴403允許錫液流出的部位，而高于第二開(kāi)口603。形成回流流道6的側(cè)壁與爐槽401內(nèi)壁之間具有基本呈水平布置的緩沖板604。緩沖板604在鉛垂方向上具有貫通自身且連通位于緩沖板604上下兩側(cè)的爐槽401的通道605。緩沖板604在波峰爐4處于工作狀態(tài)時(shí)，被淹沒(méi)入爐槽401內(nèi)的金屬錫液中?；亓髁鞯?在與噴嘴403連接的部位的兩側(cè)，各設(shè)置有一塊隔板606。噴嘴403與回流流道6連接部位的鉛垂向最高端，其水平位置低于噴嘴403其它部位的水平位置，因此，在噴嘴403內(nèi)形成的錫液管涌的大部分只能從噴嘴403與回流流道6的連接部位流出，并經(jīng)由隔板606限定的流道落入第一開(kāi)口602內(nèi)。
本案中，位于第一開(kāi)口602和第二開(kāi)口603之間的回流流道6的側(cè)壁607被制作成可以沿鉛垂方向上下滑動(dòng)的方式，并可以通過(guò)卡扣或螺栓在其滑動(dòng)行程內(nèi)任意點(diǎn)上予以固定，以達(dá)到同步調(diào)整第一開(kāi)口602和第二開(kāi)口603的水平位置之目的。當(dāng)然，第一開(kāi)口602和第二開(kāi)口603的水平位置也可以互不干涉各自獨(dú)立地進(jìn)行調(diào)整。
參見(jiàn)5、6，并結(jié)合圖3、4，示出本實(shí)用新型波峰爐的工作過(guò)程。在噴嘴403內(nèi)形成的錫液管涌1的大部分從其與回流流道6的連接部位流出，按圖示虛線箭頭α所示落入第一開(kāi)口602內(nèi)。隨即，錫液管涌1中的部分金屬錫液按圖示虛線箭頭β所示，由第一開(kāi)口602經(jīng)緩沖板604上開(kāi)設(shè)的通道605流入爐槽401內(nèi)。同時(shí)，錫液管涌1中被氧化形成的錫渣則漂浮于錫液表面，并沿第一開(kāi)口602緩緩流動(dòng)到緩沖板604上表面，基本完成錫渣與金屬錫液的分離。另一方面，錫液管涌1中的大部分金屬錫液按圖示虛線箭頭γ所示，由回流流道6下落，最后通過(guò)第二開(kāi)口603流入爐槽401內(nèi)。
在波峰爐工作過(guò)程中，緩沖板604將爐槽401內(nèi)的金屬錫液分隔為上下兩層，可以防止自第二開(kāi)口603流出的金屬錫液直接沖擊位于上層的金屬錫液，從而造成湍流，將錫渣卷入下層的金屬錫液中；設(shè)置水平位置存在差異的第一開(kāi)口602和第二開(kāi)口603后，由于第一開(kāi)口602的水平位置高于緩沖板604，進(jìn)而抬高了位于第一開(kāi)口602內(nèi)的金屬錫液液面，減弱了錫液管涌1因落差造成的對(duì)爐槽401內(nèi)金屬錫液的沖擊，進(jìn)而減緩了錫渣皮的流速，使分離后的錫渣獲得較為平穩(wěn)的分布狀態(tài)。
表1示出使用本實(shí)用新型波峰爐前后的錫渣生成狀況。
表1現(xiàn)有波峰爐和本實(shí)用新型波峰爐錫渣生成量比較

注表中“編號(hào)”欄下面的內(nèi)容是連續(xù)生產(chǎn)八小時(shí)內(nèi)，每小時(shí)新舊兩種波峰爐產(chǎn)生的錫渣量，單位kg。新舊兩種波峰爐均為電磁感應(yīng)加熱爐，其爐槽的錫液容量均為420～450kg。
權(quán)利要求1.電子元器件裝配用波峰爐，包括爐槽、驅(qū)動(dòng)泵、噴嘴，其特征在于還包括由多個(gè)側(cè)壁包圍形成的回流流道，形成所述回流流道的所述側(cè)壁與所述爐槽內(nèi)壁之間具有基本呈水平布置的緩沖板，所述緩沖板在鉛垂方向上具有貫通自身且連通位于所述緩沖板上下兩側(cè)的所述爐槽的通道，所述緩沖板在所述波峰爐工作狀態(tài)下沒(méi)入所述爐槽內(nèi)的金屬錫液中，所述回流流道具有第一開(kāi)口和第二開(kāi)口，所述第一開(kāi)口的水平位置低于所述噴嘴高于所述第二開(kāi)口，所述緩沖板所在水平面位置低于所述第一開(kāi)口高于所述第二開(kāi)口，所述驅(qū)動(dòng)泵驅(qū)動(dòng)焊料液流經(jīng)所述噴嘴形成的管涌落入所述第一開(kāi)口。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的電子元器件裝配用波峰爐，其特征在于所述第一開(kāi)口的水平位置在鉛垂方向上可調(diào)。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的電子元器件裝配用波峰爐，其特征在于所述第二開(kāi)口的水平位置在鉛垂方向上可調(diào)。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的電子元器件裝配用波峰爐，其特征在于所述第一開(kāi)口和所述第二開(kāi)口的水平位置在鉛垂方向上同步可調(diào)。
專利摘要本實(shí)用新型是一種電子元器件裝配用波峰爐，包括爐槽、驅(qū)動(dòng)泵、噴嘴，此外還包括由多個(gè)側(cè)壁包圍形成的回流流道。形成回流流道的側(cè)壁與爐槽內(nèi)壁之間具有基本呈水平布置的緩沖板。緩沖板在鉛垂方向上具有貫通自身且連通位于緩沖板上下兩側(cè)的爐槽的通道。該緩沖板在波峰爐工作狀態(tài)下沒(méi)入爐槽內(nèi)的金屬錫液中?；亓髁鞯谰哂械谝婚_(kāi)口和第二開(kāi)口。第一開(kāi)口的水平位置低于噴嘴高于第二開(kāi)口。緩沖板所在水平面位置低于第一開(kāi)口高于第二開(kāi)口。驅(qū)動(dòng)泵驅(qū)動(dòng)焊料液流經(jīng)噴嘴形成的管涌落入第一開(kāi)口。該波峰爐有效地減少了錫渣的生成量，大幅度地降低了錫渣所裹挾的金屬錫液量。
文檔編號(hào)B23K1/012GK2932917SQ200620060870
公開(kāi)日2007年8月8日 申請(qǐng)日期2006年6月23日 優(yōu)先權(quán)日2006年6月23日
發(fā)明者陳友妹 申請(qǐng)人:陳友妹