專利名稱：防止波峰焊連錫的形成的方法及裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及波峰焊技術(shù)，具體地說涉及一種可防止波峰焊連錫形成的方法，本發(fā)明還涉及一種可防止波峰焊連錫形成的裝置。
隨著電子產(chǎn)品向小形化，多功能化的發(fā)展，高頻、高速性能的要求和元器件技術(shù)的發(fā)展，器件的功能越來越強大，而封裝尺寸卻越來越小，裝聯(lián)密度越來越高，目前的大多數(shù)電路板設(shè)計都采用了雙面貼片的混合組裝技術(shù)，SMT貼片化成為電路板設(shè)計技術(shù)的發(fā)展趨勢。但穿孔器件仍然會在電路板中占有一定的比例，因為許多器件如電感線圈、大功率器件、模塊電源、聯(lián)接器等由于散熱、器件材質(zhì)、可靠性等原因仍然無法實現(xiàn)表貼化，作為該類器件最可靠的互聯(lián)方法，仍然是波峰焊焊接，波峰焊焊接工藝是一個成熟但較為復(fù)雜的工藝，涉及材料學(xué)、化學(xué)、自動控制、流體力學(xué)等諸多領(lǐng)域知識，如何降低密間距器件的焊接缺陷，一直是波峰焊工藝及設(shè)備發(fā)展研究的一個重大課題。波峰焊工藝發(fā)展有五十多年的歷史了，無論設(shè)備結(jié)構(gòu)、焊接工藝都發(fā)生了許多的重大變化，但是在焊接時一直存在焊接連錫缺陷現(xiàn)象，比率占總焊接缺陷的50％以上，影響焊接的缺陷的主要因素是設(shè)計、材料、電路板布局，工藝調(diào)制水平。而在大規(guī)模的復(fù)制生產(chǎn)中，修改設(shè)計是一件成本相當(dāng)高事情，因此如何擴大生產(chǎn)工藝窗口、提高設(shè)備加工能力，提高工藝管制水平，一直是波峰焊工藝、設(shè)備發(fā)展研究的的課題。
目前為解決波峰焊連錫的問題，有許多措施和方法，熱風(fēng)刀技術(shù)是其中一種，熱風(fēng)刀技術(shù)利用熱的(氮)氣流切開焊接連錫的焊點，如

圖1所示，這種技術(shù)能較徹底地清除焊接連錫問題，發(fā)現(xiàn)和修補焊點下隱藏的缺陷，但由于連錫的出現(xiàn)是沒有明顯規(guī)律的，為清除連錫往往是把所有的焊點都用熱風(fēng)刀處理一遍。熱風(fēng)刀的處理會改變焊點形成的冶金過程，對焊點長期可靠性的影響業(yè)界也存在激烈爭論，同時經(jīng)過熱風(fēng)刀處理過的焊點也存在焊點“偏瘦”的現(xiàn)象。熱風(fēng)刀的運用也需要投入生產(chǎn)設(shè)備，使生產(chǎn)過程控制復(fù)雜化，這些都會導(dǎo)致生產(chǎn)成本增加。
另一種方法是制作45度工裝夾具輔助加工的方法，如圖2a和圖2b所示，通過45度夾具改變波峰焊料流的流向，使焊點間的有效間距變大，這種方法也能有效減少焊接連錫現(xiàn)象。但由于夾具的制作和維護(hù)、管理成本較高，設(shè)備可加工寬度有限，因此許多大尺寸的電路板也無法使用45度焊接夾具，限制了該工藝的運用。
另一類常用的方法是避免此類加工缺陷敏感器件波峰焊加工，通常采用手工焊接的方法，但手工焊接離散性大，效率低，焊接可靠性差，絕不是一種好的方法。最近通孔回流技術(shù)的出現(xiàn)也可以解決一部分此類問題，但通孔回流要求器件的耐高溫特性要很好，這實際上給電路板設(shè)計時器件的選擇增加了許多的限制，通孔回流也存在焊料量不足，現(xiàn)有的設(shè)計規(guī)范需要重新更新等問題，這些都限制了通孔回流技術(shù)的運用。
本發(fā)明的目的之一是提供一種可防止波峰焊連錫形成的方法，由本發(fā)明提供的方法能使得波峰焊的連錫缺陷在其形成之前被消除，而且方法簡單可靠，成本低。
本發(fā)明的目的之二是提供一種采用上述方法設(shè)計的可防止波峰焊連錫形成的裝置，實現(xiàn)將波峰焊的連錫缺陷在其形成之前被消除的目的。
本發(fā)明的目的是這樣實現(xiàn)的提供一種防止波峰焊連錫形成的方法，包括如下步驟；a)、使波峰焊設(shè)備產(chǎn)生的波峰焊料流呈現(xiàn)出一道由多個小段焊料流相鄰接組成的波狀形波峰焊料流。
b)、使被焊接電路板通過上述波狀形波峰焊料流，得到無連錫缺陷的焊接電路板。
所述多個小段焊料流相鄰接組成的波狀形波峰焊料流是一種由按一定規(guī)律組合排列的波峰噴嘴群形成的小段焊料流組合而成的波峰焊料流。
本發(fā)明的目的之二是這樣實現(xiàn)的設(shè)計一種防止波峰焊連錫形成的裝置，包括多個波峰噴嘴，所述多個噴嘴以互相成一定夾角的方式相鄰排列組成一道能噴出呈波狀形焊料流的噴嘴群，所述噴出焊料的噴嘴是一種矩形開口噴嘴或弧線形開口噴嘴，多個噴嘴組成一種可噴出N波形焊料流的N形噴嘴群，或組成可噴出波浪形焊料流的波浪形噴嘴群，或組成可噴出鋸齒狀的焊料流的鋸齒狀噴嘴群。
由本發(fā)明提供的防止波峰焊連錫形成的方法及裝置，采用能噴出呈波狀形焊料流的噴嘴群來取代原波峰焊設(shè)備的普通噴嘴，當(dāng)被焊電路板中呈直線排列的元件引腳通過波狀形焊料流時，可使得各個引腳之間離開焊料流的時間不相同，使連錫產(chǎn)生的條件被破壞，從而防止了連錫缺陷的產(chǎn)生，方法和裝置簡單可靠。
下面結(jié)合附圖用實施例進(jìn)一步說明本發(fā)明，附圖中圖1是采用熱風(fēng)刀技術(shù)消除已形成的連錫缺陷的方法示意圖；圖2a和圖2b是采用工裝防止連錫缺陷產(chǎn)生的裝置結(jié)構(gòu)示意圖；圖3和圖4是原波峰焊產(chǎn)生連錫缺陷原理示意圖；圖5是原波峰焊設(shè)備對電路板進(jìn)行焊接時的工作過程示意圖6是本發(fā)明所述方法中所形成的波狀焊料流與電路板接觸面的波形圖；圖7是本發(fā)明所述裝置中多個噴嘴成一定角度相鄰接的排列示意圖。
圖8是圖7所示裝置所噴出的焊料流波高溫玻璃板測試圖形示意圖。
在說明本發(fā)明之前先闡述一下連錫缺陷產(chǎn)生的原因，波峰焊是一種電子裝聯(lián)的互聯(lián)工藝。使用流動的焊料波峰流的焊接過程來實現(xiàn)器件與電路板之間的互聯(lián)。波峰焊焊接工藝主要有三個過程，助焊劑涂敷1、預(yù)熱2和波峰焊接3，如圖5所示，波峰焊工藝是使用流動的焊料波峰流來實現(xiàn)器件與電路板之間的焊接的，波峰的狀態(tài)對焊接過程至關(guān)重要，假設(shè)在理想的波峰焊焊接條件下，焊料的可焊性及工藝條件都得到滿足，在焊接的最初階段，所有的焊點都浸在液態(tài)的焊料中，此時所有的焊點都處在“連錫”狀態(tài)，如圖3所示，因此“連錫”狀態(tài)是焊接的初始過程，在焊點和波峰分離瞬間，焊料處于一種“半流動”狀態(tài)，此時焊點的上的焊料會迅速“縮回”到波峰里，“縮回”到波峰里的焊料越多，焊點上的焊料就越少，連錫的機率就越少，在焊點的形成過程中，如果焊點上的焊料不能及時回縮到波峰中，焊點上附著有過量的焊錫，就極易形成連錫缺陷，電路板設(shè)計、助焊劑活性控制等，是連錫形成的主要因素。如果電路板板上有多個焊點排布成一條直線，而且彼此間距離很近，排布方向又與過波峰方向垂直，此時在波峰與焊點分離時，會有多個焊點同時分離，由于電路板變形、引腳長度不同和波峰表面不平等因素，總會有1-2個焊點最后脫離波峰面，這樣所有焊點上多余的焊錫就會迅速收斂到最后脫離的焊點上，造成最后脫離點焊料過多，焊料在表面張力的作用下如果沒有回縮形成焊點前就已經(jīng)凝固，就會形成連錫4現(xiàn)象，如圖4所示。
從理論分析我們知道，垂直通過波峰方向的排成直線的多個焊點的設(shè)計是最容易產(chǎn)生連錫的，但是在實際的產(chǎn)品設(shè)計中，卻很難避免這種情況發(fā)生，因為比如聯(lián)接器、插針、插座等是電子產(chǎn)品電路板上非常常見的器件，這些器件的引腳都呈直線排布且引腳間距很小，由于電性能的要求，這些元件在電路板上的布局位置和方向往往無法按照加工特性來定義。因此在生產(chǎn)現(xiàn)場，我們會發(fā)現(xiàn)這些器件時常會產(chǎn)生連錫現(xiàn)象。
通過上述對連錫產(chǎn)生原因的分析，提出一種可防止連錫缺陷產(chǎn)生的方法，采用一種可噴出波狀形焊料流的裝置，即通過波峰噴嘴的設(shè)計改變波峰的工作狀況，實現(xiàn)排成直線的多個焊點不在同一個時刻脫離波峰，也可以實現(xiàn)減少和控制焊接連錫的目的。由于焊料流是連續(xù)的，為保證電路板上每個焊點都有相同的焊接時間，只要實現(xiàn)了電路板和波峰6的前接觸面7和后分離面8呈波狀形5，這樣就可以使電路板上排成直線的多個焊點不在同一個時刻脫離波峰的效果，如圖6所示。
根據(jù)上述防止波峰焊連錫形成的方法可設(shè)計一種能防止波峰焊連錫形成的裝置，采用多個能噴出焊料的噴嘴，將所述多個噴嘴以互相成一定夾角的方式相鄰連接組成一道能噴出波狀形焊料流的噴嘴群(具有排列規(guī)律的陣列)。
所述線形噴嘴可采用矩形開口噴嘴10或弧線形開口噴嘴(圖中未示出)的結(jié)構(gòu)形式來實現(xiàn)波狀形焊料流的噴嘴群?；【€形開口噴嘴可產(chǎn)生波浪形的焊料流，矩形開口形噴嘴可產(chǎn)生鋸齒形或N形的波狀焊料流，如圖7所示是采用多個矩形開口噴嘴10組成的能噴出N形焊料流的噴嘴群11，它所產(chǎn)生的N形的波峰形焊料流9，用高溫玻璃板測試圖形如圖8所示；N形噴嘴是一個簡單的內(nèi)嵌式機械結(jié)構(gòu)件，可以方便安裝到各種形式的波峰焊接設(shè)備上，通過波峰噴嘴多個開口，改變波峰焊料流的流向，實現(xiàn)波峰與電路板的接觸面呈現(xiàn)鋸齒形的“N”形的波峰焊料流。
從圖6、圖8中我們可以看出，使用了N形噴嘴之后，實現(xiàn)了N形的波峰接觸面，通過生產(chǎn)線試驗表明，采用本發(fā)明方法及裝置能解決歐式聯(lián)接器、插針、牛頭插座等器件的連錫缺陷80％以上，對其他通孔器件及SMT器件的焊接沒有任何影響，效果相當(dāng)明顯。
本發(fā)明可以運用在任何電子裝聯(lián)工廠的波峰焊焊接工序中，能有效減少焊接缺陷，提高產(chǎn)品直通率和可靠性，減少綜合成本投入。上解決方案的不足，主要有以下主要優(yōu)點無需使用任何為產(chǎn)品定制的工裝夾具，有效解決焊接連錫問題；無需對設(shè)備進(jìn)行任何技術(shù)改造和投資；該技術(shù)可以在任何形式的波峰焊設(shè)備上推廣使用，制作成本低，無需調(diào)試且免維護(hù)。
各附圖中有關(guān)標(biāo)號含義如下12表示PCB板，13表示焊料波峰，14表示熱風(fēng)氣流，15表示焊接框架，16表示掩膜板，17表示器件引腳，18表示焊點。
權(quán)利要求
1.一種防止波峰焊連錫形成的方法，其特征在于，包括如下步驟；a)、使波峰焊設(shè)備產(chǎn)生的波峰焊料流呈現(xiàn)出一道由多個小段焊料流相鄰接組成的波狀形波峰焊料流。b)、使被焊接電路板通過上述波狀形波峰焊料流，得到無連錫缺陷的已焊接電路板。
2.如權(quán)利要求1所述防止波峰焊連錫形成的方法，其特征在于，所述多個小段焊料流相鄰接組成的波狀形波峰焊料流是一種由直線形小段焊料流組成鋸齒形的波峰焊料流或組成N形的波峰焊料流。
3.如權(quán)利要求1所述防止波峰焊連錫形成的方法，其特征在于，所述多個小段焊料流相鄰接組成的波狀形波峰焊料流是一種由弧線形小段焊料流組成的波浪形波峰焊料流。
4.一種防止波峰焊連錫形成的裝置，其特征在于，包括多個能噴出線形焊料的噴嘴，所述多個噴嘴以互相成一定夾角的方式相鄰排列組成一道能噴出波狀形焊料流的噴嘴群。
5.如權(quán)利要求4所述防止波峰焊連錫形成的裝置，其特征在于，所述噴出線形焊料的噴嘴是一種直線形噴嘴(10)或弧線形噴嘴。
6.如權(quán)利要求4所述防止波峰焊連錫形成的裝置，其特征在于，所述波狀形焊料流的噴嘴群是一種可噴出鋸齒形焊料流的鋸齒形噴嘴群。
7.如權(quán)利要求4所述防止波峰焊連錫形成的裝置，其特征在于，所述波狀形焊料流的噴嘴群是一種可噴出N形焊料流(9)的N形噴嘴群(11)。
8.如權(quán)利要求4所述防止波峰焊連錫形成的裝置，其特征在于，所述波狀形焊料流的噴嘴群是一種可噴出波浪形焊料流的波浪形噴嘴群。
全文摘要
一種防止波峰焊連錫形成的方法及裝置,使波峰焊設(shè)備產(chǎn)生的波峰焊料流呈現(xiàn)出一道由多個小段焊料流相鄰接組成的波狀形波峰焊料流,使焊接電路板通過上述波狀形波峰焊料流;采用多個能噴出線形焊料的噴嘴,將多個噴嘴以互相成一定夾角的方式相鄰排列組成一道能噴出波狀形焊料流的噴嘴群,本發(fā)明可將波峰焊設(shè)備所產(chǎn)生的連錫缺陷消除在產(chǎn)生之前,并且方法和裝置簡單實用,是一種使用效果更好的消除連錫缺陷的方法和裝置。
文檔編號H05K3/00GK1365250SQ0110140
公開日2002年8月21日 申請日期2001年1月10日 優(yōu)先權(quán)日2001年1月10日
發(fā)明者唐衛(wèi)東, 劉?？? 吳烈火 申請人:華為技術(shù)有限公司