一种用于在热学控制条件下将材料喷镀到基质上的设备，包括限定出内部并具有开口的外壳以及具有孔口并能将材料喷镀到基质上的喷镀装置。该喷镀装置位于该内部内，而该开口使该孔口与该外壳外面的环境相连通。该设备还包括热控制单元，该热控制单元以可操作的方式与所述外壳连接。该热控制单元包括涡流管，该涡流管具有与加压气体供应源连接的入口、与所述内部流体连通并用于将冷气输送到那里的冷气出口以及与所述内部流体连通并将热气输送到那里的热气出口。来自所述涡流管的冷气和热气用于控制所述喷镀装置的温度。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术宽泛地说涉及材料喷镀工艺，而更具体地说，本专利技术涉及用于控制材料喷镀过程温度的热控制系统。
技术介绍
材料喷镀工艺普遍用于大量工业应用场合，这些场合诸如电气、机电以及机械组件的制造。在许多应用中，最希望的是，装配流体以可控制和稳定的方式施加到基质或工件上，其中这些流体包括但不限于润滑脂、润滑剂、墨水、密封剂、环氧树脂类、粘合剂、钎焊膏、氰基丙烯酸酯、填充剂(under-fills)、密封剂、热学化合物以及许多其它液体和半液体材料。材料温度的波动和/或非最佳操作温度一般会导致在喷镀过程期间的问题。例如，材料粘度是重要的材料性能，该材料性能显著地影响喷镀过程的总体质量和一致性。粘度通常取决于温度，并典型地与温度逆相关。因此，当操作温度增加时，材料的粘性变低，反之亦然。在许多喷镀设备中，压力经常用于把需求量的材料喷镀在基质上。例如，这可通过如下来实现，即通过假定理想的操作温度并确定排放压力，从而使得已知量的材料喷镀在基质上。例如，如果实际的操作温度比理想温度高，则材料粘度将比预期的低，并因此比需求更多的材料将喷镀在基质上。另一方面，如果实际的操作温度比理想温度低，则材料粘度将比预期的高，并因此比需求量少的材料将喷镀在基质上。仅仅1-2℃的实际操作温度的变化可在喷镀过程一致性方面引起重大变化。由于喷镀过程环境温度的变化，经常自然地出现这样大小的变化。例如，随着时间流逝，在许多制造设备中的温度趋向于波动，通常是在夜间较凉，而在白天较暖，这可能导致在实际操作温度上产生变化，从而影响喷镀过程。除粘度变化之外，在温度上的波动和/或非理想的操作温度可引起过早的材料老化。例如，中等到极端温度变化可引起一些环氧树脂类、粘合剂或其它可固化材料开始凝固。此外，例如在钎焊膏中的金属微粒的多个组分材料的一个或多个组分可能在这样状况下开始从溶液中脱落。由于这些及其他原因，需要控制和保持喷镀过程的温度。若干方法已经用来控制材料喷镀过程的温度。例如，制造商经常调节在整个制造区域或在设备特定部件内的空气。然而，购买、保养以及操作建筑物的空气调节是非常昂贵的，并还可能使建筑物和喷镀设备附近区域之间的温度出现较大变化，其中的喷镀设备通常包括发热部件，例如灯、电机、计算机、风扇等等。建筑物空调单元还在响应温度变化上很缓慢，也许花费几个小时来完成局部温度变化。在电子工业当前的趋势是采用较大、昂贵的热控制装置，这些装置用来把整个设备保持在设定温度。然而，这些装置在购买、维护和操作上也很昂贵，需要相当大的占地面积。由于用热学方法控制的空间也相对较大，这些热控制装置同样对在机器内热变化响应缓慢。一些点源加热或冷却系统在本领域也是公知的。例如，Peltier热电装置已经用于冷却诸如芯片和计算机等电气部件。为此，Peltier装置通常直接连接到部件的支撑面上，并通过传导来加热和冷却该部件。然而，这些装置具有几个缺点，包括需要常规外壳以及配件以及对部件的不规则温度控制。此外，在Peltier装置和部件之间的直接连接可使在例如维护与修理期间的装配和拆卸更昂贵和费时。诸如水基质系统的其他加热和冷却系统也已经公知。由于在系统中有水或者其他液体存在而一旦泄漏带来危害，这些系统通常是不理想的。此外，水基质系统还需要散热器(例如在一排翼片上方吹风的风扇)，这限制了有效冷却量。这些系统还需要配件，同时操作和维护非常昂贵。因此，需要这样的具有改进的热控制系统的喷镀装置，用于控制喷镀装置温度，从而材料可以可控制和稳定方式喷镀在基质上。
技术实现思路
本专利技术提供一种用于在热学控制条件下把材料喷镀到基质上的设备。该设备包括限定内部并具有开口的外壳，以及具有孔口并能把材料喷镀到基质上的喷镀装置。该喷镀装置位于该外壳内部，而该开口用于使该孔口与该外壳外面的环境连通。该设备还包括热控制单元，该热控制单元以可操作的方式与所述外壳连接，以对外壳内部进行加热和冷却。该热控制单元包括涡流管，该涡流管用于从加压气体供应源产生冷气流和热气流。该涡流管包括与加压气体供应源连接的入口、与所述内部流体连通并用于把冷气输送到那里的冷气出口以及与所述内部流体连通并把热气输送到那里的热气出口。来自所述涡流管的冷气和热气用于控制所述喷镀装置的温度。该热控制单元可包括其他部件，以控制流到外壳内部的气体流动。例如，出口阀与冷气和热气出口中至少之一连接。该出口阀能用于改变经由冷气和/或热气出口而输送到外壳内部气体的流动。在一个实施例中，第一出口阀与冷气出口连接而第二出口阀与热气出口连接。第一和第二出口阀例如可以是电磁阀，其中该电磁阀把冷气或者热气或者排放到外壳内部，或者排放到外壳外部的环境中。该热控制单元还可包括控制器，该控制器以可操作的方式与出口阀连接以驱动该出口阀，从而控制流到内部的气体流动。入口阀可还与涡流管的入口连接并用于改变输送到涡流管的气体的流动。该控制器以可操作的方式与入口阀连接，从而控制流到涡流管的气体流动。温度传感装置与控制器以可操作的方式连接，并用于把与喷镀装置有关的温度传送到控制器。上述设备可用于对材料喷镀过程进行热控制。为此，该喷镀装置位于外壳内部。该喷镀装置包括孔口并能把材料喷镀到基质上。在操作中，温度传感装置测量与该喷镀装置有关的温度。根据测量的温度，来自涡流管的冷气或热气中至少一个输送到外壳内部，从而冷却或者加热该喷镀装置。为此，在专利技术的典型实施例中，期望的操作温度存储到控制器中。期望的操作温度可以是单个的期望温度或者也可以是期望的温度范围。例如，该控制器可包括用户手动输入期望操作温度的输入装置。在一个操作模式中，冷气输送到外壳的内部。当与喷镀装置有关的测量温度降到低于期望的操作温度时，冷气的流动截断，而热气开通，热气输送到外壳内部。当与喷镀装置有关的测量温度高于期望的操作温度时，热气的流动截断，冷气开通，冷气再次输送到外壳内部。通过重复这些步骤，材料喷镀过程的温度基本上保持在期望的操作温度。在本专利技术的另一实施例中，提供一种用于具有孔口并能把材料喷镀到基质上的喷镀装置的热控制系统。该热控制系统包括限定用于容纳喷镀装置的外壳，并具有使孔口与该外壳外部环境连通的开口。为此，该热控制系统还包括以可操作的方式与外壳连接以为外壳内部提供加热和冷却的热控制单元。该热控制单元包括涡流管，该涡流管用于从加压气体供应源产生冷气流和热气流。该涡流管具有与加压气体供应源连接的入口、与内部流体连通并用于把冷气输送到那里的冷气出口以及与内部流体连通并把热气输送到那里的热气出口。在本专利技术的又一个实施例中，提供一种用于为容纳喷镀装置的外壳提供加热和冷却的热控制单元。该热控制单元包括从加压气体供应源产生冷气流和热气流的涡流管。该涡流管具有与加压气体供应源连接的入口、与外壳流体连通并用于把冷气输送到那里的冷气出口以及与外壳流体连通并把热气输送到那里的热气出口。该热控制单元还包括与冷气出口和/或热气出口中至少之一连接的出口阀并用于改变经由冷气出口和/或热气出口而输送到外壳的气体的流动。控制器以可操作的方式与所述出口阀连接并用于驱动出口阀，从而控制流到外壳的气体的流动。温度传感装置以可操作的方式与控制器连接，并把与喷镀装置有关的温度传送到控制器。在结合附图阅读以下详细描述后，对于本领域普通技术人员来讲，本发本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种用于在热学控制条件下将材料喷镀到基质上的设备，包括：限定内部并具有开口的外壳；具有孔口并能将材料喷镀到基质上的喷镀装置，所述喷镀装置位于所述内部内，所述开口用于使所述孔口与所述外壳外面的环境相连通；以及热控制单元，该热控制单元以可操作的方式与所述外壳连接，以便为所述内部提供加热和冷却，所述热控制单元包括涡流管，该涡流管用于从加压气体供应源产生冷气流和热气流，所述涡流管具有与加压气体供应源连接的入口、与所述内部流体连通并用于将冷气输送到那里的冷气出口以及与所述内部流体连通并将热气输送到那里的热气出口，来自所述涡流管的冷气和热气用于控制所述喷镀装置的温度。
【技术特征摘要】
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【专利技术属性】
技术研发人员：迈克尔S福蒂，小约翰A维瓦里，
申请(专利权)人：诺信公司，
类型：发明
国别省市：US[美国]
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