气体扩散器及制造这种气体扩散器的方法技术

本发明专利技术涉及一种用于向焊料喷射惰性气体的气体扩散器，该气体扩散器包括由不锈钢材料制成的多孔基底，所述惰性气体经由所述多孔基底的孔隙向外喷射，其中，所述气体扩散器还包括位于所述多孔基底上的另一附加多孔层，所述附加多孔层由不与焊料反应的材料制成。本发明专利技术还涉及各种制造用于向焊料喷射惰性气体的气体扩散器的方法。根据本发明专利技术的气体扩散器的优势包括：在扩散器上形成有抗焊料或助焊剂粘附的表面、更易于清洗气体扩散器和更长的使用寿命、以及气体扩散器的更平衡的强度和更均匀的气流分布。

Gas diffuser and its manufacturing method

The present invention relates to a gas diffuser for spraying inert gas into solder. The gas diffuser includes a porous base made of stainless steel, the inert gas is sprayed outward through the pore of the porous base, and the gas diffuser also includes another additional porous layer located on the porous base, the additional porous layer is made of a material that does not react with solder. Material is made. The invention also relates to various methods for manufacturing gas diffusers for injecting inert gases into solders. The advantages of the gas diffuser according to the present invention include: forming a surface with solder or flux adhesion on the diffuser, easier cleaning of the gas diffuser and longer service life, and more balanced strength and more uniform gas flow distribution of the gas diffuser.

【技术实现步骤摘要】
气体扩散器及制造这种气体扩散器的方法
本专利技术涉及一种气体扩散器、尤其是一种用于喷射惰性气体以减少焊料氧化程度的气体扩散器，并且还涉及一种制造这种气体扩散器的方法。
技术介绍
随着电子产品向小型化、多功能化的发展，高频、高速性能的要求和元器件技术的发展，器件的功能越来越强大，而封装尺寸却越来越小，装联密度越来越高。尽管目前大多数电路板设计都采用了双面贴片的混合组装技术，但穿孔器件仍然会在印刷电路板(PCB)中占有一定的比例，因为许多器件如电感线圈、大功率器件、模块电源、联接器等由于散热、器件材质、可靠性等原因仍然无法实现表贴化。作为该类器件最可靠的连接方法，目前仍然是波峰焊焊接工艺。波峰焊焊接工艺是一个成熟、但较为复杂的工艺。首先，该工艺采用储器来保持一定量的熔融焊料。然后，将电子器件插入或者放置于印刷电路板上，并且通过传送装置来传递已被加载的印刷电路板。当使用传递装置来将待焊接的电子印刷电路板引导到焊料储器上方时，使这些印刷电路板的下侧暴露于被泵送的熔融焊料的至少一个焊料波峰。该熔融焊料润湿了电路板的裸露的金属焊盘以及器件的接触框架，从而产生可靠的机械和电气连接。对于波峰焊焊接工艺来说，控制波峰焊接的首要目标是防止焊料氧化。处于敞开的储器内的熔融含量始终与环境空气接触，因而焊料容易被氧化。尤其是，由于焊料波峰的搅动会加剧这种氧化趋势。焊料氧化不仅会造成废料的增多，而且更会对焊接接头的质量和可靠性造成负面的影响。因此，在焊接过程中须抑制焊锡料的氧化，以此获得良好的焊接效果。因而，需要保证较低的氧含量。为了减少焊料氧化的程度以及维持一定的氧含量，通常采用惰性化气体来保护焊料浴和印刷电路板免于环境氧气的进入。这通过将焊料罐放置于一个封闭的通道中或者将罩盖安装在焊料罐的上方，然后将诸如氮气的惰性气体通过扩散器喷射到通道或者罩盖内部(例如，参见图1)。通过氮气气流可将氧气在很大程度上从熔融焊料的表面上推走，并且由此降低了焊料被氧化的可能性。目前，这种扩散器为由不锈钢粉末制成的多孔管，这种多孔管用于将诸如氮气或其它惰性气体引入焊接台。与穿孔管相比，该多孔管将提供均匀的气体分布和轻柔的气流，这对于防止焊料氧化起到十分积极的效果。然而，多孔管变得容易在波峰焊处理期间被焊料溅落或熔剂水汽浓缩堵塞。一旦扩散器管堵塞，惰性化效率将极大地降低。清洗扩散器管的现有方法(例如，采用充满清洗溶剂的超声波浴)极其困难，而且很费时。这些管的清洗必须定期执行，而且会对管子造成物理损伤。为了避免这些问题，一般是在扩散器管堵塞之后对其进行替换，而不是进行清洗，但这又会增大终端用户的总体成本。因此，始终存在对用总体上较低的成本来实现一种不易被堵塞、维护耗费又低的扩散器的需求。
技术实现思路
为了解决以相对合理的成本来制造维护容易且不易堵塞的扩散器，本专利技术提出一种用于向焊料喷射惰性气体的气体扩散器，该气体扩散器包括由不锈钢材料制成的多孔基底，惰性气体经由多孔基底的孔隙向外喷射，其中，气体扩散器还包括位于多孔基底上的另一附加多孔层，该附加多孔层由不与焊料反应的材料制成。在多孔基底上设置不与焊料反应的附加多孔层有利于使得气体扩散器的表面孔隙不被堵住，并且清洁该附加多孔层也更为容易，同时又避免了由于整个都采用这种易清洁又不反应的材料而导致气体扩散器的刚度和强度降低、例如变得更脆性。因此，这种多孔基底与附加多孔层的结合可以有效地确保气体扩散器的长期正常工作。特别是，该附加多孔层可由陶瓷制成。仅设置一层陶瓷层并不会显著影响气体扩散器的刚度和强度，并且陶瓷上即使积聚了蒸发物质(例如，焊料、松香等)也十分容易擦去或者清洗掉。替代地，该附加多孔层也可以由耐热环氧树脂网状物构成。网状物可提供一定的孔隙率，确保气体扩散器的正常向外喷射气体的工作。此外，耐热环氧树脂也不会与焊料反应，且清洁起来容易。尤其是，多孔基底的厚度可以为附加多孔层的厚度的2-4倍，以确保气体扩散器整体足够的刚度和强度，确保气体扩散质量。较佳地，附加多孔层的孔隙尺寸可设计成比多孔基底的孔隙尺寸大，从而确保气体在扩散时不会在气体扩散器的表层产生明显阻力，以确保气体扩散质量。此外，本专利技术还提出了一种制造用于向焊料喷射惰性气体的气体扩散器的方法，该气体扩散器包括由不锈钢材料制成的多孔基底，惰性气体经由所述多孔基底的孔隙向外喷射，其中，气体扩散器还包括位于多孔基底上的另一附加多孔层，该附加多孔层由不与焊料反应的材料制成。该方法包括：-用不锈钢预烧结成不锈钢管，作为多孔基底；-将待制成附加多孔层的材料粉末置于预烧结好的不锈钢管上；-将预烧结的不锈钢管和所述材料粉末一起最终烧结，从而制成所述附加多孔层。替代地，本专利技术也还提出一种制造用于向焊料喷射惰性气体的气体扩散器的方法，气体扩散器包括由不锈钢材料制成的多孔基底，惰性气体经由所述多孔基底的孔隙向外喷射，其中，气体扩散器还包括位于所述多孔基底上的另一附加多孔层，附加多孔层由不与焊料反应的材料制成。该方法包括：-用不锈钢烧结成不锈钢管，作为多孔基底；-将粘结剂层置于烧结好的所述不锈钢管上；-模制待制成附加多孔层的材料；-将材料最终烧结，从而制成附加多孔层。又例如，本专利技术还提出了一种制造用于向焊料喷射惰性气体的气体扩散器的方法，气体扩散器包括由不锈钢材料制成的多孔基底，惰性气体经由所述多孔基底的孔隙向外喷射，其中，气体扩散器还包括位于多孔基底上的另一附加多孔层，附加多孔层由不与焊料反应的材料制成。该方法包括：-用不锈钢烧结成不锈钢管，作为多孔基底；-将待制成附加多孔层的材料涂覆到不锈钢管上；-模制材料；-将材料最终烧结，从而制成附加多孔层。对于以上各种方法来说，所述材料优选为陶瓷。即使在陶瓷上积聚了蒸发物质(例如，焊料、松香等)也十分容易擦去或者清洗掉。尤其是，烧结出的附加多孔层的孔隙尺寸比多孔基底的孔隙尺寸大，从而确保气体在扩散时不会在气体扩散器的表层(即，附加多孔层)产生明显阻力，以确保气体扩散质量。附图说明现将关于在附图中示出的优选实施例来描述本专利技术，在附图中：图1示出了波峰焊接的结构示意图，其中，利用惰性化气体来保护焊料浴和印刷电路板免于环境氧气的进入；图2是现有技术的气体喷射器被污染的示例性状况；图3仅示意性地示出根据本专利技术的气体扩散器的双层结构的剖面图。具体实施方式气体扩散器通常可呈扩散管的形式，该扩散管由不锈钢材料制成。如前所述，在采用惰性气体来减少焊料氧化的过程中，容易出现的问题在于气体扩散器容易受到污染、尤其是气体扩散器(例如，气体扩散器可由多孔管构成)的各小孔容易被堵住。例如，参见图2中所示，在气体扩散器周围积聚有助焊剂污染物。造成这种对气体扩散器的污染的原因主要在于两方面：其一，预喷射的助焊剂，这种助焊剂由松香和有机溶剂构成。助焊剂通常会在高温条件下挥发，然后凝结在气体扩散器的表面上，进而堵住气体扩散器。其二，气体扩散器本身也十分接近于熔融的焊料所在液位，因此易于被焊料污染。例如，在高温和助焊剂蒸汽的作用下，容易在不锈钢材料与焊料之间形成某些冶金混合物层。正由于以上两种情况的叠加，气体扩散器会经常部分地被堵住或阻塞，这会造成气体喷射的不均匀或不平衡，从而造成熔融焊料的部分氧化。此外，粘结在由不锈钢材料制成的多孔气体扩散器的表面上的本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种用于向焊料喷射惰性气体的气体扩散器，所述气体扩散器包括由不锈钢材料制成的多孔基底，所述惰性气体经由所述多孔基底的孔隙向外喷射，其特征在于，所述气体扩散器还包括位于所述多孔基底上的另一附加多孔层，所述附加多孔层由不与焊料反应的材料制成。

【技术特征摘要】
1.一种用于向焊料喷射惰性气体的气体扩散器，所述气体扩散器包括由不锈钢材料制成的多孔基底，所述惰性气体经由所述多孔基底的孔隙向外喷射，其特征在于，所述气体扩散器还包括位于所述多孔基底上的另一附加多孔层，所述附加多孔层由不与焊料反应的材料制成。2.如权利要求1所述的气体扩散器，其特征在于，所述附加多孔层由陶瓷制成。3.如权利要求1所述的气体扩散器，其特征在于，所述附加多孔层由耐热环氧树脂网状物构成。4.如权利要求1-3中任一项所述的气体扩散器，其特征在于，所述多孔基底的厚度为所述附加多孔层的厚度的2-4倍。5.如权利要求1-3中任一项所述的气体扩散器，其特征在于，所述附加多孔层的孔隙尺寸比所述多孔基底的孔隙尺寸大。6.一种制造用于向焊料喷射惰性气体的气体扩散器的方法，所述气体扩散器包括由不锈钢材料制成的多孔基底，所述惰性气体经由所述多孔基底的孔隙向外喷射，其特征在于，所述气体扩散器还包括位于所述多孔基底上的另一附加多孔层，所述附加多孔层由不与焊料反应的材料制成；其中，所述方法包括：-用不锈钢预烧结成不锈钢管，作为所述多孔基底；-将待制成附加多孔层的材料粉末置于预烧结好的不锈钢管上；-将预烧结的不锈钢管和所述材料粉末一起最终烧结，从而制成...

【专利技术属性】
技术研发人员：冯涛，
申请(专利权)人：林德股份公司，
类型：发明
国别省市：德国,DE