波峰焊设备和方法技术

公开了一种波峰焊方法和设备，其中在焊波与待焊的基板发生接触处，将惰性气体气泡化并使之通过焊波而提供区域化的低含氧气氛。（*该技术在2015年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本专利技术概括地说涉及一种波峰焊(wave soldering)方法，其中基板如印刷电路板在低含氧气氛中与焊波(solder wave)接触。低含氧气氛是惰性气体通过焊波而形成的，它基本上不使焊料溅污基板。在低含氧气氛中的波峰焊已表现出比在空气或其他高含氧气氛中的波峰焊更好的结果。存在一定量的惰性气体如氮气会改进可焊性并且减少焊渣。更具体地，氮气提高了焊料渗透待焊元件和基板之间的间隙或接头的能力(即改善了毛细现象)。为了最大限度地获得引入氮气的好处，至关重要的是应使氮气存在于焊波峰上或焊波峰附近，基板和焊料在这里相接触。如果焊波在焊接操作中经过一些振动，则也可改善焊料的毛细现象。为了避免截留气体存在接头处，需要轻微的振动运动。另一方面，过度的振动会造成焊料溅于基板上，造成焊接效果差并可能产生次品。确保待焊的基板尽可能不含氧是可取的。在这方面，如果基板预先处理(如预热)和控制焊接所处的气氛，从而避免过量氧气地存在是有利的。防止因熔融金属的氧化而形成焊渣也是可取的。因此，正如在1993年5月26日申请的U.S.专利申请序号NO.08/067,764中公开的那样，已提出将从(全部或一部分)预热阶段至实际的焊接阶段的整个焊接操作放于防护罩中。在焊波附近形成焊渣的三个主要区域是焊波的顶部或焊波峰，焊波从波峰开始下降之处，以及焊料罐(solder pot)的罐壁附近。已有尝试在保护性气氛(一般定义为氧含量低于10％体积)中进行波峰焊。降低焊接操作附近的氧含量可能减少焊渣的产生。传统上，保护性气氛的形成是先将波峰区域封闭在保护性防护罩内，再将惰性气体如氮气充入保护性防护罩的空间。将氮气连续地供入焊接防护罩的整个空间会大大增加波峰焊的成本。最近，有人尝试提供一种位于待焊的基板和焊波之间的连接处的一片区域化的(局部的)惰性气体覆盖层，用来产生切实可行的保护性气氛，从而减少氮气的用量。在U.S.专利NO.5,203,489中，John H.Gileta等人公开了一种至少部分覆盖焊料槽的盖子或护罩。在焊料槽中的焊料表面上方以及焊波侧面，都至少安装一个注入惰性气体的喷嘴。护罩迫使注入的氮气沿着焊波表面流至焊波与待焊的基板发生接触的地方。尽管这种系统能有效地减少焊波下降处的焊渣，但是，在焊波峰及焊料罐的罐壁附近并没有得到最佳的针对焊渣的保护效果。提供一种产生区域化的低含氧气氛的方法和设备是合乎需要的，该设备可调控气氛并且可减少使用的惰性气体量。此外，提供一种波峰焊方法，其中在所有形成焊渣的主要区域，包括那些焊波附近的焊渣都被有效地减少，也是合乎需要的。本专利技术广义上涉及一种在基板(例如印刷电路板)与焊波接触处形成区域化的低含氧气氛的方法和设备。运输惰性气体通过焊料，从而形成区域化气氛。本专利技术的方法和设备能最大限度地减少在焊波附近主要焊渣形成区域处内焊渣的形成，从而能有效地最大限度地提高应用惰性气体的效率。在本专利技术的优选方面，可在包括一个或多个基板预处理阶段在内的所有波峰焊过程中产生区域化的低含氧气氛。更具体地，基板在低含氧气氛中被用(助)焊剂处理(fluxed)，处理过的基板至少部分在非低含氧气氛中进行预热处理，接着预热过的基板与焊波在通入惰性的焊波而得到的低氧气氛中进行接触。因此，要专利技术方法包括(a)形成至少一个焊波；(b)产生一种通过焊波的有效量惰性气体流，使得至少在焊波上方紧邻处形成低含氧气氛，同时基本上不将焊料溅至待焊的基板上；和(c)通入基板，与焊波在该低含氧气氛中接触。本专利技术的方法和设备提供了位于焊接发生处的区域化的低含氧气氛，还提供了焊波附近的气氛的更大的可控性。从而提高了波峰焊法的效率。此外，氧气体积被降至可忽略不计的程度从而在所有主要的形成焊渣的区域减少了焊渣的形成。本专利技术基于下述发现可以通过焊波本身输送惰性气体，从而在焊波附近提供低含氧气氛。在本专利技术的优选形式下，惰性气体以气泡形式产生，气泡通过焊波向上流动，从而在含焊波的焊料面的上方区域形成一片惰性气体。控制气泡的大小和力量，从而基本上不会使焊料溅于基板上，并且控制低含氧气氛的适合度及含量。基板也可以任选地通过在低含氧气氛中用(助)焊剂处理，然后在至少部分非低含氧气氛(如空气)中预加热而得以预处理。下列附图用于阐明本专利技术，不起限制本专利技术的作用。本专利技术由作为本申请组成之一的权利要求书限定范围。其中同样的编号指同样的部件。附图说明图1是本专利技术的一个例子的横截面的前视图，该例子中采用能在焊料槽中产生惰性气体泡的喷射器，从而在紧靠焊波上方处形成区域化的低含氧气氛；图2显示了与图1相似的本专利技术的一个例子，其中用于产生惰性气体泡的喷射器位于靠近焊波表面处；图3显示了与图1相似的本专利技术的一个例子，其中喷射器的位置朝向焊波前方安装；图4是可在本专利技术中用作喷射器，用于在焊料槽中产生惰性气体泡进而形成区域化的低含氧气氛的多孔管的侧视图；图5是另一种多孔管的侧视图，它具有特别适合当焊料在焊料罐中向上流动时使焊料平滑地通过多孔管的表面；图6是与图1类似的焊接设备的横截面的侧视图，图中显示了焊料槽中增加的用于在焊波槽上方提供区域化的低含氧气氛的喷射器；图7是另一个与图1类似的本专利技术的例子，显示了作为在焊波上形成区域化的低含氧气氛的辅助装置的焊料防护罩；图8是根据本专利技术的波峰焊操作的优选例子的示意图，显示了基板的预处理，以及随后在焊波上方形成区域化的低含氧气氛。本专利技术涉及一种波峰焊方法和设备，其中至少形成一个焊波，并且在焊波上方提供区域化的低含氧气氛。低含氧气氛至少部分是由位于焊波中的至少一个喷射器提供的，喷射器产生惰性气体气泡，气泡通过焊波直接形成低含氧气氛。在本专利技术的优选形式中，基板通过在低含氧气氛中经焊剂处理而预处理，然后至少部分在非低含氧气氛中预加热。本专利技术涉及基板如印刷电路板的波峰焊。参见附图，首先见图1。其中显示了一个波峰焊设备2，它包括至少部分填充有焊料从而形成焊料槽6的焊料罐4。装有用于形成至少一个焊波10的器具8，焊波10与待焊的基板(未标出)按传统方式接触。正如图中所示，只标出了一个焊波。但是，应理解，可以使用多个焊波，而且用于产生多个焊波的系统对波峰焊领域的一般技术人员而言是熟悉的。例如，设备8可以是安装在焊料槽6中的传统的泵或振动器。泵8将压力能传递给焊料，使通道12中的焊料上升，形成焊波10。根据本专利技术，在焊波10上方提供一薄层或薄膜的低含氧气氛14。正如本文所用，术语“低含氧气氛”应指氧含量小于约10％(体积)的气氛，氧含量小于0.1％(体积)更好，小于100ppm氧含量最好。本专利技术的最佳例子是紧贴焊波10上方的氧含量小于10ppm。该薄层或薄膜14的低含氧气氛是通过将惰性气体从某来源(未标出)处运输至位于焊波中的喷射器16而形成的。喷射器16产生惰性气体气泡18，气泡18在焊料槽6中上升，冲破焊波10的表面。当气泡18从焊波10的表面处逃逸时，它们便形成一低含氧气氛的薄膜14。本专利技术中可采用的惰性气体可选自氮气，氦，氩，二氧化碳，其混合物等。惰性气体可随意地含有少量(典型地，小于约4％(体积))的活泼气体(如氢)。虽然，任一种惰性气体都能用于本专利技术，优先使用氮气。惰性气体气泡18是受控的，从而能形成低含氧气氛14，又不会在焊波10表面产本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种波峰焊方法，包括形成至少一个焊波和运送待焊的基板与焊波进行接触，该方法的特征在于，产生通过焊波的有效量惰性气体的气流，使得至少在紧靠焊波上方的区域形成低含氧气氛，同时基本上不会将焊料溅于待焊的基板上。

【技术特征摘要】
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【专利技术属性】
技术研发人员：HS纳亚尔，SM亚当斯，N萨克塞纳，BA瓦西斯库，
申请(专利权)人：波克股份有限公司，
类型：发明
国别省市：US[美国]