用于在钎焊期间提供惰化气体的设备和方法技术

本申请涉及用于在钎焊期间提供惰化气体的设备和方法。其中，描述了一种在向工件施加钎焊期间提供惰化气体的设备和方法。在一方面，提供一种在工件的钎焊期间向钎料储存器上方的气氛内提供惰化气体的外壳，其包括：管，其与惰化气体源流体连通，其中管包括一个或多个开口供惰化气体流从中穿过；基部，管处于基部中且该基部包括内部容积；颈部，其包括开口和与基部的内部容积流体连通的内部容积；以及，帽，其靠近开口，其中惰化气体源通过管行进到该内部容积内且通过由颈部和帽限定的开口到该气氛内。

【技术实现步骤摘要】

在本文中描述了用于在钎焊(soldering)期间提供惰化气体(inerting gas)的设备和方法。更具体而言，本文描述了ー种在使用氮气和/或其它惰化气体的波峰钎焊期间提供惰化气体的设备和方法。
技术介绍
诸如印刷线路板或电路板的エ件具有需要钎焊涂布和接合的越来越小的可湿润表面。用于波峰钎焊的典型操作涉及钎焊浴槽，待钎焊的印刷电路板或エ件被输送通过钎焊浴槽。常规自动波峰钎焊设备包括焊剂涂覆(flux application)，预热器，和钎焊站，钎焊站被布置成处理印刷电路板。印刷电路板沿着移动轨道或输送机运输，且其侧边缘由抓握指状物支承。焊剂可通过使得板与焊剂泡沫或喷射接触而涂覆。电路板然后通过预热区以便使得焊剂減少在待钎焊的金属表面上的氧化物。电路板然后与空气或惰化气氛中的熔 融钎料(molten solder)的单个或多个波接触。惰化气氛通常为氮气(N2)和/或其它惰化气体且常常被称作N2惰化。在惰性气体(inert gas)和/或氮气气氛下的钎焊最小化在钎料表面上形成浮渣或氧化物。存在浮渣和/或氧化物层已知会造成钎焊接头中的缺漏、桥或其它缺陷。靠近钎焊波(其在操作期间由波峰钎焊设备产生)为多孔管路或管，多孔管路或管平行于钎焊波延伸且用于输送惰化气体和/或N2气体以提供相对低的氧气气氛，特别是在待钎焊的エ件下方。对于无铅波峰钎焊，包括N2的惰化气氛的值由于以下原因而进ー步增加。使用常用的无铅钎料的过程温度显著地高于常规锡铅钎料的温度，这是由于常用无铅钎料増加的熔点造成。这种过程温度升高促进了浮渣形成。而且，无铅钎料的成本通常远高于常规锡铅钎料的成本，且由浮渣形成造成的钎料浪费相关联的经济损失显著地大于无铅波峰钎焊的损失。此外，无铅钎料的湿润性能与常规锡铅钎料的性能相比固有地较差。因此，所形成的钎焊接头的品质对于无铅钎料表面上的氧化状态更敏感。熟知在波峰钎焊中的惰化能显著地减少在熔融钎料表面上浮渣形成。减少浮渣形成不仅节省了钎料材料并减轻维护要求，而且也改进了钎料湿润且确保所形成的钎焊接头的品质。为了在现有波峰钎焊机中施加惰化气氛，ー种常用的方案是插入笼状保护壳体，其具有安装于内部到熔融钎料储存器内的扩散器。因此在钎料储存器上形成惰化气氛覆盖层，降低了钎料氧化的倾向。扩散器通常由多孔管制成，多孔管将诸如N2和/或其它惰化气体的惰化气体引入到钎焊站。但是多孔管变得易于由于波峰钎焊过程中的钎料喷溅或焊剂蒸气冷凝而堵塞。一旦扩散器管堵塞，将在很大程度上降低惰化的效率。例如，目前清洁扩散器管的方法(诸如使用填充了清洁溶液的超声浴)极其困难且耗吋。这些管的清洁必须定期执行且能对管造成物理损坏。为了避免这些问题，扩散器管通常在它们变得堵塞时替换掉而不是进行清洁。这增加了終端使用者的总成本。因此，为了改进在波峰钎焊中N2和/或其它惰化气体的惰化应用，需要设备、方法或二者满足以下目的中的至少ー个或多个。首先，需要惰化设备和方法将N2或其它惰化气体消耗減少到特定水平，诸如(但不限于此)每小时12立方米(m3/hr)或更小，以惰化生产规模的钎料储存器从而满足应用该技术的成本效益。其次，需要惰化设备和方法将在熔融钎料表面上方的O2浓度減少到特定水平，诸如(但不限于此)百万分之2500 (ppm)或更低，或2000ppm或更少，其对应于并无电路板加载于钎料炉上方的情況。第三，需要惰化设备和方法使用安装和维护简单的设备，以最小化改造成本。此外，需要该设备或方法減少或排除多孔扩散器管的堵塞以确保稳定且长期持续的惰化性能。
技术实现思路
本文所述的设备和方法实现了使用氮气和/或其它惰化气体惰化的上述目的中的至少ー个或多个目的，其可比目前使用的相当方法和设备更具有成本效益且更具有使用者友好性。在本专利技术的实施例中，一个或多个扩散器管包含于外壳内。在一特定实施例中，夕卜壳为瓶形且限定内部容积。在操作期间，外壳的至少一部分，诸如基部和颈部下部，浸没于 钎料储存器(solder reservoir)内。外壳还具有延伸到开ロ的颈部和靠近开ロ的帽。包含于外壳内，诸如在外壳基部中的扩散器管具有通过它的惰化气体流动。惰化气体通过扩散器管中的开ロ且到外壳的内部容积内。惰化气体然后通过颈部且从开ロ出来，在那里，其被导向至钎料储存器上方的气氛(atmosphere)内。在某些实施例中，外壳、颈部、帽或其组合的至少一部分可包括不粘涂层或材料。在一特定实施例中，封闭的至少ー个扩散器管包括中央扩散器管(diffuser tube)或位于钎焊波(solder waves)之间的扩散器管。在一替代实施例中，在钎料储存器中采用三个扩散器管且封闭所有三个扩散器管。在这些或其它实施例中的一些实施例中，外壳材料包括钛以便避免外壳材料由于熔融钎料而溶解。在本专利技术的一些实施例中，提供ー种用于在エ件的钎焊期间提供惰化气体的外壳，包括基部，其包括与惰化气体源流体连通(fluid communication)的内部容积；颈部，其包括开口和与基部的内部容积流体连通的内部容积；帽，其靠近所述开ロ ；以及，管，其包括ー个或多个开口供惰化气体流从中穿过，其中管在基部内且与惰化气体源流体连通；其中惰化气体行进穿过管到基部和颈部的内部容积内且穿过开ロ出来。优选地，根据上述的外壳，其中，在所述管中的开ロ为孔隙且平均孔隙大小为0.2μπι或更小。在本专利技术的其它实施例中，提供ー种用于在エ件的钎焊期间提供惰化气体的设备，设备包括在设备底部上的至少ー个凹槽，其用于放置到钎料储存器的至少ー个边缘上，其中钎料储存器包含熔融钎料且其中凹槽的至少ー个侧壁和设备的至少ー个壁限定在钎焊储存器外的腔室；在设备顶表面上的至少ー个开ロ，从钎料储存器发射的至少ー个钎焊波穿过至少ー个开ロ且接触エ件；以及，ー个或多个管，其包括与惰化气体源流体连通的ー个或多个开ロ，其中管中的至少ー个位于腔室内；其中设备定位于钎料储存器上方且在待钎焊的エ件下方从而形成气氛。优选地，根据上述的设备，其中，所述设备还包括ー个或多个凹槽且所述凹槽限定ー个或多个腔室，一个或多个侧扩散器管位于所述一个或多个腔室中。优选地，根据上述的设备，其中，所述钎料储存器产生多个钎焊波且包括中央扩散器管的外壳插置于所述钎焊波之间。优选地，根据上述的设备，其中，所述惰化气体包括选自下列的气体氮气，氢气，氦气，氖气，IS气，氪气，氣气，和其组合。在本专利技术的另外的实施例中，提供ー种用于在エ件波峰钎焊期间提供惰化气氛的方法，该方法包括提供波峰钎焊机，其包括钎料储存器，其中包含熔融钎料，至少ー个喷嘴和至少ー个泵，至少ー个泵用于从熔融钎焊浴槽产生向上通过喷嘴的至少ー个钎焊波；将设备放置于钎料储存器的至少ー个边缘的顶部，其中设备包括在顶表面上的至少ー个开ロ，搁置于钎料储存器的至少ー个边缘的顶部的至少ー个凹槽；以及，多个管，管包括与惰化气体源流体连通的ー个或多个开ロ，其中エ件和熔融钎料的顶表面限定气氛；沿着路径传递エ件使得エ件的至少一部分接触通过设备开ロ发射的至少ー个钎焊波；以及通过ー个或多个管将惰化气体引入到该气氛内，其中至少ー个管在外壳内；其中外壳包括基部，其包括与惰化气体源流体连通的内部容积；颈部，其包括与基部流体连通的内部容积和开ロ ；以及，帽，其靠近开ロ，其中本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于在工件的钎焊期间提供惰化气体的外壳，其包括：基部，其包括与惰化气体源流体连通的内部容积，颈部，其包括开口和与所述基部的内部容积流体连通的内部容积，帽，其靠近所述开口，以及管，其包括一个或多个开口供惰化气体流从中穿过，其中，所述管处于所述基部内且与所述惰化气体源流体连通；其中，所述惰化气体行进穿过所述管到所述基部和颈部的内部容积内且穿过所述开口出来。

【技术特征摘要】
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【专利技术属性】
技术研发人员：董春，王开玉，吴亮，R·高希，G·K·阿斯拉尼安，
申请(专利权)人：气体产品与化学公司，
类型：发明
国别省市：