用于波峰焊的选择性气刀制造技术

用于波峰焊的选择性气刀（２４、２４′、２４″）在诸如印刷电路板（２２）之类的基体上的特定位置提供命中目标的气流。通过气刀的区段（２８）的气体的温度和流速都能受到独立的控制。（*该技术在2023年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本专利技术的现有技术用于电子线路应用的印刷电路板通常有安装诸如电阻、电容器、集成电路之类的电子元器件的引线，以便在其间形成传导性连接。引线通常呈用于表面安装元器件的传导性焊盘形式和用于通孔元件的传导性通孔形式。通孔呈穿过电路板的孔口形式；定义孔口的内壁被涂上一层导电材料。然后，电子元器件上的管脚被插进孔口，而焊料被用来使元器件物理地焊接到电路板上并且在印刷电路板上形成元器件和传导性路径之间的传导性连接。焊料在使用包括通过它泵送熔融焊料的喷嘴的波峰焊装置之时通常以熔融形式被应用。熔融焊料以波的形式从喷嘴中流出，而运送装置横越熔融焊料波峰从喷嘴的上游一侧向下游一侧传送印刷电路板，以允许熔融焊料接触印刷电路板的下面并刺入电路板上的通孔。波峰焊装置进一步的细节是在通过引证在此处将它们全部并入的美国专利第5,228,615和5,240,169号中提供的。热气刀相对于运送装置的路径被放置在喷嘴的下游一侧。热气刀被用来引导热空气使之冲向印刷电路板的下面以便除去不想要的焊料以避免由于电路板上传导性要素之间的焊料桥接造成的短路(即，由于焊料放错地方形成的传导性连接)。本专利技术的概述现有的热气刀在印刷电路板上产生横跨加工区域的整个宽度实质上均匀一致的气流。因此，整个电路板无论是否需要都是“去桥接的(debridged)”。所以，气刀通常是能量效率非常低的。在一个实施方案中，在此描述的选择性气刀使用众多气体导槽的独立调节以便对印刷电路板的不同区域提供不同的气体压力和流速，并因此被用来在印刷电路板上选定的区域上以高得多的效率去除引线桥接。调节器(例如，阀门)和加热器是为气刀的每个区段提供的，以便独立地控制通过每个区段递送的气体的温度和流速。在另一个实施方案中，气刀呈单一区段的形式而且比典型的气刀窄得多，后者的宽度至少与正在实施波峰焊的印刷电路板的宽度相匹配，以便能够引导气流横跨整个电路板表面。这种单一区段的气刀是为了引导气体使之仅仅冲向印刷电路板的有限部分而设计的。单一区段的气刀特别适合与选择性波峰焊机一起使用。本专利说明所揭示的气刀提供较高的能量效率和提高的灵活性和控制的利益，尤其是在去除印刷电路板上特定的“问题区域”的桥接方面。具体地说，以比较高的速率流动的气体能被明确地对准电路板上管脚分开距离可能使电路板变得特别易受焊料桥接的影响的区域，而且撞击印刷电路板上的特定部位的气体的温度能响应电路板上特定的特征(例如，散热片)被增高，以便提供增强的电路板下面焊料的去桥接作用。附图简要说明附图说明图1是包括气刀的波峰焊装置的侧视局部示意剖视图。图2是选择性气刀组件的俯视图，该气刀是分段的，以展示导槽。图3是选择性气刀的透视图，顶端被部份地除去。图4是单一区段气刀的截面图。装置的上述和其它的特征和优势从下面的更具体的描述将变得显而易见。在这些附图中，相似的参考符号在不同的视图中处处表示同样的或相似的部份。这些图画不必依比例绘制，而是把重点放在举例说明下面讨论的特定的原则上。本专利技术的详细描述波峰焊装置是用图1举例说明的。熔融焊料10汇聚在容器12中，而且熔融焊料10是借助泵16通过喷嘴14抽取的，以便产生从喷嘴14流出的熔融焊料波峰18。运送装置20横跨焊料波峰18运送印刷电路板22(在图1中从左到右)以使焊料沉积在印刷电路板22的下面并且进入电路板22的通孔。电路板(现在已有焊料沉积在电路板的下面)在运送装置20上被移出焊料波峰18之后，气刀24引导热的气体(例如，空气)使之冲向电路板22的下面以便除去来自那里的焊料桥接。气刀24的出口孔口25可以被放置在与喷嘴14的顶端大体相同的水平。当气刀24的顶端和喷嘴14处在与3.2mm(1/8英寸)的波峰高度相同的高度的时候，印刷电路板22能在喷嘴14和气刀24上面1.6mm(1/16英寸)横越波峰。气刀24放置在充分靠近喷嘴14的地方，以便在焊料开始凝固之前用气体冲击电路板22，但是离喷嘴足够远，以致气体不扰乱焊料波峰18。当印刷电路板22正被施以焊料的时候，气刀24喷出的气体不应该扰乱波峰18。当通过气刀24的孔口的出口导槽被设置是在垂直位置的时候，气体击中电路板22并且向四面八方流动，包括进入波峰18之内；然后，气体可能将波峰18推离喷嘴14的上游一侧，产生坏的焊接点。为了补偿这个，气刀24的出口导槽可以与喷嘴14形成12°到15°的角度，以致气体将在图1所示的透视图中略微指向垂线的右侧。令气刀24形成角度实质上阻止气体挤入和推动波峰18而且仍然允许除去印刷电路板22上的焊料桥。由于当气体击中电路板22的时候产生小的气体漩涡，被气刀24除去的焊料将向下返回气刀24的正面42。选择性气刀组件是用图2举例说明的。引入的空气供应被馈送到螺线管组26，后者有选择地调节通过众多导管27中的任何导管或全部导管的气体流动，每个导管都与气刀24′中的导槽28耦合。在线管式加热器30与每个导管27耦合，给流经导管27的气体加热。在加热器30下游是分别监视器温度和压力的热电偶32和压力操纵开关34，以便确定何时建立预期的温度和流速。这些电子要素每个都靠通信联络与计算机控制器36耦合。控制器36包括用来运行软件程序、接收来自热电偶和压力操纵开关的测量结果和基于软件程序中的指令把控制命令发送给螺线管组合26和在线加热器30的处理器。软件程序被储存在靠通信联络与处理器耦合的计算机可读的媒体上。更明确地说，热电偶32和压力操纵开关34产生被传送给控制器36中的处理器的读数。每个导管27中预期的温度和压力/流速是由操作员输入的并且被储存在计算机可读的存储器中。软件程序指示处理器将储存在存储器中的预期的气流参数与从热电偶32和压力操纵开关34获得的读数进行比较。处理器基于上述的比较产生升高或降低温度和压力/流速两者的指令。如果需要达到预期的参数，那些指令被传送给在螺线管组合26中调节进入每个导管27的气体流速的电磁阀和一个或多个升高或降低在气刀中从导管27通过任何或全部导槽28流动的气体的温度的在线加热器30。此外，关于不同类型的印刷电路板的数据(例如，管脚布局的尺寸和位置)可以输入计算机可读的存储器。然后，在通过焊料波峰运送特定类型的电路板的时候，控制器将会根据那个电路板类型的特征自动地控制温度和/或通过选择性气刀中的不同区段的气体流速。作为替代，与气刀中的每个区段相关联的用来控制温度和流速的加热器和手动阀门能用手调节，而不需要自动化设备。无论在哪种情况下，通过气刀中每个区段的气流速率都能作为电路板上通孔管脚之间的间隙的函数被设定。通孔之间较宽的间隙可能需要较高的气体流速来除去其间的焊料桥接，尽管在管脚之间的间隙较窄或较宽的情况下究竟应该将较大流速的气流还是较小流速的气流对准电路板的问题可能是设备环境特有的。气体被加热到的温度是喷嘴和电路板之间的距离和电路板的性质的函数。如果电路板包括起散热片作用的元器件，那么在那个位置气体的温度可能需要增加。在喷嘴14和印刷电路板22之间分开1.6mm(1/16英寸)的情况下，设定在大约430℃(800F°)的加热器30将产生在大约275℃(525F°)下冲击电路板的空气。这个温度通常将足以保证在去桥接作用(debridging)发生的时候焊料不会凝固。为了本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种波峰焊装置，其中包括：用来容纳熔融焊料的容器；有位置适合从容器中抽取熔融焊料的入口和熔融焊料能通过它以波的形式从喷嘴中流出的出口的喷嘴；位置适合通过喷嘴泵送来自容器的熔融焊料的泵；使基体横越从喷嘴流出的熔 融焊料波峰，从而使熔融焊料沉积到基体上的运送装置；以及位置适合在基体横越熔融焊料波峰之后使气体撞击基体的选择性气刀，其中选择性气刀：包括众多区段，每个区段都具有一个或多个用来通过选择性气刀递送气体的导槽；和包 括独立地调节流经每个区段的气流的调节器。

【技术特征摘要】
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【专利技术属性】
技术研发人员：埃里克韦恩贝克尔，肯尼思柯尔比，
申请(专利权)人：斯皮德莱技术公司，
类型：发明
国别省市：US[美国]