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焊接模塊的制作方法

文檔序號:12138789閱讀:394來源:國知局
焊接模塊的制作方法與工藝

針對部件到電路板(也稱作印刷電路板)的自動焊接已經(jīng)建立了各種方法。這些方法包括回流焊接方法和波峰焊接方法。波峰焊接方法的一個變例是選擇性焊接方法。

在選擇性焊接中,液體焊料經(jīng)過焊接噴嘴,從而在焊接噴嘴的頂部側(cè)上形成焊料波。典型地,焊接噴嘴被布置在焊浴中,由此從焊接噴嘴中涌出的焊料可以流回到焊浴中。隨后,在焊浴中,焊料可以被再次加熱并且借助于泵經(jīng)過焊接噴嘴。

取決于電路板的布局,安置有待焊接部件的電路板在焊料波之上被引導(dǎo),或者焊料波沿電路板之下被引導(dǎo)。選擇性焊接設(shè)施的示例記載在DE 10 2007 002 777 A1中。典型地,在波峰焊接方法中,使電路板以特別是先前限定的角度在焊料波之上移動,以便設(shè)置附著到電路板的焊料的量。在該情況中,所選擇的角度只代表針對個別部件的要求的折衷方案。

對照此背景,本發(fā)明基于上述問題具體說明了一種焊接模塊、焊接設(shè)施和方法,所述焊接模塊、焊接設(shè)施和方法允許對個別部件的焊接性能給予更多的考量。

根據(jù)本發(fā)明,通過如權(quán)利要求1中要求保護(hù)的焊接模塊、如權(quán)利要求16中要求保護(hù)的焊接設(shè)施和如權(quán)利要求19中要求保護(hù)的焊接方法來解決上述問題。

針對所述焊接模塊,通過一種用于部件到電路板的特別是選擇性焊接的焊接模塊來解決上述問題,所述焊接模塊具有用于形成焊料波的焊接噴嘴,其中所述焊接模塊包括線性輸送機(jī),特別是帶式輸送機(jī)或鏈?zhǔn)捷斔蜋C(jī),用于通過使所述電路板在輸送方向上在所述焊料波之上移動來將焊料施加到所述電路板,并且所述線性輸送機(jī)是可傾斜的。

所述焊接模塊的第一種配置提供相對于第一傾斜軸線可傾斜的線性輸送機(jī),其中優(yōu)選地電路板的法線與重力方向具有至少4°的、優(yōu)選地至少8°的、更優(yōu)選地至少10°的角度。電路板通過至少4°角度的傾斜可以確保向電路板施加對于大部分應(yīng)用而言適宜的量的焊料。當(dāng)想要減少粘附到部件焊料的量和/或減少熱的、過量的焊料與部件處于熱傳導(dǎo)接觸的時間以便減少焊接期間部件上的熱負(fù)荷時,至少8°的角度可以證明是適宜的。

根據(jù)進(jìn)一步的示例性實施例,第一傾斜軸線基本上垂直于輸送方向或者基本上平行于輸送方向取向。第一傾斜軸線基本上垂直于輸送方向或者基本上平行于輸送方向的取向可以簡化焊接模塊的構(gòu)造。

此外,根據(jù)焊接模塊的一種革新,線性輸送機(jī)是相對于第二傾斜軸線可傾斜的,其中第二傾斜軸線基本上垂直于重力方向取向。由于提供了基本上垂直于重力方向取向的第二傾斜軸線,因此焊接結(jié)果可以更好地適應(yīng)于特定的電路板布局。

另一種配置使得第一傾斜軸線和/或第二傾斜軸線延伸穿過焊料波。當(dāng)?shù)谝缓?或第二傾斜軸線延伸穿過焊料波時,線性輸送機(jī)可以傾斜,而不需要重新設(shè)置焊接噴嘴和線性輸送機(jī)之間的距離。

根據(jù)焊接模塊的進(jìn)一步的示例性實施例,當(dāng)在焊料波之上移動電路板時,線性輸送機(jī)是可傾斜的。當(dāng)電路板被移動時,線性輸送機(jī)的可傾斜性可以減少電路板穿過焊接模塊的吞吐時間。

此外,根據(jù)焊接模塊的一種革新,焊接噴嘴可在基本上垂直于重力方向取向的平面內(nèi)移動。焊接噴嘴在基本上垂直于重力方向取向的平面中的可移動性可以使得選擇性地在不同點處將部件焊接到電路板成為可能。與輸送方向平行和/或橫交的行程可以特別地為400mm至450mm。

焊接模塊的另一種配置通過移動焊接噴嘴而使得焊接噴嘴和電路板之間的距離為可設(shè)置的。焊接噴嘴和電路板之間的距離的可設(shè)置性可以使得對具有不同的部件高度的、被固定到電路板下面的部件進(jìn)行焊接成為可能。

根據(jù)焊接模塊的進(jìn)一步的示例性實施例,焊接噴嘴是可旋轉(zhuǎn)的??尚D(zhuǎn)的,并且特別是非旋轉(zhuǎn)對稱的焊接噴嘴可以被調(diào)整至例如傾斜軸線的取向。此外,通過焊接噴嘴的連續(xù)旋轉(zhuǎn),可以減少焊料在焊接噴嘴上沉積的風(fēng)險。

此外,根據(jù)一種革新,焊接噴嘴是可用焊料潤濕的,并且特別地由鋼制造。當(dāng)使用可潤濕的焊接噴嘴時,焊接接縫處的加工條件可以獨(dú)立于待焊接部件相對于焊接噴嘴的運(yùn)輸方向。另外,由簡單的鋼制造的焊接噴嘴是可以特別低的成本在市場上購得的。

焊接模塊的另一種配置使得焊接噴嘴是不可用焊料潤濕的,并且特別地由不銹鋼,特別是帶涂層的鋼制造。如果使用不可用焊料潤濕的焊接噴嘴,焊料可以在部件的后側(cè)上流出。不可潤濕的焊接噴嘴可以特別地由帶涂層的鋼制造。

根據(jù)進(jìn)一步的示例性實施例,焊接模塊具有惰性氣體設(shè)備。當(dāng)加熱焊料時,可能形成渣滓。由于使用惰性氣體,可以減輕焊浴的表面處的氧化程度,并且因此減少渣滓的形成。

此外,根據(jù)焊接模塊的一種革新,提供了一種焊接接縫加工設(shè)備,其中所述焊接接縫加工設(shè)備包括氣體噴嘴。通過氣體噴嘴,氣體,特別是惰性氣體(例如氮?dú)?,可以被吹到焊接接縫上,結(jié)果是對焊料的流出方向更好地進(jìn)行限定。以該方式,可以避免焊接接縫之間不期望的焊料搭橋。

焊接模塊的另一種配置可以使得焊接模塊具有用于形成第二焊料波的第二焊接噴嘴。通過第二焊接噴嘴,因為可以將部件同時焊接在電路板上的若干點處,特別地可以減少電路板穿過焊接模塊的吞吐時間。然而,也可以使用第二焊接噴嘴來施加不同的焊料,所述不同的焊料特別地非常適合于待焊接的相應(yīng)部件??赡芟氲降氖?,提供可潤濕的焊接噴嘴作為第一焊接噴嘴,以及提供不可潤濕的焊接噴嘴作為第二焊接噴嘴。

關(guān)于焊接設(shè)施,取得了上述目標(biāo),因為焊接設(shè)施具有如上文已經(jīng)描述的第一焊接模塊,以及助焊劑模塊。助焊劑模塊與焊接模塊的組合可以縮短加工時間。特別地,助焊劑模塊和焊接模塊可以被配置以自動地轉(zhuǎn)移已安置有部件的電路板。

焊接設(shè)施的第一種配置使得焊接設(shè)施具有預(yù)加熱模塊。預(yù)加熱模塊可以用來使得被施加到已安置有部件的電路板上的助焊劑活化。同樣,電路板和附接到所述電路板的部件可以通過預(yù)加熱模塊來加熱。因此可以減少電路板和附接到所述電路板的一個側(cè)面的部件與液體焊料之間的溫差。因此,可以實現(xiàn)焊料到部件和電路板的更好的粘附。另外,減少了因為熱應(yīng)力對部件造成損傷的風(fēng)險。助焊劑模塊和預(yù)加熱模塊也可以被組合在制備模塊中。因此,可以特別地供應(yīng)常見的線性輸送機(jī),其結(jié)果是相較于單獨(dú)的模塊可以減少成本。相反,單獨(dú)的模塊可以增加靈活性。

根據(jù)進(jìn)一步的示例性實施例,焊接設(shè)施具有第二焊接模塊,結(jié)果是例如可以增加吞吐量??赡芟氲降氖?,在第二焊接模塊中使用不同的焊接噴嘴和/或不同的焊料。與所述第二焊接模塊相關(guān)聯(lián)的優(yōu)點在上文中已描述過。

關(guān)于將部件焊接到電路板的方法,根據(jù)本發(fā)明的上述目標(biāo)得以實現(xiàn),因為已安置有部件的電路板在線性輸送機(jī)上被接收,其中所述線性輸送機(jī)處于接收位置,所述線性輸送機(jī)被傾斜到第一加工位置,所述電路板借助于線性輸送機(jī)在第一焊料波之上移動,其中電路板的子區(qū)域被焊料潤濕,線性輸送機(jī)被傾斜到轉(zhuǎn)移位置,并且電路板在線性輸送機(jī)的轉(zhuǎn)移位置被轉(zhuǎn)移。

通過所提出的方法,特別地用于選擇性焊接的焊接模塊和對應(yīng)的焊接設(shè)施可以被整合到現(xiàn)有的生產(chǎn)設(shè)施中,而不需要手動轉(zhuǎn)移電路板。此外,也可以在更復(fù)雜的、單獨(dú)的電路配置的制造過程中確保更高的自動化程度。在所述方法中,特別地可以使用如上文描述的焊接模塊和/或如上文解釋的焊接設(shè)施。

通過附圖在下文中解釋本發(fā)明。在附圖中,以示例的方式:

圖1示出所提出的焊接設(shè)施的第一實施例的立體視圖;

圖2示出所提出的焊接設(shè)施的第二實施例的立體視圖;

圖3示出所提出的焊接設(shè)施的制備模塊;

圖4示出所提出的焊接設(shè)施的焊接模塊;

圖5示出根據(jù)圖4的焊接模塊處于線性輸送機(jī)的第一傾斜位置;

圖6示出根據(jù)圖4的焊接模塊處于線性輸送機(jī)的第二傾斜位置;

圖7示出根據(jù)圖4的焊接模塊處于第一拆解狀態(tài),以及

圖8示出根據(jù)圖4的焊接模塊處于第二拆解狀態(tài)。

圖1中示出的焊接設(shè)施1具有制備模塊2、第一焊接模塊3和第二焊接模塊4。在制備模塊2中,首先為已經(jīng)安置有部件的電路板14(未示出)提供助焊劑。之后,在制備模塊3中,為了良好的焊接結(jié)果,通過電路板14上的熱作用激活助焊劑,同時將充足的熱能引入到電路板14和部件中。之后,將電路板14從制備模塊2轉(zhuǎn)移到第一焊接模塊3。通過第一焊接模塊3,例如可以將第一組部件焊接到電路板14。在第一焊接模塊3之后,提供第二焊接模塊4。通過第二焊接模塊4,可以將另外的一組部件焊接到電路板14。第二焊接模塊4可以不同于第一焊接模塊3,例如所使用的焊料類型不同??赡芟氲降氖?,在第二焊接模塊4中使用不同的焊接噴嘴37,可能的是,所述不同的焊接噴嘴37例如在其直徑或形狀方面不同于第一焊接模塊4的焊接噴嘴,并且因此更適合于更小的(或更大的)部件??赡芟氲降氖?,僅使用兩個相同的焊接模塊3和4,以便增加循環(huán)數(shù)目。

與根據(jù)圖1的焊接設(shè)施1相反,在圖2中圖示說明的焊接設(shè)施1的情況中,在制備模塊2之后僅提供焊接模塊3。結(jié)果,可以更方便地獲得焊接設(shè)施1。通過模塊化構(gòu)造,可以毫不費(fèi)力地添加另外的焊接模塊。因此,焊接設(shè)施1可以以節(jié)約成本的方式調(diào)整以滿足特別的制造要求,并且不需要全部進(jìn)行替換。

圖3圖示說明可以使用在根據(jù)圖1或圖2的焊接設(shè)施中的制備模塊2。制備模塊2包括線性輸送機(jī)8,通過所述線性輸送機(jī)8,電路板14可以被運(yùn)輸穿過制備模塊。另外提供助焊劑模塊9,通過所述助焊劑模塊9,可以向已安置有部件的電路板的用焊料潤濕的那些點施加助焊劑。助焊劑模塊9之后是預(yù)加熱模塊10。借助于預(yù)加熱模塊10,可以使施加到已安置有部件的電路板14的助焊劑活化。另外,可以使電路板14和部件處于某一溫度下,該溫度允許與要被施加的焊料的特別良好的機(jī)械和電氣連接。制備模塊2還可以包括控制單元11,通過所述控制單元11,可以控制線性輸送機(jī)8、助焊劑模塊9和預(yù)加熱模塊10。也可以提供控制單元11,以控制要被連接到制備模塊10的另外的模塊,特別是焊接模塊。

圖4中圖示說明的焊接模塊3具有焊接模塊機(jī)架12,焊接單元13和線性輸送機(jī)8被緊固在所述焊接模塊機(jī)架12中。通過線性輸送機(jī)8,可以使電路板14在由焊接噴嘴37(圖4中不可見)產(chǎn)生的焊料波之上移動,所述焊接噴嘴37被焊接模塊機(jī)架12覆蓋并且是焊接單元13的一部分。線性輸送機(jī)8具有兩個引導(dǎo)件15和16,通過所述引導(dǎo)件15和16來側(cè)向地引導(dǎo)電路板14。為了移動電路板14,也提供兩個驅(qū)動器27和28??梢越柚诎l(fā)動機(jī)18來改變兩個引導(dǎo)件15和16之間的距離17,以便將不同的電路板尺寸考慮在內(nèi)。線性輸送機(jī)8經(jīng)由焊接模塊機(jī)架12中的線性輸送機(jī)機(jī)架19和20,并且經(jīng)由軸承21和22以萬向節(jié)連接的方式懸置。

經(jīng)由發(fā)動機(jī)(圖4中未示出),線性輸送機(jī)8可以相對于第一傾斜軸線23和第二傾斜軸線24傾斜。第一傾斜軸線23和第二傾斜軸線24各自垂直于重力方向取向。另外,第一傾斜軸線23平行于輸送方向26布置,而第二傾斜軸線24垂直于輸送方向26布置,電路板14在所述輸送方向26上移動。

圖5同樣圖示說明根據(jù)圖4的焊接模塊3。如圖4中,焊接模塊3包括焊接模塊機(jī)架12、焊接單元13和線性輸送機(jī)8。與圖4中描繪的焊接模塊3相反,線性輸送機(jī)8已經(jīng)相對于第一傾斜軸線23傾斜過角度29,由此使電路板14的法線和重力方向包含7°的角度。在該情況中,第一傾斜軸線垂直于重力方向25并且平行于輸送方向26取向。

與圖5中描繪的焊接模塊3相反,在圖6中示出的焊接模塊3的情況中,線性輸送機(jī)已經(jīng)相對于第二傾斜軸線24傾斜。在該情況中,第二傾斜軸線24垂直于重力方向25和輸送方向26延伸??紤]到傾斜,電路板14的法線與重力方向包含11°的角度。

圖7示出根據(jù)圖4的焊接模塊3的焊接單元13。焊接單元13具有平臺29。分別通過軌道30、31和32、33以及電動機(jī)34、35,平臺29可在垂直于重力方向25的平面內(nèi)位移。在平臺29上提供具有焊接噴嘴37的焊料容器36。

圖8僅示出具有焊接模塊3的焊料容器36的平臺29。焊接噴嘴37布置在焊料容器65中。借助于泵38,在焊料容器36中液化的焊料可以被泵送穿過焊接噴嘴66,從而在所述焊接噴嘴66的尖端處形成焊料波。也提供發(fā)動機(jī)39,通過所述發(fā)動機(jī)39,焊料容器65(和焊接噴嘴66)可以繞平行于重力方向25取向的軸線旋轉(zhuǎn)。通過三個主軸(其中只有兩個主軸40、41是可見的),焊料容器65(和焊接噴嘴66)可以在重力方向25上被提高或降低。在該情況中,可以通過兩個引導(dǎo)件42、43引導(dǎo)焊料容器65。在焊料容器65上方提供加熱元件44,所述加熱元件44以蓋子的方式覆蓋焊料容器65,中間留有用于焊接噴嘴66的開口。加熱元件44具有兩個電源連接45。還提供具有氣體噴嘴46的焊接接縫加工設(shè)備。經(jīng)由連接47,可以供應(yīng)惰性氣體(特別是氮?dú)?。通過加熱元件44,可以經(jīng)由氣體噴嘴46將惰性氣體加熱并吹到焊接接縫上,從而以盡可能多的選擇性施加焊料。同樣,可能的是,通過氣體噴嘴46,確保經(jīng)過焊接噴嘴的焊料以有意的方式在與氣體噴嘴46相對的側(cè)上流出。優(yōu)選地,氣體噴嘴46與用于電路板的線性輸送機(jī)的輸送方向相反地定向。

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