專利名稱：波焊裝置和方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及印刷電路板的波焊方法和實施該方法的裝置。
人們已知，波焊法是將印刷板向已熔焊料(通常是由于加熱而處于液態(tài)的錫/鉛)的一個或多個波處傳送，焊料波“浸浴”位于電路板上的元件的腳(或rheophores)以及安置元件腳的部位。焊料-冷卻，元件腳就被焊在電路板的表面上。
板面裝配元件(稱作“S.MD”)的到來引起了一些技術(shù)上稱作“干焊”(drysoldering)或“焊料空缺”(Solderskips)的問題。下文所述的本發(fā)明的方法和裝置涉及用單波裝置進(jìn)行的SMD單元的焊接，但是它可以通過或者單波或者雙波裝置(在一個波或兩個波中)成功地用于任何元件的焊接。
表面裝配單元的特征在于元件腳的構(gòu)成允許在元件所處的印刷電路板的同一表面上進(jìn)行焊接。
當(dāng)空氣或/和氣泡被集留在兩個相鄰元件之間，即靠近一個元件，從而阻止熔化焊料浸浴元件腳及其固定部位時，就會發(fā)生所謂“干焊”現(xiàn)象，即使焊料波與元件長時間接觸也是如此。
歐洲專利申請NO159，425敘述了解決上述問題的若干辦法。所述方法提供了傾斜于印刷電路的方向交變運動前進(jìn)的熔化焊料流。
所述熔化焊料流的橫向運動允許消除空氣或氣泡，從而部分地減少了由干焊引起的焊接失敗。
申請人的分析結(jié)果是，所述熔化焊料的橫向運動對消除位于元件兩側(cè)(相對于元件/印刷電路的運動方向的前側(cè)和后側(cè))的空氣/氣泡是有益的，但是空氣/氣泡仍保留在其它側(cè)上(在元件的側(cè)面)。
本發(fā)明的目的是提供從元件的任何側(cè)邊消除空氣/氣泡的方法和裝置，從而消除由此原因引起的焊接失敗。
因此，本發(fā)明的目的是提供一種波焊方法，其中印刷電路和它們的元件被熔化焊料波“浸浴”。根據(jù)本發(fā)明，此波是由許多按軌道運動的熔化焊料流形成的。根據(jù)可選實施例，此波的第一部分可以由按軌道運動的熔化焊料流形成，而此波的剩余部分是傳統(tǒng)式的。本發(fā)明的另一個目的是提供用于印刷電路板波焊的裝置，它包括產(chǎn)生“浸浴”印刷電路板和板上所裝元件的熔化焊料波的合適裝置。
本發(fā)明所提供的裝置適于將焊料波分解成多個按軌道運動的熔化焊料流。
根據(jù)本發(fā)明的較佳實施例，通過連接第一和第二凸輪的連桿的小端部與部件的端部(直接地或通過耦接裝置)，可以獲得熔化焊料流的軌道運動，熔化焊料流可以沿垂直方向流過該部件。
當(dāng)所述凸輪中的至少一個轉(zhuǎn)動時，與該凸輪相連接的部件按軌道運動，這個運動本身使熔化焊料流沿水平方向流過該部件。
由于所述水平運動分量的方向在0～360°范圍內(nèi)循環(huán)變化，所以處于任何位置的空氣/氣泡都被消除。
下文參考附圖所示的非限定性例子敘述本發(fā)明進(jìn)一步的特性，在附圖中

圖1根據(jù)本發(fā)明簡略地給出用于波焊的裝置;
圖2詳細(xì)地給出圖1中的波焊裝置5，以便說明本發(fā)明的方法;
圖3給出根據(jù)本發(fā)明作用于熔化焊料流的力圖;
圖4根據(jù)本發(fā)明簡略地給出圖1波焊裝置5的第一實例;
圖5根據(jù)本發(fā)明簡略地給出圖1波焊裝置5的第二實例;
圖6根據(jù)本發(fā)明簡略地給鐾 波焊裝置5的第三實例;
圖7給出圖2、4、5和6的部件15的第二實例;
圖8給出圖2、4、5和6的部件15的第三實例;
圖1所示的波焊裝置包括傳送單元1，它將其上置有待焊元件的印刷電路板向下文所列的若干個各自執(zhí)行已定工序的功能單元傳送;
焊劑單元2，它噴射除氧劑液(如焊油)以便從待焊部位上清除氧化物并改善可潤性;
干燥單元3，它能除去淀積在印刷電路板上的焊油中含有的稀釋劑;
預(yù)熱單元4，它將印刷電路板的溫度升至進(jìn)行焊接過程的最佳值;
焊接單元5，它產(chǎn)生浸浴印刷電路板并焊接其上所置元件的一個或多個焊波。
因為本發(fā)明的方法可以全部地或部分地使用上述功能單元而用于任何波焊單元(桌式或臺式)，所以圖1中的單元自然是作為非限定性的例子引用的。
圖2a給出垂直于所產(chǎn)生的波的主軸的焊接單元5的剖面圖，以便給出熔化焊料隨泵裝置的工作而運動的傳輸通路。
圖2b給出沒有熔化焊料的焊接單元5的三向圖，以便表明組成該單元各部件的結(jié)構(gòu)。
如圖2a和2b所示，一對壁7和8位于室6的內(nèi)部并限定液態(tài)焊料由泵裝置驅(qū)動而流經(jīng)的通路9，由于泵裝置是人們熟知的，所以圖中未畫出。泵裝置迫使熔化焊料沿通路9運動并從上部開口出來，這樣就產(chǎn)生了一個波，帶有元件11的印刷電路板10向該波傳送。
為了限制熔化焊料落回室6時突變的高度(并為了盛納由于焊料的氧化而產(chǎn)生的浮渣)，挨著限定通路9的壁7和8的外側(cè)放置另一對壁12和13。
壁12和13的構(gòu)形使其盛納熔化焊料，并讓熔化焊料通過壁12和13的底端與壁7和8的外側(cè)之間的開口14逐步傳送進(jìn)室6。
圖2a和2b圖示了焊接方法，這正是本發(fā)明的目的。根據(jù)該方法，焊波是由許多按軌道運動的熔化焊料流形成。
通過在通路9的上部噴口放置具有許多開口16的部件15并使所述部件15作軌道運動，可以獲得上述焊料流。部件15上的開口16使波分解成許多流束當(dāng)部件15按軌道方向運動時，同樣的運動方向被傳遞給熔化焊料流，熔化焊料流限定安裝在印刷電路板上的元件的邊界，并從元件的任何側(cè)邊消除所述空氣/氣泡。
從同一圖2上可能注意到部件15的寬度比通路9略窄，這樣使得波是完全由按軌道運動的熔化焊料流形成的。根據(jù)本發(fā)明，甚至可以增大通路的開口，以使波的一部分是按本發(fā)明形成的(即由按軌道方向運動的熔化焊料流形成的)，而其余部分是傳統(tǒng)形式的。
圖3表示作用在流經(jīng)所述開口16的熔化焊料上的力圖。尤其可以注意到所述熔化焊料有一垂直運動分量V(由泵裝置產(chǎn)生)和一水平運動分量O(當(dāng)部件15按軌道方向運動時，由所述開口16的壁所產(chǎn)生)。
所述水平分量的方向周期地變化，其值為0°～360°，如圖3b所示。由所述分量得到力F，該力沿周期變化的方向向通常元件11的每一個附近的空氣/氣泡施加沖力，如圖3C所示。
其結(jié)果是任何位置上的空氣/氣泡產(chǎn)生運動並被除去。
圖4簡略地表示根據(jù)本發(fā)明實施的焊接單元5的第一實施例。在圖4以及圖5和圖6中，由于制圖原因未標(biāo)出壁12和13。而另一方面，圖中詳細(xì)地表示出使部件15按軌道運動的傳動裝置所述裝置與室6相連接，它包括使相應(yīng)的凸輪18轉(zhuǎn)動的馬達(dá)17，凸輪18通過傳輸裝置(例如傳動皮帶)與第三凸輪19相連接，齒輪20安裝在凸輪19上。
由托架22支承的并圍繞其相應(yīng)的軸旋轉(zhuǎn)的第一凸輪21與齒輪20相連接。
在第一凸輪21的上邊和下邊分別裝有第一連桿23和第二連桿24，它們之間最好錯位90°，如圖4b所示。連桿23和24與第二凸輪25相連接，凸輪25由于第一凸輪21的牽引通過連桿23和24圍繞其軸旋轉(zhuǎn)。
所述第一和第二凸輪21和25的小端部的偏心度E等于一預(yù)定值，該值為2.5mm左右。
第一連桿23承托具有許多開口16的部件15，而第二連桿24必須保證第二凸輪25的旋轉(zhuǎn)，即使第一連桿23的小端部停止在其死點附近也是如此。由于第一和第二連桿之間錯位90°，例如凸輪停止在圖4b所示的位置上(第一連桿在其死點附近)，第二連桿24也能保證凸輪25的旋轉(zhuǎn)，因為在該位置，連桿24工作在最大配合條件下。
當(dāng)馬達(dá)17使凸輪21和25旋轉(zhuǎn)時，部件15根據(jù)偏心度E值按照具有可變幅度的方向運動從開口16出來的熔化焊料流按多個軌道運動，這些軌道圍繞著安裝在印刷電路板10上的每一單個元件11。根據(jù)本發(fā)明和圖4以及圖5、圖6的實施例，可以以任何適于造成軌道運動的方式使用單個凸輪和/或裝置。
圖5給出根據(jù)本發(fā)明實施的焊接單元的第二實施例，其中的傳動裝置與圖4中的不同，它是安裝在室6的外部。
尤其應(yīng)該看到與圖4的凸輪21和25一樣工作的兩個凸輪，所以具有同樣的標(biāo)號。馬達(dá)17通過一根或兩根皮帶26帶動所述凸輪旋轉(zhuǎn)至少所述皮帶中的一根橫跨室6，它或者作用于凸輪21或者作用于凸輪25。支承其上具有開口16的部件15的連桿23與所述凸輪21和25相連接。
由于第二凸輪25是由馬達(dá)17直接操縱的，而不是如上文所述實施例中的第二凸輪25靠第一凸輪21傳動，所以第二連桿24不是必需的。
即使在這種情況，馬達(dá)17的旋轉(zhuǎn)仍能夠使部件15按軌道方向運動，該運動使得從開口16流出的熔化焊料流產(chǎn)生同樣的運動。所述焊料流決定了元件11附近氣泡的消除。
圖6給出根據(jù)本發(fā)明實施的波焊單元的第三實施例，其中傳動裝置被安置在相對于印刷電路板10送進(jìn)方向而言的室6的后表面上。注意在這種情況下，馬達(dá)17由置于室6后側(cè)的托架27支承，相應(yīng)的凸輪使帶動皮帶26的齒輪18轉(zhuǎn)動。皮帶26通過一對齒輪28(其作用是增加齒輪18在皮帶26上的工作角度)延伸，并使兩個凸輪21和25轉(zhuǎn)動，在凸輪21和25的腳上裝有縱向體29。部件15由一個或多個臂30固定在所述縱向體上。
當(dāng)馬達(dá)17工作時，凸輪21和25的旋轉(zhuǎn)被調(diào)齊，這引起縱向體29的軌道運動。縱向體29通過臂30將軌道運動傳送給具有開口16的部件15，部件15本身又使從開口16流出的熔化焊料流產(chǎn)生同樣的運動。
圖7給出部件15的與前一個實施例不同的第二實施例，它是由臂31和許多板件32裝配成而實施的，板件32具有垂直于印刷電路板表面、其上帶有按預(yù)定角度彎曲的舌部33的邊。根據(jù)一個較佳實施例，所述舌部彎曲60°并交錯放置成向左邊或向右邊彎曲。
當(dāng)所述部件向前運動時，舌部33按螺旋方向驅(qū)動熔化焊料流，這是由所述部件的軌道運動、由泵裝置產(chǎn)生的垂直運動以及由舌部產(chǎn)生的橫向運動三者結(jié)合形成的。因此，使用圖7的部件就產(chǎn)生由彎曲的舌部33引起的進(jìn)一步的運動。
圖8給出部件15的另一個實施例，它是由其上具有許多圓孔16的薄板組成。
根據(jù)圖8實施例使用部件15時，圖3所示的力分布圖是非常精確的，圖3b和3c中的所載元件腳部受到相同的力值。當(dāng)然在使用其上具有方形或矩形開口16的部件15時，所載元件腳部的力值稍有不同。
為了使上述方法和裝置適用于不同類型的待焊元件，本發(fā)明提供了馬達(dá)17的轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)(從而調(diào)節(jié)熔化焊料流的頂端速度)和焊料流的軌道幅度調(diào)節(jié)，通過用改錐移動所述凸輪21和25的小端部來調(diào)節(jié)所述偏心度E的值就可改變焊料流的軌道幅度。
以上所述實施例提供圓形軌道，根據(jù)本發(fā)明，使部件15按橢圓方向運動(而不是圓形運動)能夠得到與圓形運動類似的結(jié)果。
根據(jù)上文所述可以清楚地看出，根據(jù)本發(fā)明實施的方法和裝置滿足了本發(fā)明的要求，因為它們能夠消除任何位置的空氣/氣泡，並且消除由于干焊造成的焊接失敗。
權(quán)利要求
1.用于諸如印刷電路板組件波焊的方法，其中印刷電路板被熔化焊料波“浸浴”，其特征在于它發(fā)出一個焊波，該波的一部分至少由按軌道運動的熔化焊料的基本流動形成。
2.根據(jù)權(quán)利要求1的方法，其特征在于熔化焊料流頂端的速度可以調(diào)節(jié)。
3.根據(jù)權(quán)利要求1的方法，其中熔化焊料流的軌道幅度是可調(diào)的。
4.根據(jù)權(quán)利要求1的方法，其中熔化焊料流的軌道是圓形。
5.根據(jù)權(quán)利要求1的方法，其中熔化焊料流的軌道是橢圓形。
6.用于印刷電路板波焊的裝置，包括適于產(chǎn)生“浸浴”印刷電路板及其上所裝元件(11)的熔化焊料波的裝置，其特征在于它包括適合產(chǎn)生熔化焊料波的裝置，該波至少一部分由按軌道運動的熔化焊料流形成。
7.根據(jù)權(quán)利要求6的裝置，其中熔化焊料波通過泵裝置在室(6)內(nèi)產(chǎn)生，其特征在于所述適合產(chǎn)生熔化焊料流的裝置由具有開口(16)的，與第一和第二凸輪(21和25)相連接的部件15組成，並且兩個凸輪中至少一個以旋轉(zhuǎn)方向運動。
8.根據(jù)權(quán)利要求7中的裝置，其特征在于所述第一和第二凸輪(21，25)安置在室6內(nèi)，由具有開口(16)的部件(15)形成的第一連桿(23)與所述第一和第二凸輪的小端部相連接，馬達(dá)(17)和傳動裝置(18、19、20)使所述第一凸輪轉(zhuǎn)動。
9.根據(jù)權(quán)利要求8的裝置，其特征在于相對于第一連桿(23)交錯一預(yù)定角度的第二連桿(24)與所述第一和第二凸輪相連接。
10.根據(jù)權(quán)利要求9的裝置，其特征在于所述預(yù)定角度為90°左右。
11.根據(jù)權(quán)利要求7的裝置，其特征在于所述第一和第二凸輪(21，25)安置在室(6)的側(cè)邊上，具有開口(16)的部件(15)與所述第一和第二凸輪(21，25)的連桿相連接，第一凸輪的旋轉(zhuǎn)方向由馬達(dá)(17)和傳動裝置產(chǎn)生。
12.根據(jù)權(quán)利要求7的裝置，其特征在于所述第一和第二凸輪(21，25)分別安置在室(6)的前側(cè)面和后側(cè)面上，具有開口的長形部件(15)通過耦合裝置(30)與所述第一和第二凸輪(21，25)的連桿相連接，馬達(dá)(17)和傳動裝置使第一凸輪(21)轉(zhuǎn)動。
13.根據(jù)權(quán)利要求11或12的裝置，其特征在于馬達(dá)(17)通過皮帶(26)使第一和第二凸輪(21，25)在轉(zhuǎn)動方向進(jìn)動。
14.根據(jù)權(quán)利要求7的裝置，其特征在于具有開口(16)的所述部件(15)是格柵形的，格柵網(wǎng)具有預(yù)定的形狀和尺寸。
15.根據(jù)權(quán)利要求7的裝置，其特征在于具有開口(16)的所述部件(15)是凸輪(31)形的，它支承許多板件(32)，板件(32)的端部垂直于印刷電路板(10)表面并帶有按預(yù)定角度彎曲的舌部(33)。
16.根據(jù)權(quán)利要求7的裝置，其特征在于具有開口(16)的所述部件(15)是薄板形的，其上帶有許多孔。
17.根據(jù)權(quán)利要求15的裝置，其特征在于舌部(33)的高度小于它所對應(yīng)的邊，其彎曲度為60°左右，舌部交替地安置于相應(yīng)板(32)的左邊及右邊。
18.根據(jù)權(quán)利要求6的裝置，其特征在于熔化焊料流的端部速度是可變的，它取決于馬達(dá)(17)的轉(zhuǎn)速。
19.根據(jù)權(quán)利要求6或7的裝置，其特征在于熔化焊料流的軌道是可變的，它取決于所述第一和第二凸輪(21，25)的偏心度值(E)的改變。
20.根據(jù)權(quán)利要求19的裝置，其特征在于偏心度值(E)是2.5毫米左右。
全文摘要
本文涉及用于印刷電路波焊的方法和裝置，尤其涉及適于安裝在印刷電路板表面的元件的焊接。焊波或其一部分是由按軌道方向運動的熔化焊料流形成。所述焊料流可以在0°至360°之間循環(huán)的方向水平(0)地運動，使空氣/氣泡運動，從而消除元件(11)附近任何位置上的空氣/氣泡。這就避免了由于“干焊”所引起的任何焊接失敗。
文檔編號H04N5/44GK1038197SQ89103798
公開日1989年12月20日 申請日期1989年5月30日 優(yōu)先權(quán)日1988年6月2日
發(fā)明者斯考塔·羅伯特 申請人:意大利電訊股份公司