波峰焊焊錫噴口裝置和波峰焊焊接系統的製作方法
2023-06-18 07:40:51
專利名稱：波峰焊焊錫噴口裝置和波峰焊焊接系統的製作方法
技術領域：
本發明涉及一種波峰焊焊錫噴口裝置，特別涉及一種無鉛波峰焊接設備的焊錫噴
口裝置。本發明還涉及一種波峰焊焊接系統。
背景技術：
漏焊、半焊和連焊等現象是波峰焊接過程中最常見的焊接缺陷，其影響因素是多
方面的，例如助焊劑比例、預熱及焊接溫度、焊接速度、波峰爐以及線路板設計等等。其中，
助焊劑比例、預熱及焊接溫度、焊接速度等直接可觀測的參數經過多次試驗之後基本可以
確定下來，已經接近比較高的水平。其次線路板設計的合理性也非常重要，如果焊盤間距過
密或焊點排列順序不合理，會很容易造成漏焊、半焊或連焊缺陷。然而隨著電子產品的小型
化發展趨勢，焊盤間距及管腳距離會越來越密集，改進設計的餘地也隨之越來越小。因此，
解決焊接缺陷的關鍵因素逐漸集中到對焊接設備，也就是波峰爐的改進上來。 根據現有技術可知，焊接噴口是波峰爐中影響焊接質量的重要因素，好的焊錫噴
口可以保證獲得優良的焊接質量。其中，噴口細微的錫流動方向、噴出方向和噴出力度、速
度和浸沒深度等對焊接時的潤溼程度和表面張力具有重要影響，這都是有可能造成焊接缺
陷的重要因素。同時由於噴口導致的焊錫噴出的力度、角度、速度等問題，當焊錫與線路板
作用時導致相互潤溼不良、作用不夠，從而也可能產生漏焊、虛焊和長期潛伏等問題。因此，
各廠家和工藝員對波峰焊接的缺陷越來越集中到波峰焊接噴口的熱力學作用上來。 普通的噴口裝置中設有噴嘴，通過該噴嘴可將焊錫噴出，形成錫流。線路板在通過
錫流上方時，其底面與錫流接觸，從而進行焊接。之後，錫流落入用於容納焊錫的焊錫槽中，
與線路板脫離，完成焊接過程。這種方法在波峰焊機問世之初即已使用，雖然具有焊接穩定
的優點，但其可控性較差，不能精確控制焊接時間及焊接過程中焊錫波峰的穩定性，因此只
有最有經驗的老工藝員才能比較精確地對其進行控制。而對於不太有經驗的操作者來說，
則不太容易控制，致使焊接出的線路板容易出現半焊、漏焊或連焊的缺陷，無法保證焊接質
量。因此對於現如今量化管理、簡易化及精準化管理的發展趨勢而言，這種噴口越來越不能
滿足要求，因此必須進行改進。 為了解決連焊的問題，例如申請號為200610092658. 5的中國發明專利"波峰焊錫 槽噴嘴及波峰焊接方法"中，設置了與線路板的邊緣呈不平行的脫錫終止邊。但是這種方法 由於元器件管腳沒有同時脫錫，導致各焊點焊錫時間不均勻，因而產生焊接質量不一致的 缺陷。雖然連焊的可能性小了，但是其他問題增多了，如漏焊、半焊等。
還有一種例如申請號為03823359. 2的中國發明專利"用于波峰焊的選擇性氣刀" 中採用的熱風刀技術。這種方法不僅設備複雜、造價昂貴，而且由於氣刀的強力幹擾，也會 影響焊接的可靠性。另外，如專利號為ZL200520057252. 4的中國實用新型專利"減少波峰 焊焊接連錫的裝置"中採用的擾流件，同樣存在由於幹擾力度過大而導致半焊或漏焊等不 良現象的出現。
發明內容
本發明的目的在於提供一種不易產生半焊或漏焊等焊接缺陷、能夠保證焊接質量 的波峰焊焊錫噴口裝置。 為實現上述目的，本發明提供一種波峰焊焊錫噴口裝置，包括用於噴出錫流的噴 嘴，在該噴嘴的一側設有葉輪。 在本裝置中加裝有葉輪，該葉輪的轉動可以帶動向前錫流繼續爬升並加快速度。 提升向前錫流的高度和速度可以保證錫流與線路板充分接觸以及焊接時間，因此不僅可以 對焊接時間進行調節以適應不同的生產情況，而且還可以避免產生漏焊和半焊的缺陷，確 保了焊接質量，使焊接過程更加穩定。 根據上述本發明的波峰焊焊錫噴口裝置，其中所述葉輪為貫流葉輪。 採用貫流葉輪可以使向前錫流的速度分配均勻，有利於穩定焊接。 根據上述本發明的波峰焊焊錫噴口裝置，其中葉輪上的葉片與軸線呈O。 60°角。 帶有一定角度的葉片在旋轉時可以帶動焊錫流方向發生改變，使得線路板上的焊 接管腳均能夠以一定的角度，例如O。到60°角與向前錫流脫錫，因此可以防止發生連焊 缺陷。 根據上述本發明的波峰焊焊錫噴口裝置，其中葉輪上的葉片與軸線之間的夾角優 選20° 。 採用20°的夾角可以更好地在保證焊接質量的前提下不易產生連焊。 根據上述本發明的波峰焊焊錫噴口裝置，其中所述葉輪由步進電機驅動。 採用精度高的步進電機控制葉輪，可以對葉輪轉速進行精確控制。 根據上述本發明的波峰焊焊錫噴口裝置，還包括設置在所述葉輪的遠離噴嘴一側
的前高擋板，所述前高擋板高於所述噴嘴。 葉輪的轉運可以提供升力，使向前錫流具有繼續向前上方攀升的動作。當其遇到
更高的前高擋板時，由於該前高擋板阻擋以及葉輪提供的向前動力，使得向前錫流具有向
上的流動動作。這樣可以提升該向前錫流向上的高度，增加了噴嘴兩側上方前後錫流的寬
度和高度差。由於向前錫流更高，所以可以在不改變線路板運動速度的情況下，儘量延長吃
錫時間，由此解決了因焊錫時間由生產節奏控制而無法滿足吃錫時間的問題。 根據上述本發明的波峰焊焊錫噴口裝置，還包括設置在所述噴嘴的遠離葉輪一側
的後擋板，所述後擋板高於所述噴嘴且低於所述前高擋板。 設置後擋板，可以減緩向後錫流速度下降和向後的趨勢，同時使錫流積聚在該後 擋板與噴嘴之間，這樣有利於減緩向後錫流的單位時間流量，由此變相提升了向前錫流的 速度和單位時間流量，進一步延長了吃錫時間，保證了焊接質量。 根據上述本發明的波峰焊焊錫噴口裝置，還包括設置在所述前高擋板的遠離葉輪 一側的前低擋板，所述前低擋板低於所述前高擋板。 由於設置了前低擋板，向前錫流在越過前高擋板之後會落入前高擋板和前低擋板 之間，所以在前高擋板和前低擋板會充滿焊錫流體，這樣可以為該向前錫流提供一個保持 高度緩降的託力，從而保證了錫流的穩定性，進一步保證了焊接質量。 根據上述本發明的波峰焊焊錫噴口裝置，還包括設置在所述後擋板、前高擋板和前低擋板兩端的兩側擋板。 採用兩側擋板並且將後擋板、前高檔板和前低擋板連接起來，可以進一步提升從 噴嘴噴出的向前的錫流的高度，進一步保證了焊接質量。並且由於四個擋板將噴口裝置圍 住，這樣雖然錫槽內充滿熔融焊錫，也可以保持噴口裝置的外形，同時不影響噴口工作。
本發明還提供了一種波峰焊焊接系統，包括用於容納熔融焊錫的錫槽、設置在所 述錫槽內的噴口裝置以及設置在所述噴口裝置上方的線路板運輸軌道，其中所述噴口裝置 包括用於噴出錫流的噴嘴，所述噴口裝置還包括設置在所述噴嘴一側的葉輪，所述葉輪沿 所述線路板運輸軌道的運動方向設置在所述噴嘴的前側，並且所述葉輪上的葉片與線路板 運輸軌道的運動方向之間為大於30。的銳角。 在錫槽內加裝葉輪，其轉動可以帶動向前錫流繼續爬升並加快速度，提升了線路 板上元器件管腳與錫流的接觸時間，因此使得該波峰焊焊接系統不僅可以對焊接時間進行 調節以適應不同的生產情況，而且還可以避免產生漏焊和半焊的缺陷。並且由於葉片與線 路板的運動方向之間具有一定角度，使得向前錫流與線路板運動方向呈一定角度，這使線 路板上的每個元器件管腳均能夠以一定的角度脫錫，從而不易產生連焊現象，確保了焊接 質量，使焊接過程更加穩定。 根據本發明的波峰焊焊接系統，其中所述噴口裝置還包括步進電機、後擋板、前高 擋板、前低擋板和兩側擋板，並且所述葉輪為貫流葉輪；所述步進電機與所述葉輪電連接， 所述後擋板、前高擋板和前抵擋板的兩端通過兩側擋板連接；所述後擋板、噴嘴、葉輪、前高 擋板和前低擋板沿線路板運輸軌道的運動方向依次設置。 採用貫流葉輪可以使向前錫流的速度分配均勻，有利於穩定焊接。而由步進電機 控制該葉輪，可以對葉輪轉速進行精確控制。採用上述結構的波峰焊焊接系統可以進一步 保證焊接質量，並且焊接過程更加穩定。
圖1表示本發明的無鉛波峰焊焊接系統的結構簡圖； 圖2表示本發明的無鉛波峰焊焊接系統的剖視圖； 圖3表示使用本發明的無鉛波峰焊焊接系統進行焊接的俯視圖； 圖4表示使用本發明的無鉛波峰焊焊接系統進行焊接時焊錫流流向的示意圖； 圖5-圖7表示葉輪上的葉片的幾種不同形狀。
具體實施例方式
下面結合附圖對本發明的最佳實施方式進行具體說明。 圖1表示本發明的無鉛波峰焊焊接系統的結構簡圖，圖2表示本發明的無鉛波峰 焊焊接系統的剖視圖。 如圖1、圖2所示，本發明的無鉛波峰焊焊接系統具有錫槽17，用於容納熔融焊錫 14 ;噴口裝置l，設置在錫槽17內；線路板運輸軌道12，設置在噴口裝置1的上方並且沿斜 上方運動；以及噴口底部機構6，用於驅動噴口裝置1。其中，所述線路板運輸軌道12可以 使待波峰焊的線路板(圖1中未示出)在錫槽17之上向斜上方(圖中X向)運動，並最終 離開錫槽17正上方，從而完成焊接。為了便於描述，這裡將線路板進入錫槽17正上方時的位置定義為後，並且將線路板離開錫槽17正上方時的位置定義為前，那麼所述線路板運輸 軌道12即在錫槽17的上方向斜前上方(X向)運動。 如圖l所示，在本優選實施方式中，噴口裝置1的中間為噴嘴4，用於將熔融焊錫 14噴出形成向後錫流3和向前錫流11。該噴嘴4為長條形狀，並且與線路板運輸軌道12 垂直設置。在噴嘴4的底部連接有用於使噴嘴4噴出錫流的噴口底部機構6。在噴嘴4的 後側設有平行於噴嘴4、並且比噴嘴4略高的後擋板2，在噴嘴4的前側設有同樣平行於噴 嘴4，但比噴嘴4略低的葉輪8。葉輪8由設置在錫槽17外側的步進電機7驅動，該步進電 機7通過傳動機構16與葉輪8機械連接。在葉輪8的前側平行設置有比後擋板2、噴嘴4 和葉輪8都高的前高擋板9，在前高擋板9的前側還設有平行於前高擋板9且比前高擋板9 低的前低擋板10。後擋板2、前高擋板9和前低擋板10的兩端由兩側擋板5連接。噴嘴4 和葉輪8的軸向長度比後擋板2、前高檔板9和前低擋板10略短，使得該葉輪8可以在由 後擋板2、前高檔板9和兩側擋板5構成的空間內無障礙地轉動。由於後擋板2、前高擋板 9以及兩側擋板5將噴嘴4和葉輪8圍住，這樣雖然錫槽17內充滿熔融焊錫14，也可以保 持噴嘴4和葉輪8的外形，同時不影響噴嘴4和葉輪8工作。 用於驅動葉輪8的動力源為步進電機7。該步進電機7可以採用高精度步進電機， 以便實現更精確的控制。當然也可以採用其他類型的動力源，如能夠保證啟動穩定、速度均 衡的直流電機。 如圖2所示，藉助於噴口底部機構6，使噴嘴4將容納在錫槽17中的熔融焊錫14 噴出，形成向前錫流11和向後錫流3。向前錫流11的流向與線路板運輸軌道12的運動方 向相同(圖中所示為X向)，而向後錫流3的流向與線路板運輸軌道12的運動方向相反。
向後錫流3遇到後擋板2之後，速度下降的趨勢和向後的趨勢減慢，並聚積在後擋 板2和噴嘴4構成的空間內，這有利於提升向前錫流11向前的速度和流量。
而向前錫流11沿線路板運輸軌道12前進的方向繼續向前，並在葉輪8的帶動下， 高度和向前的速度都得到了提升，此時遇到了高度合適的前高檔板9。因該前高擋板9對 向前錫流11產生了阻擋，同時由於葉輪8也為該向前錫流11提供了一個向上的動力，所以 提升了該向前錫流ll向上的高度，使得向前錫流11高於向後錫流3。因為線路板運輸軌 道12正是與錫槽17保持一定角度向斜上方運動的，這樣當焊接時，由於向前錫流11比向 後錫流3高，所以可以在不改變焊接速度的前提下，儘量保證焊接時間。現有技術中一般由 於生產節奏速度的加快，而無法保證焊接時間，最終導致無法保證焊接質量。而本發明提供 的焊接系統即可解決該問題。 向前錫流11流過前高擋板9之後，因被前低擋板10阻擋而落入前高擋板9和前 低擋板10構成的空間內。這樣由於前高檔板9和前低擋板10之間充滿了錫流，所以可以 給向前錫流11 一個保持高度緩降的託力，保證了錫流的穩定性。 圖3表示使用本發明的無鉛波峰焊焊接系統進行焊接的俯視圖，圖4表示使用本 發明的無鉛波峰焊焊接系統進行焊接時向前錫流11流向的示意圖。圖中X表示線路板13 的運動方向，Y表示葉輪8的軸線8c所在方向，M表示向前錫流11的運動速度。e表示葉 輪8上的葉片8a與Y向之間的夾角，13表示葉片8a與X向之間的夾角，a表示向前錫流 11與X向之間的夾角。線路板13隨著線路板運輸軌道12向前(X向)運動，其底面可以與 向前錫流11接觸，從而可以將元器件管腳15焊接在該線路板13上。
如圖3、圖4所示，因為線路板13運行的方向(即X向)與葉輪8的軸線8c所在 方向(即Y向)垂直，S卩e+p =90° ，同時向前錫流ll的運動速度M垂直於葉片8a所在 的平面，即a+p二90。，所以a二e。因此，向前錫流11的運動速度M與線路板13的 運動方向(即X向)之間的夾角等於e。也就是說，當向前錫流11經過葉輪8後，在線路 板13所在的平面內同時具有與線路板13同向(X向)的水平分速度M1，以及與線路板13 垂直(Y向)的垂直分速度M2。因為線路板13上元器件管腳15的排列方向一般與運動方 向(X向)垂直(即Y向)，所以每一個元器件管腳15均能夠以a角(即e )與向前錫流 11脫錫，從而使兩相鄰管腳15、15之間不易形成連焊。同時由於葉輪8可以提升向前錫流 11向前時的高度和速度，所以可以保證管腳每個管腳15的焊錫時間，從而也保證了焊接質 量，使之不易產生漏焊或半焊。 在本實施例中，葉輪8上的多個葉片8a彼此平行，與軸線8c之間的夾角9均為 20° ，並且待焊接的線路板13上的元器件管腳15的排列方向與該線路板13的運動方向垂直。 此外，在本實施例中，葉輪8選用的是貫流葉輪，類似於空調內機中的貫流風扇。 也可以採用其他類型的葉輪，只要能夠提升向前錫流11的速度和高度即可。
此外，根據本發明的無鉛波峰焊焊錫噴口裝置中，葉輪8上的葉片8a與軸線之間 的夾角9並不限於本實施例中所示的20。。既可以比20°小，如圖5所示的e =10° ;
也可以比20。大，如圖6所示的e =30° ;甚至於可以是e =0° ，只是在這種情況下比 較容易產生連焊現象而已。不過為了能夠達到最好效果，優選e =0° 60° 。並且葉輪
8的軸線8c也不是必須垂直於線路板13的運動方向X，只要葉輪8上的葉片8a與線路板 13的運動方向X之間具有一定角度13 ，從而使向前錫流11能夠以一定角度a脫錫即可。 P優選為大於30。的銳角。 此外，根據本發明的無鉛波峰焊焊錫噴口裝置中，葉輪8上的葉片8a的形狀也不 限於本實施例中相互平行的形狀，多個葉片8a之間也可以具有一定角度。如圖7所示的三 個葉片中，葉片8al的角度e 1 = 20° ，葉片8a2的角度92 = 50° ，而葉片8a3的角度 93 = 35° 。當然也可以是其他形狀，只要該葉輪8可以改變向前錫流11的方向即可。
此外，本發明中的葉輪8與噴嘴4之間的距離、該葉輪8的上下位置均可以根據所 用焊接設備的具體情況進行調節。葉輪8上的葉片8a也可以做成可拆卸式的，以便於更換。
由於葉輪8工作在高溫情況下，同時避免腐蝕，所以需要由高熔點且耐腐蝕的材 料製成，如不鏽鋼材料，或者鑄鐵內芯外鍍一層高溫防腐蝕材料如陶瓷等。
另外，根據本發明的波峰焊焊接系統也適用於有鉛波峰焊焊接系統，而不限於本具體實施方式
中的無鉛波峰焊焊接系統。
權利要求
一種波峰焊焊錫噴口裝置(1)，包括用於噴出錫流的噴嘴(4)，其特徵在於，在該噴嘴(4)的一側設有葉輪(8)。
2. 根據權利要求l所述的波峰焊焊錫噴口裝置(l)，其特徵在於，所述葉輪(8)為貫流 葉輪。
3. 根據權利要求1或2所述的波峰焊焊錫噴口裝置(l)，其特徵在於，所述葉輪(8)上 的葉片(8a)與軸線(8c)呈0° 60°角。
4. 根據權利要求3所述的波峰焊焊錫噴口裝置(1)，其特徵在於，所述夾角為20。。
5. 根據權利要求1或2所述的波峰焊焊錫噴口裝置(l)，其特徵在於，所述葉輪(8)由 步進電機(7)驅動。
6. 根據權利要求1或2所述的波峰焊焊錫噴口裝置(l)，其特徵在於，還包括設置在所 述葉輪(8)的遠離噴嘴(4) 一側的前高擋板(9)，所述前高擋板(9)高於所述噴嘴(4)。
7. 根據權利要求6所述的波峰焊焊錫噴口裝置(l)，其特徵在於，還包括設置在所述噴 嘴(4)的遠離葉輪(8) —側的後擋板(2)，所述後擋板(2)高於所述噴嘴(4)且低於所述前 高擋板(9)。
8. 根據權利要求7所述的波峰焊焊錫噴口裝置(l)，其特徵在於，還包括設置在所述前 高擋板(9)的遠離葉輪(8) —側的前低擋板(IO)，所述前低擋板(10)低於所述前高擋板 (9)。
9. 根據權利要求8所述的波峰焊焊錫噴口裝置(l)，其特徵在於，還包括設置在所述後 擋板(2)、前高擋板(9)和前低擋板(10)兩端的兩側擋板(5)。
10. —種波峰焊焊接系統，包括用於容納熔融焊錫的錫槽(17)、設置在所述錫槽(17) 內的噴口裝置(1)以及設置在所述噴口裝置(1)上方的線路板運輸軌道(12)，其中所述噴 口裝置(1)包括用於噴出錫流的噴嘴(4)，其特徵在於，所述噴口裝置(1)還包括設置在所 述噴嘴(4) 一側的葉輪(8)，所述葉輪(8)沿所述線路板運輸軌道(12)的運動方向設置在 所述噴嘴(4)的前側，並且所述葉輪(8)上的葉片(8a)與線路板運輸軌道(12)的運動方 向之間為大於30。的銳角。
11. 根據權利要求10所述的波峰焊焊接系統，其特徵在於，所述噴口裝置(1)還包括步 進電機(7)、後擋板(2)、前高擋板(9)、前低擋板(10)和兩側擋板(5)，並且所述葉輪(8)為 貫流葉輪；其中，所述步進電機(7)與所述葉輪(8)電連接，所述後擋板(2)、前高擋板(9) 和前抵擋板(10)的兩端通過兩側擋板(5)連接；所述後擋板(2)、噴嘴(4)、葉輪(S)、前高 擋板(9)和前低擋板(10)沿線路板運輸軌道(12)的運動方向依次設置。
全文摘要
本發明提供一種波峰焊焊錫噴口裝置，包括用於噴出錫流的噴嘴，在該噴嘴的一側設有葉輪。本發明還提供一種波峰焊焊接系統，包括用於容納熔融焊錫的錫槽、設置在所述錫槽內的噴口裝置以及設置在所述噴口裝置上方的線路板運輸軌道，其中所述噴口裝置包括用於噴出錫流的噴嘴，所述噴口裝置還包括設置在所述噴嘴一側的葉輪，所述葉輪沿所述線路板運輸軌道的運動方向設置在所述噴嘴的前側，並且所述葉輪上的葉片與線路板運輸軌道的運動方向之間為銳角。本發明不僅可以對焊接時間進行調節以適應不同的生產情況，而且還可以避免產生漏焊、半焊和連焊的缺陷，確保了焊接質量，使焊接過程更加穩定。
文檔編號B23K3/06GK101780575SQ20091000125
公開日2010年7月21日 申請日期2009年1月16日 優先權日2009年1月16日
發明者劉振宇, 尹鳳福, 張西華, 徐長軍, 王峰, 王海龍 申請人:海爾集團公司;海爾集團技術研發中心