波動焊槽的製作方法

2023-07-19 00:17:06 2

專利名稱：波動焊槽的製作方法
技術領域：
本發明涉及一種使熔融焊料噴流，並使噴流的熔融焊料與印刷基板接 觸，使焊料附著在印刷基板上的波動焊槽。
背景技術：
對組裝到電視機、錄像機等家用電器中的印刷基板進行釺焊時， 一般 採用適於大量生產的流動(flow)法。所謂流動法是指通過自動釺焊裝置
進行釺焊的方法。流動法採用的自動釺焊裝置中設置有焊料塗敷器、預熱 機、波動焊槽、冷卻機等處理設備，在這些處理設備上設置有用於搬運的 傳送帶。釺焊印刷基板時，印刷基板被搬運用輸送帶固定在所述處理裝置 上，並在其上運動，同時通過焊料塗敷器塗布焊藥，通過預熱器進行預備 加熱，通過波動焊槽進行焊料的附著，通過冷卻機進行冷卻。
在印刷基板的釺焊中，各個處理裝置不能進行合理的處理時，會產生 釺焊不良。特別是在波動焊槽中，存在因焊料的氧化物(以下簡稱為"氧 化物")附著在印刷基板上而引起問題的情況。即、氧化物附著在印刷基 板上時，印刷基板自身的美觀性變差，不僅使其商品價值下降，而且當氧 化物附著在鄰接的釺焊部位之間時，會成為絕緣電阻下降和短路的原因， 導致嚴重妨礙電器產品的性能。因此，在波動焊槽中不能使氧化物附著在 印刷基板上。
在波動焊槽中進行印刷基板的釺焊時，氧化物附著在印刷基板上的原 因在於，氧化物被噴流泵吸入後，與噴流嘴噴流的熔融焊料一起產生噴流 而附著在印刷基板上。對此進行更詳細地說明的話，就是在波動焊槽中噴 流嘴噴流的熔融焊料經常保持潔淨的狀態，但此時熔融焊料與空氣中的氧 氣結合後會產生氧化物。由於氧化物的比重小於熔融焊料，會浮遊在噴流 嘴的周圍。如果氧化物僅是這樣浮遊著，其不會被下方的噴流泵吸入。這 是因為噴流泵被設置在波動焊槽的下方，且在多數波動焊槽中噴流泵的吸 入口朝下，比重輕的氧化物不會沉降到吸入口附近。然而，浮遊在熔融焊 料的液面上的氧化物被設置在下放的噴流泵吸入，這些氧化物從噴流泵出 來後會附著在印刷基板上。原因在於，在波動焊槽中，熔融焊料從噴流嘴 噴流後，落到熔融焊料中沉入底部，此時浮遊在其表面上的氧化物被巻入， 隨之沉入到下方深處，該氧化物與熔融焊料一起被噴流泵吸入後又從噴流 嘴噴流。
至今為止，提出了多種在波動焊槽中不使氧化物附著在印刷基板上的
有關波動焊槽的方案。本申請的申請人在實開平7-42324號(特許文獻l) 中提出的波動焊槽，是在噴流嘴的側面上設置槽，在與噴流泵相反的一面 上形成貯留槽，在該貯留槽和槽主體之間設置網或多孔隔板而成的。在特 許文獻1的波動焊槽中，從噴流嘴噴流的熔融焊料不下落到波動焊槽主體 的熔融焊料中，由於被溝槽盛接，氧化物不會沉入到熔融焊料中。另外， 在該波動焊槽中，使溝槽盛接的噴流的熔融焊料流入到貯留槽中，且在貯 留槽和噴流泵一側之間設有由金屬網或多孔板等形成的隔板，因此用該隔 板可以濾除氧化物。
同樣在本申請的申請人提出的實開平6-23663號(特許文獻2)中提 出的波動焊槽，是設置貯留槽並在槽主體內設置由金屬網或多孔板等構成 的隔板，同時再在貯留槽中設置網或多孔板構成的筐子而成的。在該波動 焊槽中，通過筐子和隔板對積存在貯留槽中的氧化物進行濾除，僅使熔融 焊料通過。如果被筐子濾除的氧化物積存在貯留槽中的話，還可以將筐子 取出到波動焊槽外而對氧化物進行廢棄。
另外，在實開昭58-76375號(特許文獻3)中公開的波動焊槽，其構 造為在主體中設置板狀的隔板，其上部突出到熔融焊料的液面之上，下 部呈連通狀態，對噴流嘴和噴流泵的設置空間進行劃分。特許文獻3的波 動焊槽的特徵在於，通過隔板阻止噴流嘴周圍產生的氧化物浮遊在熔融焊 料的液面上並移動到噴流泵側。
特許文獻l:實開平7-42324號公報
特許文獻2:實開平6-23663號公報
特許文獻3:實開昭58-76375號公報
在特許文獻l的波動焊槽，即在噴流嘴的側面上設置槽，在貯留槽和
槽主體之間設置由金屬網或多孔板構成的隔板的波動焊槽中，因為該隔板 阻止氧化物的移動，所以氧化物不會被吸入到噴流泵中。然而，在設置了 隔板的波動焊槽中，氧化物會附著在隔板上，產生堆積後與隔板脫離從而 被噴流泵吸入。因此必須定期去除附著在隔板上的氧化物。但隔板上的氧 化物的去除作業不僅非常費事，而且不能完全去除。即設置隔板的波動焊 槽，由於隔板被設在熔融焊料中，因此氧化物的去除必須在摸索狀態下進 行。這裡進行的氧化物去除作業，必須將長尺狀的刮刀從熔融焊料的液面 上插入，用該刮刀刮擦隔板以去除附著在隔板表面上的氧化物，但由於從 上方無法看清熔融焊料中的情況，因此難以完全去除氧化物，而且去除作 業非常危險，會出現因刮刀濺出的熔融焊料飛濺到操作者身上的情況。
另外，在特許文獻2中，在貯留槽中沉入由金屬網或多孔板製成的筐， 用筐濾除漂浮在貯留槽上的氧化物，然後將筐取出到波動焊槽的外面，將 氧化物廢棄到規定的廢棄用容器中。此時，為了去除附著在筐表面上的氧 化物，通常採用將筐在廢棄用容器上磕碰、撞擊筐子或用刮刀刮除的方法。 但由於將筐取出到外面後筐子和氧化物被冷卻，纏繞在筐的金屬網或多孔 板上的氧化物變硬，採用撞擊或刮擦的方法難以去除氧化物。另外，與特
許文獻1同樣，特許文獻2的波動焊槽中的隔板也會附著氧化物，必須定
期進行去除，因此同樣費工並伴隨危險。
再者，在特許文獻3的波動焊槽中，因為在熔融焊料的液面上設有板 狀的隔板，所以浮遊在熔融焊料液面上的氧化物被該隔板攔阻而不會向噴 流泵方向移動。然而，在該波動焊槽中波動焊槽中，熔融焊料從噴流嘴噴 流後下落時，會將位於噴流嘴周圍的氧化物巻入後沉降，然後被噴流泵吸 入。再者，在該波動焊槽中，熔融焊料的液面上積存多量的氧化物時，會 出現氧化物從波動焊槽溢出灑落到外面的情況。當氧化物從波動焊槽灑落 時，會出現燒焦自動釺焊裝置的配線或作業場地板的問題，或者灑落後飛 濺到操作者的身上而導致燒傷。
在貯留槽和槽主體之間設置由金屬網或多孔板構成的隔板時，確實能 夠通過該隔板濾除氧化物不使其移動到噴流泵一側，但氧化物會附著在隔 板上，導致去除時非常費工並伴隨危險。因此，本發明的發明人員對無需 設置隔板也能使氧化物不移動到噴流泵一側的方法進行了深入研究。結果
發現當熔融焊料從噴流嘴落下時，落下位置的熔融焊料中存在緩衝物的 話，落下的熔融焊料不會下沉到該緩衝物的下方，其結果是，即使落下的 熔融焊料中混入有氧化物，該氧化物也不會下沉，因此不會被噴流泵吸入。 從而完成本發明。

發明內容
本發明是在主體內設有噴流嘴和噴流泵的波動焊槽，其特徵在於，在 作為噴流泵的設置位置相反一側位置的主體端部上設有氧化物積存處，還 在噴流嘴的側面安裝有對噴流泵一側進行攔截的槽，而且在槽出口處的氧 化物積存處中設置多孔板，使其沒入到熔融焊料的液面下，該多孔板的一 端被旋轉自由地安裝在噴流嘴或主體上，並且在多孔板的另一端上安裝有 杆，該杆突出到瑢融焊料的液面上。
在本發明的波動焊槽中，因為在噴流嘴的側面上設有槽，從噴流嘴噴 流後的熔融焊料下落到槽中而不會直接下落到噴流嘴周圍的熔融焊料中， 所以不會出現噴流時氧化物漂浮在噴流嘴周圍的情況。因此，在本發明的 波動焊槽中，即使熔融焊料從噴流嘴噴流後強勢下落，由於下落到槽中， 不會出現在噴嘴周圍氧化物沉入到下方深處的情況，當然也不會被設在下 方的泵吸入。
另外，在本發明的波動焊槽中，因為對設置在噴流嘴的側面上的槽的 泵一側進行了攔截，混有氧化物的噴流後的熔融焊料全部流入到較泵設置 位置更遠的氧化物積存處中，在氧化物積存處，氧化物即使沉入很深也不 會被泵吸入。將氧化物積存處一側降低，使該槽具有一定的傾斜時，氧化 物便不會滯留在槽內而流入到氧化物積存處。
再者，在本發明的波動焊槽中，因為在作為氧化物積存處的熔融焊料 中設有多孔板，從槽流入氧化物積存處中的混有氧化物的熔融焊料的流入 勢能受到多孔板的緩衝而消失，結果氧化物不會沉降到較多孔板更低的下 方，也不會被泵吸入。
而且，在本發明的波動焊槽中，多孔板被旋轉自由地設置在主體或噴 流嘴上。即是氧化物附著在多孔板上，只要使多孔板在熔融焊料中沿上下 方向往復運動，就可以容易地除去附著在多孔板上的氧化物。去除的氧化
物會漂浮在烙融焊料之上，通過收集可以對其進行去除。如此，在本發明 的波動焊槽中，不僅可以容易地去除附著在多孔板上的氧化物，也不會出 現熔融焊料飛濺造成危險的情況。


圖1是對本發明的波動焊槽的一部分進行剖開後的立體圖； 圖2是在二次噴流嘴的溝槽部分進行切斷後的正面截面圖； 圖3是在氧化物積存處的部分進行切斷後的側面截面圖； 圖4是從側面截面圖看到的氧化物的流向的說明圖。 符號說明
1波動焊槽
2 主體
3 —次噴流嘴
4 二次噴流嘴 5熔融焊料 18、 19、 20 槽
21 槽出口
22 多孔板 26桿
具體實施例方式
本發明的波動焊槽中的多孔板的設置位置，即從熔融焊料的液面起的 設置位置優選為10 200mm。多孔板的設置位置到熔融焊料的液面為止的 距離小於10mm時，從槽流下的熔融焊料被多孔板反彈後產生氧化物，另 外從槽流下的熔融焊料，以具有勢能的狀態通過多孔板的孔，與氧化物一 起沉向下方而被噴流泵吸入。另一方面，當多孔板的設置位置到液面為止 的距離大於200mm時，從槽流下的熔融焊料在到達多孔板之前移動到噴 流泵一側而導致氧化物被噴流泵吸入。
另外，設在本發明的波動焊槽中的多孔板的孔徑優選為2 10mm。多 孔板的孔徑小於2mm時，氧化物容易產生附著，很快出現堵塞現象。可
是當該孔徑大於10mm時，從槽強勢流下的熔融焊料以具有勢能的狀態通 過多孔板的孔後沉入深處，氧化物也隨之深沉而被噴流泵吸入。
以下根據附圖對本發明的波動焊槽進行說明。圖1是對本發明的波動 焊槽的一部分進行剖開後的立體圖；圖2是在二次噴流嘴的溝槽部分進行 切斷後的正面截面圖；圖3是在氧化物積存處的部分進行切斷後的側面截 面圖；圖4是從側面截面圖看到的氧化物的流向的說明圖。
波動焊槽l的主體2呈無蓋箱狀，在主體內部按照未圖示的印刷基板 的前進方向(箭頭A)依次設有一次噴流嘴3和二次噴流嘴4 (也有將一 次噴流嘴和二次噴流嘴統合後簡稱為"噴流嘴"的情況)，另外在主體內 裝有熔融焊料5。裝在主體內的熔融焊料5由未圖示的電熱加熱器保持在 熔融狀態，並且被保持在規定的溫度。在一次噴流嘴3的上部貫穿設置有 多個噴出孔6…，這是為了使噴流的熔融焊料處於粗糙狀態，而使熔融焊 料進入到印刷基板的通孔和電子部件的角落部。因為從一次噴流嘴噴流的 熔融焊料呈凹凸不平的粗糙狀態，導致在釺焊部產生拉尖和橋接等不良現 象。因此，通過從二次噴流嘴噴流的穩定的熔融焊料對這些釺焊不良進行 修正。二次噴流嘴4的噴流口寬，在該噴流口上安裝有前形成器(front former) 7，該前形成器7朝向印刷基板的進入側彎曲，在印刷基板的退出 側上安裝有形成寬平面的後前形成器(rear former) 8，所以從這裡流出的 熔融焊料呈平穩的狀態，對一次噴流嘴的釺焊中產生的拉尖和橋接進行修 正。另外，在一次噴流嘴3和二次噴流嘴4的兩端，安裝有不使從噴流嘴 噴流的熔融焊料向橫向流出的側板9、 10、 11。
一次噴流嘴3和二次噴流嘴4分別被安裝在導管12、 13的上部。在 這些導管12、 13的端部上設有噴流泵14，在成為噴流泵的下部位置的導 管13上貫穿設置有吸入口 15。在噴流泵14的上部中央固定有軸16，該 軸貫通導管12、 13的頂面，其上部突出到熔融焊料5的液面上。在軸16 的上端安裝有未圖示的滑輪，該滑輪與未圖示的電動機聯動，主體2的設 有噴流泵14的一側和作為相反一側的部分形成氧化物積存處17。
在一次噴流嘴3的兩側安裝有槽18、 19，在二次噴流嘴4的兩側安裝 有槽19、 20。槽19為一次噴流嘴3和二次噴流嘴4共通的槽。這些槽傾 斜，該傾斜向著氧化物積存處17的方向變低，傾斜的高端部被側板ll攔截。這些槽18、 19、 20的出口21…位於氧化物積存處17中。
在氧化物積存處17中，在較槽18、 19、 20的出口 21…更下方的熔融 焊料中旋轉自由地設置有多孔板22。該多孔板上貫穿設置有多個孔23…。 多孔板22的設置狀態是在多孔板的一端上固定圓棒24，該圓棒被旋轉自 由地安裝在保持片25、 25上，該保持片25、 25被固定在主體2的內側側 壁上。另外，在多孔板22的另一端上垂直設置有杆26。杆26的上部在較 主體2更上方的位置向主體2的外部方向屈曲，朝箭頭方向扳起時，多孔 板22向圖3的點劃線方向旋轉。
其次，對上述構成的波動焊槽中的熔融焊料的噴流狀態進行說明。使 未圖示的電動機驅動時，與該電動機聯動的軸16產生旋轉，固定該軸的 噴流泵14也隨之產生旋轉。於是噴流泵14通過導管13的吸入口 15將位 於導管13下部的熔融焊料5吸入到導管內，沿圖2箭頭所示方向送入到 導管13的深處。被送入到導管13深處的熔融焊料變為向上方流動，通過 設在導管13上部的噴流嘴3、 4進行噴流。此時雖未圖示，但因為在一次 噴流嘴3中多個噴出孔6…噴出熔融焊料，形成凹凸不平的粗糙的噴流， 在二次噴流嘴中，由於噴流口寬而形成平穩的噴流。從噴流嘴噴出的熔融 焊料，與空氣接觸後可以形成氧化物，混入到噴流後的熔融焊料中。
因為在噴流嘴的側面上安裝有槽18、 19、 20，所以從噴流嘴噴出的熔 融焊料下落到這些槽中，沿著槽的傾斜流入氧化物積存處17。流入氧化物 積存處17的混入氧化物的熔融焊料，以從溝槽18、 19、 20流下的勢能沉 入氧化物積存處的熔融焊料中。然而，由於在氧化物積存處17的中間位 置設有多孔板22，所以沉向下方的熔融焊料被該多孔板緩衝後失去勢能。 於是熔融焊料沉向下方的勢能消失，混入到熔融焊料中的比重輕的氧化物 向上方浮起。因此，從槽流入氧化物積存處的熔融焊料，氧化物浮起到上 方，只有熔融焊料通過多孔板22的多個孔23…流動到導管13的下部，經 導管的吸入口 15被吸入到導管內。此時在多孔板中，在緩衝沉向下方的 熔融焊料的勢能同時，對氧化物進行濾除。氧化物不能混入到被吸入到導 管13內的熔融焊料中，當然從噴流嘴噴出的熔融焊料中也不會混入氧化 物，所以與噴流的熔融焊料接觸進行釺焊的印刷基板上不會附著氧化物。
如此，混有氧化物的熔融焊料被多孔板22緩衝，並且氧化物被多孔
板22的多個孔23濾除，因此波動焊槽長時間運轉時，如圖4所示，氧化 物27附著在多孔板22上形成堆積。當氧化物大量堆積在多孔板22上時， 不僅會堵塞多孔板22的孔23…而妨礙熔融焊料的通過，而且還會導致氧 化物與熔融焊料一起流嚮導管13的下方後被從吸入口 15吸入到導管內。 因此，在波動焊槽中必須定期去除附著在多孔板22上的氧化物。去 除附著在多孔板上的氧化物時，如圖3的箭頭X所示，上下運動杆26。 於是多孔板22如圖3的一點虛線那樣一端大幅上下運動，附著在多孔板 上的氧化物被熔融焊料擦劃，從多孔板上脫離後浮向上方。浮到上方的氧 化物，用柄勺或網等撈取後扔到規定的廢棄容器中。在氧化物去除作業中， 上下移動多孔板的一端時，應使其在熔融焊料中移動，不能使其露出到液 面的上方。因為多孔板露出到熔融焊料的上方的話，落下多孔板時熔融焊 料有飛濺的危險。
作為本發明的波動焊槽，在距離氧化物積存處的熔融焊料液面105mm 的位置上設置多孔板，該多孔板上貫穿設置有多個直徑為3mm的孔，另 外，在噴流嘴的兩側設置具有2度傾斜角的溝槽。還有在主體內投入較現 有的Pb-Sn焊料氧化更激烈的Sn-3Ag-0.5Cu的無鉛焊料，對印刷基板進行 釺焊。另外在釺焊作業中，每個4小時上下運動安裝在多孔板上的杆，去 除附著在多孔板上的氧化物。結果在本發明的波動焯槽進行的釺焊作業 中，附著氧化物的印刷基板為零。另一方面，在沒有設置槽和多孔板的現 有的波動焊槽中，進行與上述相同的釺焊作業，結果發現多個附著氧化物 的印刷基板。
現有的用于波動焊槽的焊料為錫鉛合金，但鉛的使用已經受到限制， 近來一般釆用以錫為主成分的無鉛焊料。可是無鉛焊料中的主成分錫容易 氧化，且熔點高，因此產生的氧化物比現有的錫鉛合金還多。由於在本發 明的波動焊槽中，根本不會從噴流嘴中流出氧化物，因此使用無鉛焊料時， 會產生極優的效果。
權利要求
1.一種波動焊槽，其在主體內設有噴流嘴和噴流泵，其特徵在於，在成為與噴流泵的設置位置相反側的位置的主體端部設有氧化物積存處，還在噴流嘴的側面安裝有對噴流泵側進行攔截的槽，而且在氧化物積存處設置多孔板，使該多孔板沉入到熔融焊料的液面下，該多孔板的一端被旋轉自由地安裝在噴流嘴或主體上，並且在多孔板的另一端安裝有杆，該杆突出到熔融焊料的液面上。
2. 根據權利要求1所述的波動焊槽，其特徵在於，所述槽具有將氧 化物積存處側降低的傾斜。
3. 根據權利要求1所述的波動焊槽，其特徵在於，所述多孔板被設 置在距熔融焊料的液面10 200mm的位置上。
4. 根據權利要求1所述的波動焊槽，其特徵在於，所述多孔板的孔 徑為2 10mm。
全文摘要
現有的波動焊槽，是混有氧化物的熔融焊料被從導管的吸入口吸入到導管內，再經噴流嘴噴出後附著在印刷基板上。本發明的波動焊槽是在與泵設置側相反一側上設置氧化物積存處，在噴流嘴的側面上安裝槽，用該槽攔截泵側。而且，在氧化物積存處的中間位置旋轉自由地設有多孔板，該多孔板上貫穿設置多個孔。
文檔編號H05K3/34GK101176393SQ200680016730
公開日2008年5月7日 申請日期2006年3月13日 優先權日2005年4月6日
發明者小澤聰, 禪三津夫 申請人:千住金屬工業株式會社