印刷基板的焊接方法和射流焊料槽的製作方法
2023-07-26 13:52:11
專利名稱：印刷基板的焊接方法和射流焊料槽的製作方法
技術領域：
本發明涉及使印刷基板與射流噴嘴射出的熔融焊料接觸並進行焊接的方法以及噴射熔融焊料的射流焊料槽。
一般廣泛應用於家用電器產品的印刷基板，在焊接時，從印刷基板表面的孔插入分立部件的引線，在背面將凸出的引線和印刷基板的接合區焊接起來。另外，在小型通信設備中，由於必須高效的裝載電子零件，所以將分立部件裝載與印刷基板的表面上，在將表面實裝部件進行實裝到印刷基板的背面上的所謂「混裝」的狀態下進行焊接。並且，在大型電子設備中，為了不僅要對電子零件進行高效的實裝而且還要減小印刷基板的使用面積，因此採用了將多塊印刷基板重合的層迭基板，在這種層迭基板中，不僅需要將印刷基板和電子零件焊接起來，而且為了使各印刷基板之間取得電導通，要在貫穿整個印刷基板的通孔中浸入焊料進行焊接。
在印刷基板和分立部件的焊接中，在焊料浸潤印刷基板的全部結合區的同時，附著到分立部件的引線上的焊料必須以描繪出雙曲線的方式平穩擴散狀附著。並且，對於混裝中的表面實裝電子零件和印刷基板的結合區的焊接，由於焊接部構成直角的角部，所以必須將焊料完全浸入到該角部，並且焊料也必須完全浸入到層迭基板的通孔內，必須在整個印刷基板間形成導通。
現有的射流焊料槽是設置了具有一種擾動波裝置(荒波手段)的一次射流噴嘴的射流焊料槽。有關這種擾動波裝置，焊接裝置的廠商推薦採用具有通用性的射流噴嘴，既可以適用於所有印刷基板的射流噴嘴。但是，焊接裝置廠商推薦的射流噴嘴實際上並不是通用的，既有適用於對分立部件和印刷基板進行焊接的射流噴嘴，也有適用於混裝基板焊接的射流噴嘴，並且還有適用於對貫穿設置在層迭基板上的通孔進行焊接射流噴嘴。
並且，現有的射流焊料槽，在管道的端部上設置有射流泵，在另一端上形成管道出口，在該管道出口上設置有一次射流噴嘴(以下稱射流噴嘴)。這種現有的射流焊料槽的射流噴嘴其結構為在上部設置擾動波裝置，而在下部固定整流板。
在利用焊接裝置廠商推薦的一種射流噴嘴，進行分立零件和印刷基板的焊接和混裝基板的焊接、以及層迭基板的焊接等各種印刷基板的焊接的情況下，即使碰巧採用了適於該射流噴嘴的印刷基板而沒有產生不良的焊接，但是對於不適用於射流噴嘴的印刷基板多數會發生不良焊接。為此，在射流噴嘴即使適用於分立部件的焊接，但不適於通孔的焊接和混裝基板的焊接的情況下，就會引起焊料不能充分浸入到通孔中，或不能浸入到表面實裝部件的角部中等焊接不良的問題。
並且，現有的射流焊料槽在射流噴嘴的維修和清理中存在需要花費大量時間，或伴有一定的危險。即，對於射流焊料槽，當長時間使用時，焊料的氧化物最終會附著到整流板和噴嘴的壁面上。當該氧化物在焊接印刷基板的時候被剝落時，與射流的熔融焊料一起流動，在氧化物跨接於印刷基板的接合區之間的狀態下，會附著於其上並造成短路，或使外觀變差而有損商品的價值。因此，這種射流焊接槽，必須定期將射流噴嘴從管道上取下並對附著到整流板和噴嘴壁面上的氧化物進行清理。而且，由於現有的射流焊接槽的擾動波裝置和噴嘴主體以及整流板是形成一體的，因此整體體積大且重量重。並且，由於現有的射流焊料槽其射流噴嘴的絕大部分呈潛入於熔融的焊料中的狀態，所以不但將射流噴嘴從高溫的熔融焊料中取出需要花費大量的時間，而且在取出的過程中伴隨有使掉落下來的熔融焊料被濺起的危險。
本發明著眼於在射流焊料槽的擾動波裝置中有很多種類，這些擾動波裝置若適合於印刷基板則不會產生焊接不良，而且若將射流噴嘴分割開，則各個被分割的部分變小且重量變輕，當為了維修和清理而從熔融焊料中取出時，不會費時和不伴有危險，從而實現了本發明。
本發明的第一發明為一種印刷基板的焊接方法，在將印刷基板的整個背面與從一次射流噴嘴噴出的擾動狀態的熔融焊料接觸之後，使其與從二次射流噴嘴射出的穩定的熔融焊料接觸，來進行焊接，其特徵是，在與一次射流噴嘴射出的擾動熔融焊料接觸並進行焊接時，選擇可獲得最適於該印刷基板的焊接的擾動波(荒波)的結構的一次射流噴嘴並進行焊接。
而且，本發明的第二個發明為一種射流焊料槽，該射流焊料槽具有射出擾動狀態的熔融焊料的一次射流噴嘴和射出穩定狀態的熔融焊料的二次射流噴嘴，其特徵是，一次射流噴嘴由基部和造波部構成，在基部的下部設置有穿設了多個孔的整流板，同時，在造波部中設置有擾動熔融焊料的裝置，而且基部連接於管道上，造波部連接於基部上。
本發明的焊接方法中，對於分立部件和印刷基板的焊接，適於例如穿設有多個孔的穿孔板式的擾動波裝置。該穿孔板當熔融焊劑通過多個孔時，在穿孔板上形成多個熔融焊劑的凸起，由於該凸起不穩定，因此焊料呈雙曲線狀附著在分立部件和印刷基板的接合區之間。
並且，作為最適合於表面實裝部件和印刷基板的焊接的擾動波裝置，例如是在狹縫狀射流噴嘴出口處自由擺動地設置有圓棒的擾動波裝置。設置有圓棒的射流噴嘴，由於利用圓棒的擺動使射出的熔融焊料形狀呈非常擾動的狀態，所以即使是對於利用一般的擾動波裝置形成的難以進入的表面實裝部件的直角的角部，熔融焊劑也可很容易地進入。
而且，所謂最適合於層迭基板焊接的擾動波裝置，是例如熔融焊料從細狹縫狀的射流噴嘴的出口強勢流出的所謂「噴射射流」。噴射射流由於具有強勢，所以即使在長的通孔中，熔融焊料也可進入。
圖10是對圖4的射流噴嘴的射流狀態的說明圖。
首先，說明本發明的射料焊料槽。如圖1所示，射料焊料槽的主體1為箱形，在內部裝入有焊料S。在主體1的內部或外部安裝有圖中未示出的加熱器，該加熱器在使焊料S熔融的同時，保持一定的溫度。並且，在主體1的內部設置有一次射流噴嘴2和二次噴流射嘴3。這些一次射流噴嘴和二次射流噴嘴與管道4、4連接。在管道4、4的另一端設置有圖中未示出的泵，由該泵壓送的熔融焊料流動到管道內，並從與管道連接的一次射流噴嘴和二次射流噴嘴射出。熔融焊料以洶湧的狀態從一次射流噴嘴射出，以平穩的狀態從二次射流噴嘴射出。
如圖2、5所示，一次射流噴嘴2由造波部5和基部6構成。造波部5由一對噴嘴板7、7和對噴嘴側板8(在圖中有一個沒有示出)構成，在上部設置有穿設了多個孔9…的造波板10。
基板6由一對基部側板11、11和一對基部側板12(在圖中有一個沒有示出)構成，基部側板11、11之間的上部狹窄、下部變寬廣，上部和下部的中間部傾斜。基板6的上部與前述造波部5的下部形狀相同，並且在基部6的上部設置有整體向內側傾斜的導向筒13。並且，在比基板6的下部略靠上方的位置上設置有穿設了多個孔14的整流板15。造波部5如圖5的箭頭A所示從上方裝載到基部6的上部。在造波部5裝載於基部6上並連接起來時，導向筒13進行導向以便易於裝載，同時，在裝載造波部之後，擋住連接部的間隙，防止熔融焊料從連接部洩露出去。
基部6的下部與管道4形狀相同，該基部如圖5的箭頭B所示裝載於管道4上並連接起來。在管道4上也設置有導向筒16，在基部裝置於管道上時，在易於裝載的同時，可防止熔融焊料從連接部流出。
如圖3、6所示的一次射流噴嘴2的造波部5由一對噴嘴板17、17和一對噴嘴側板18(在圖中有一個未示出)構成，一對噴嘴板17、17之間的上部非常狹小，下部變寬，其中間部傾斜。在上部的狹窄部分沿長度方向設置有棒狀件19。棒狀件19的兩端被圖中未示出的彈簧牽引，利用很小的力擺動。基部6和管道4的結構，以及裝載狀態與前述圖2、5的說明一樣，因此省略其說明。
圖4、7中所示的一次射流噴嘴2的造波部5由一對噴嘴板20、20和一對噴嘴側板21(在圖中有一個未示出)構成，一對噴嘴板20、20之間的上部狹窄、下部變寬，其中間部傾斜。在上部的狹窄部分設置有狹縫形成部件22、23。一個狹縫形成部件22用下部的部分攪起波浪，另一個狹縫形成部件23使射流左右分流。基部6和管道4的結構，以及裝載狀態與前述圖2、5的說明相同，因而省略其說明。
下面，對由上述結構構成的本發明的射流焊料槽中的射流狀態進行說明。圖2、5的射流噴嘴如圖8所示，在上部形成多個熔融焊料的凸出。其是由圖中未示出的泵輸送來的熔融焊料S從管道通過基部6到達造波部5，當熔融焊料S通過造波板10的多個孔9…時在孔的上部凸出。由於這些凸出是由下受壓並流出，所以是不穩定的，呈擺動的狀態。這樣擺動的熔融焊料的凸出最適於分立部件的引線和印刷基板的接合區的焊接，焊接部以描繪出理想的雙曲線的方式附著上焊料。
圖3、6的射流噴嘴如圖9所示，從射流噴嘴射出的熔融焊料呈隨機的擾動狀態。其是由圖中未示出的泵輸送來的熔融焊料S從寬闊的部分急速流入狹窄的部分時，流速變快。而且，由於該狹窄部分設置有棒狀件19，流速變得很快的熔融焊料衝擊棒狀件19，在棒狀件的下側形成所謂的「卡門渦流」。卡門渦流不規則地擠壓棒狀件，而棒狀件的兩端被圖中未示出的彈簧牽引，以很小的力擺動。於是棒狀件上部的熔融焊料被棒狀件的擺動攪亂並形成隨機狀態。這種隨機的射流狀態，具有使熔融焊料進入裝載於印刷基板的背面上的表面實裝部件的角部中。
圖4、7的射流噴嘴如圖10所示，在兩端被攪動並進行強勢射流。其是由圖中未示出的泵輸送來的熔融焊料通過狹窄的狹縫時，形成具有強勢的噴射射流並從左右射出。由於該噴射射流具有強勢，所以可以很好地進入層迭板的細長通孔。
下面，說明本發明的焊接方法。在焊接印刷基板之前，準備好例如如圖2、5所示的設置有在上部具有多個孔的造波板的造波部，如圖3、6所示的在上部狹窄部分設置有棒狀件的造波部，以及如圖4、7所示的從狹縫處使噴射射流噴射的造波部。
首先，在焊接的印刷基板為分立部件和印刷基板的接合區的情況下，將如圖2、5所示的造波部安裝在基部上進行焊接。另外，在焊接的印刷基板變為將表面實裝部件裝載在印刷基板的背面的情況下，將如圖3、6所示的造波部安裝到基部上並進行焊接。進而，在焊接的印刷基板為層迭基板、焊料必須進入通孔內的情況下，將如圖4、7所示的造波部安裝到基部上並進行焊接。
這樣，每次改變焊接的印刷基板時，只要將造波部變成適合於該印刷基板焊接的造波部，就不會產生焊接不良。
根據上面說明的本發明，當對各種印刷基板進行焊接時，由於更換適合於印刷基板的射流噴嘴進行焊接，因此，可以杜絕焊接不良的產生。並且，本發明的射流焊料槽，射流噴嘴由造波部和基部構成，因此，可非常容易地進行造波部的交換，可以採用適合於印刷基板焊接的造波部進行焊接。進而，本發明的射流焊料槽，在清理附著到造波部的噴嘴壁面和整流板上的氧化物時，可將造波部和基部分離並從射流焊料槽主體上取下，因此，不僅在拆卸過程中不會掉落，可以放心地進行清理工作。而且，現有的射流焊料槽，對噴嘴壁面進行清理時，不得不將形成一體、又大又重的整流板和造波裝置取下，而本發明的射流焊料槽可以將造波部與基部分離，因此可以容易地進行清理，具有現有技術所沒有的有益效果。
權利要求
1.一種印刷基板的焊接方法，在將印刷基板的整個背面與從一次射流噴嘴噴出的擾動狀態的熔融焊料接觸之後，使其與從二次射流噴嘴射出的穩定的熔融焊料接觸，來進行焊接，其特徵是，在與一次射流噴嘴射出的擾動熔融焊料接觸並進行焊接時，選擇可獲得最適於該印刷基板的焊接的擾動波的結構的一次射流噴嘴並進行焊接。
2.一種射流焊料槽，該射流焊料槽具有射出擾動狀態的熔融焊料的一次射流噴嘴和射出穩定狀態的熔融焊料的二次射流噴嘴，其特徵是，一次射流噴嘴由基部和造波部構成，在基部的下部設置有穿設了多個孔的整流板，同時，在造波部中設置有擾動熔融焊料的裝置，而且基部連接於管道上，造波部連接於基部上。
全文摘要
本發明提供了一種印刷基板的焊接方法，在將印刷基板的整個背面與從一次射流噴嘴噴出的擾動狀態的熔融焊料接觸之後，使其與從二次射流噴嘴射出的穩定的熔融焊料接觸，來進行焊接，在與一次射流噴嘴射出的擾動熔融焊料接觸並進行焊接時，選擇可獲得最適於該印刷基板的焊接的擾動波的結構的一次射流噴嘴並進行焊接，由於選擇適合於印刷基板焊接的射流噴嘴進行焊接，所以不會產生焊接不良。並且，本發明的射流焊料槽，其射流噴嘴由造波部和基部構成，不但可以容易地更換適合於焊接的印刷基板的造波部，而且，由於射流噴嘴可從基部上將造波部分離，所以氧化物的清理也可以很容易地進行。
文檔編號H05K3/34GK1422109SQ02108170
公開日2003年6月4日 申請日期2002年3月28日 優先權日2001年11月22日
發明者禪三津夫, 二階堂高之, 小川唯道 申請人:千住金屬工業株式會社