專利名稱：：具有帶堰的出口槽、該槽表面可由焊料浸濕的波峰焊料噴嘴；具有該噴嘴的波峰焊接機...的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
：本發(fā)明通常涉及用于制造印刷電路板和輔助將金屬焊接到集成電路板的裝置，更加具體地，涉及一種具有改進的波峰焊料噴嘴的波峰焊接機，適于在印刷電路板上進行焊接應(yīng)用時，更好地控制焊料的流動。
背景技術(shù)：
：一般來說，在波峰焊接機中，印刷電路板(pcb)由傳送帶在傾斜路徑上移動經(jīng)過助焊劑臺(fluxingstation),預(yù)熱臺，最后經(jīng)過波峰焊接臺。在波峰觸pcb要焊接的部分。焊接過程的效率受許多因素影響，其中一個因素就是在焊料接觸pcb時以及在pcb移動遠(yuǎn)離焊接波峰之后控制焊料流動的能力。焊料流動的不穩(wěn)定性可能引起不準(zhǔn)確的焊接應(yīng)用。具體來說，參照圖1,適于在惰性氣氛中進行焊接操作的已知的波峰焊料噴嘴設(shè)計成在波峰的流向來源(未加載)側(cè)，焊料迅速地從焊嘴滴下。惰性氣氛防止形成必須從焊料容器中去除的不需要的焊渣的形成。如圖l所示，噴嘴io構(gòu)造成具有前引導(dǎo)件12和后引導(dǎo)件14，其使得焊料16能夠在焊料波峰的兩側(cè)流動。pcb18通過傳送帶(圖1中未示出)在焊料波峰上方移動。氣體管道20將惰性氣體(例如氮氣)傳送到波峰的后側(cè)，以在pcb從焊接波峰釋放時防止不需要的氧化劑污染pcb18。惰性焊料波峰噴嘴10的一個缺點是很難控制從波峰的后側(cè)產(chǎn)生的焊料的速度。已經(jīng)知道，當(dāng)pcb18在波峰上方移動的速度VB等于或者基本等于焊料流過波峰焊嘴10的后引導(dǎo)件14的速度Vs時，產(chǎn)生最好的焊接。通常，焊料波峰的速度大于pcb18的速度。pcb和焊料波峰的速度差導(dǎo)致了稱為"架橋"的現(xiàn)象，該現(xiàn)象是相鄰的pcb金屬焊盤之間的焊料的不理想的互相連接。適于在氧化氣氛中操作的波峰焊料噴嘴構(gòu)造成減小在波峰的后側(cè)上的焊料的速度，以使焊料的速度等于或者基本接近PCB的速度。這種焊料波峰噴嘴的例子可以在專利號為Nos.3,921,888、3,989,180和4,886,201的美國專利中得到。已知的空氣噴嘴設(shè)計的一個缺點是增加了焊渣的產(chǎn)生。
發(fā)明內(nèi)容本發(fā)明的實施方式提供了對例如上面所述的波峰焊料噴嘴的改進。本發(fā)明的第一方面涉及一種波峰焊料噴嘴，其適于傳送焊料，以在惰性氣氛中在印刷電路板上進行波峰焊接操作。該波峰焊料噴嘴包括前板和連接到前板的后板。前班和后板形成了通道，焊料同過該通道流動。該焊嘴還包括從后板延伸出的出口槽。該出口槽具有設(shè)置在該出口槽的一端的堰。該出口槽構(gòu)造且設(shè)置來控制焊料從波峰焊料噴嘴的流動。出口槽的表面可浸濕(wettable)以改善焊料流出波峰焊料噴嘴的流動。在本發(fā)明的一個實施方式中，可浸濕表面位于堰的斜邊上。在另一個實施方式中，可浸濕表面由鐵制成。在又一個實施方式中，可浸濕表面由具有小于3%的碳的鐵制成。在又一個實施方式中，可浸濕表面由具有約0.2%的碳的鐵制成。本發(fā)明的第二方面涉及一種在惰性氣氛中在印刷電路板上進行波峰焊接操作的波峰焊接機。該波峰焊接機包括殼體和連接到殼體上的傳送帶。該傳送帶用于向所述殼體傳送印刷電路板。該波峰焊接機還包括連接到殼體的波峰焊接臺。該波峰焊接臺包括焊料的容器和與該容器流體連通的波峰焊料噴嘴。該波峰焊料噴嘴包括前板和連接到前板的后板。前板和后板形成通道，焊料流動通過該通道。該焊嘴還包括從后板延伸出的出口槽。該出口槽具有設(shè)置在該出口槽一端的堰。出口槽構(gòu)造且設(shè)置來控制焊料從波峰焊料噴嘴的流動。該出口槽的表面可浸濕以改善焊流出該波峰焊料噴嘴的流動。該波峰焊接機還包括控制器，以控制該波峰焊接機的操作。在本發(fā)明的一個實施方式中，可浸濕表面位于所述堰的斜邊上。在另一個實施方式中，可浸濕表面由鐵制成。還在另一個實施方式中，可浸濕表面由具有小于3%的碳的鐵制成。在又一個實施方式中，可濕表面由具有約0.2%的碳的鐵制成。本發(fā)明的第三方面涉及改善焊料在惰性氣氛中流出所述波峰焊接機的波峰焊料噴嘴的流動的方法。該方法包括將焊料傳送到波峰焊料噴嘴；在印刷電路板上進行波峰焊接操作；以及通過提供具有可浸濕材料的波峰焊料噴嘴的表面，改善焊料流出波峰焊料噴嘴的流動。附圖沒有依比例繪制。在附圖中，由不同數(shù)字示出的每個相同或者幾乎相同的部件由相同的數(shù)字表示。為了清楚起見，在每幅圖中，并不是每個部件都被標(biāo)記。附圖中圖1顯示了現(xiàn)有的波峰焊料噴嘴的示意性剖視圖；圖2顯示了本發(fā)明一個實施方式的波峰焊接機的立體視圖；圖3顯示了本發(fā)明的一個實施方式的波峰焊料噴嘴的示意性剖視圖；圖4顯示了圖3中示出的焊料噴嘴的堰的放大視圖；圖5顯示了設(shè)置在圖3中示出的波峰焊料噴嘴表面上的焊料的放大視圖。具體實施例方式本發(fā)明在其應(yīng)用沖并不局限于下面的描述中所陳述的或者在附圖中所示出的具體結(jié)構(gòu)和部件的設(shè)置。本發(fā)明可以是以各種方式完成或者實現(xiàn)的其它實施方式。而且此處使用的措辭和術(shù)語是出于解釋說明目的，不應(yīng)該被看作是對本發(fā)明的限制。"包括"、"包含"、"具有"、"含有"、"涉及"以及本文中的其各種變體的意思是包括此后列出的項目以及其等價物和其它項目。為了說明，參照圖2,現(xiàn)在將參照波峰焊接機來描述本發(fā)明的實施方式，所述波峰焊接機總體由30表示，用來在印刷電路板18上進行焊接應(yīng)用。波峰焊接機30是在PCB制造/裝配線上的幾個機器中的一個。如圖所示，波峰焊接機包括適于容納機器的部件的殼體32。布置為由傳送帶34傳送將由波峰焊接機30加工的PCB。當(dāng)每個PCB18進入波峰焊接機30時，其沿傾斜路徑移動經(jīng)過助焊劑臺36和預(yù)熱臺38，以使PCB達(dá)到波峰焊接的條件。一旦達(dá)到了條件，PCB18則傳送到波峰焊接臺40，以將焊接材料施加到PCB。波峰焊接臺40包括波峰焊料噴嘴，在圖3中由42總體表示，其與焊料容器44流體連通。泵(未示出)用于將熔化的焊料從容器44傳送到波峰焊料噴嘴42。一旦焊接完成，PCB18通過傳送帶34離開波峰焊接機到達(dá)生產(chǎn)線上的另一個工作臺，例如貼片機(pick-and-placemachine)?？刂破?6以公知的方式使得波峰焊接機30的幾個工作臺自動操作，所述幾個工作臺包括但并不局限于助焊劑臺36、預(yù)熱臺38和波峰焊接臺40。為了防止架橋現(xiàn)象和不需要的焊渣的形成，人們希望由空氣噴嘴設(shè)計和惰性氣氛組合構(gòu)成的系統(tǒng)產(chǎn)生最好的性能。但是，當(dāng)使得波峰悍料空氣噴嘴的氣氛變?yōu)槎栊?例如，具有少于100ppm的氧氣的氣氛)時，焊接材料的表面張力急劇增加，由此引起了焊料在噴嘴的后側(cè)的不穩(wěn)定流動。尤其是，當(dāng)使用已有的空氣噴嘴時，例如鉛基(錫/鉛)、無鉛等的焊料趨于在焊嘴上形成焊珠，因此負(fù)面影響焊料在焊嘴上方的層流。參照圖3，本發(fā)明的實施方式的波峰焊嘴42設(shè)計為在惰性氣氛中進行。具體來說，波峰焊料噴嘴42包括前板48和合適地連接到前板的后板50。前板后板48、50延伸到焊料容器44內(nèi)，焊料容器44構(gòu)造成將熔化的焊料通過泵(未示出)傳送到波峰焊料噴嘴42。同時，前后板48、50形成了通道52,焊料54通過該通道流動。前板48形成有前引導(dǎo)件56，其可以與前板一體形成，或者可選地，可以由例如通過焊接的方式連接到前板的單獨的金屬片形成。如圖所示，焊料54適于從前引導(dǎo)件56溢出回到容器44內(nèi)。波峰焊料噴嘴42的后板50形成有出口槽58，其通常從后板垂直延伸。出口槽58構(gòu)造成改變焊料54流過出口槽的角度?？烧{(diào)堰或者出口翼60設(shè)置在出口槽58的端部處，以控制從波峰焊嘴42流出的焊料54的高度。具體來說，堰60可以向上和向下調(diào)節(jié)以分別升高和降低焊料波峰的高度。例如波峰焊料噴嘴42可以類似于專利號為Nos.3,921,888，3,989,180和4，886，201的美國專利中所公開的波峰焊料噴嘴的結(jié)構(gòu)來構(gòu)造，上述專利都是由本發(fā)明的受讓人SpeedlineTechnologies,Inc.所擁有，并且其通過參考并入本文。出口槽58和堰60的設(shè)置控制了焊料54從焊嘴42的流動。具體來說，焊料54的流動可以被控制(例如通過控制器46),以使焊料的速度Vs等于或者基本等于PCB18的速度VB。如上面所述，圖3中所示的波峰焊料噴嘴42構(gòu)造成在氧化氣氛中操作的類型。當(dāng)惰性氣體按照箭頭62所表示的方向被引入到波峰焊接臺40時，焊料54的表面張力增加，并且引起在焊料波峰的高度和流動特性上的不穩(wěn)定。當(dāng)熔化的焊料被放置在非氧化的氣氛中時，焊接材料54的表面張力增加。當(dāng)氧氣存在時，在焊料(例如錫/鉛焊料)中的極小微粒被氧化，在焊料表面上形成渣滓，這具有降低焊料表面張力的效果。因此，焊料充分浸濕槽的表面，以使焊料能夠適當(dāng)?shù)亓鲃?。?dāng)引入惰性氣體(例如氮氣)時，焊料表面不會被極小微粒所污染，導(dǎo)致表面張力增加，這限制焊料流過槽。參照圖4,堰60構(gòu)造成具有斜邊64，該斜邊64構(gòu)造成能夠使焊料54流出出口槽58。優(yōu)選地，斜邊64以相對于垂直平面20度的角度延伸。但是，可以選擇任意角度來最優(yōu)化流過堰60的所述邊的焊料54的層流。如圖所示，焊料54通常均勻地越過堰60的邊，并且沿著斜邊64流動。當(dāng)從出口槽58流出時，焊料54分離成小液滴，其溢出到容器44中。為了使波峰焊料噴嘴42能夠在惰性氣氛中操作，通常出口槽58，尤其是堰60可以由能夠使焊料在表面上浸濕以使得材料的流動更好的材料制成。如圖5中所示，熔化的焊料54蔓延在可浸濕的表面上。具體來說，斜邊64可以由可浸濕材料制造或者處理?？山癖砻娴脑O(shè)置消除了上面所述的表面張力。雖然通過用可浸濕材料制造或者處理斜邊64可以獲得特殊的好處，但是基于目前公開文件的教導(dǎo)可以預(yù)想，在焊料流過的出口槽58和堰60上的表面可以由可浸濕材料制造或者由其處理以進一步改善材料流出出口槽的流動。在一個實施方式中，可浸濕材料是鐵。優(yōu)選地，可浸濕材料由滲入小于3%的碳的鐵制成。更加優(yōu)選的是，可浸濕材料由滲入約0.2%的碳的鐵制成。其它還可以選擇的材料和合金包括灰鑄鐵、鑄鐵、不銹鋼、鍍鉻鋼、鎳、鈦和銅。例如，可以考慮，由強酸處理的不銹鋼將提供具有足夠的可浸濕性以使得熔化的焊料54均勻地流過堰60。但低碳鐵被證明是最好的材料。在本發(fā)明的一個實施方式中，斜邊64由純鐵或者低碳鐵(例如1018鋼)電鍍。也可以使用其它合適的方法。在本發(fā)明的另一個實施方式中，還公開了一種改善焊料流出波峰焊接機的波峰焊料噴嘴的流動的方法。該方法包括將焊料傳送到波峰焊料噴嘴；在印刷電路板上進行波峰焊接操作；以及通過提供具有可浸濕材料的波峰焊料噴嘴的表面，改善焊料流過波峰焊料噴嘴的流動。通過使用上面所述的焊嘴42可以實現(xiàn)這種方法。已經(jīng)描述了本發(fā)明的至少一個實施方式的幾個方面，應(yīng)可意識到，對于本領(lǐng)域技術(shù)人員而言容易進行各種變化、改變和改進。這些變化、改變和改進應(yīng)屬于該公開文本的一部分，并且包括在本發(fā)明的精神實質(zhì)和范圍內(nèi)。因此，上述說明和附圖僅是示例。權(quán)利要求1.一種波峰焊料噴嘴，適于傳送焊料，以在惰性氣氛中在印刷電路板上進行波峰焊接操作，所述波峰焊料噴嘴包括前板；后板，連接到所述前板，所述前板和后板形成通道，焊料流動通過所述通道；以及出口槽，從所述后板延伸出，所述出口槽具有堰，所述堰設(shè)置在所述出口槽的一端，所述出口槽構(gòu)造且設(shè)置來控制焊料從波峰焊料噴嘴的流動，其中，所述出口槽的表面可浸濕以改善焊料流出波峰焊料噴嘴的流動。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的波峰焊料噴嘴，其中，所述可浸濕表面位于所述堰上。3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的波峰焊料噴嘴，其中，所述堰包括斜邊。4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的波峰焊料噴嘴，其中，所述可浸濕表面位于所述斜邊上。5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的波峰焊料噴嘴，其中，所述可浸濕表面由鐵制成。6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的波峰焊料噴嘴，其中，所述可浸濕表面由具有小于3%的碳的鐵制成。7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的波峰焊料噴嘴，其中，所述可浸濕表面由具有約0.2%的碳的鐵制成。8.—種波峰焊接機，用來在惰性氣氛中在印刷電路板上進行波峰焊接操作，所述波峰焊接機包括殼體；傳送帶，連接到所述殼體，所述傳送帶用于將印刷電路板傳送到殼體；波峰焊接臺，連接到所述殼體，所述波峰焊接臺包括焊并牛的容器，和波峰焊料噴嘴，與所述容器流體連通，所述波峰焊料噴嘴包括前板、連接到所述前板的后板和從所述后板延伸出的出口槽，所述前板及所述后板形成通道，焊料流動通過所述通道，所述出口槽具有設(shè)置在所述出口槽一端的堰，所述出口槽構(gòu)造并設(shè)置來控制焊料從波峰焊料噴嘴的流動，其中，所迷出口槽的表面可浸濕以改善焊料流出所述波峰焊料噴嘴的流動；和控制器，用來控制波峰焊接機的操作。9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的波峰焊接機，其中，所述可浸濕表面位于所述堰上。10.根據(jù)權(quán)利要求8所述的波峰焊接機，其中，所述堰包括斜邊。11.根據(jù)權(quán)利要求11所述的波峰焊接機，其中，所述可浸濕表面位于所述斜邊上。12.根據(jù)權(quán)利要求8所述的波峰焊接機，其中，所述可浸濕表面由鐵制成。13.根據(jù)權(quán)利要求8所述的波峰焊接機，其中，所述可浸濕表面由具有小于3%的碳的鐵制成。14.根據(jù)權(quán)利要求8所述的波峰焊接機，其中，所述可浸濕表面由具有約0.2%的碳的《失制成。15.—種在惰性氣氛中改善焊料流出波峰焊接機的波峰焊料噴嘴的流動的方法，所述方法包括將焊料傳送到波峰焊料噴嘴；在印刷電路板上進行波峰焊接操作；以及通過提供具有可浸濕材料的波峰焊料噴嘴的表面，改善焊料流出波峰焊料嘴的流動。全文摘要一種波峰焊料噴嘴(42)，能夠傳送焊料，以在惰性氣氛中在印刷電路板(18)上進行波峰焊接操作。該波峰焊料噴嘴(42)包括前板(48)和連接到所述前板(48)的后板(50)。所述前板(48)和所述后板(50)形成通道(52)，焊料(54)流動通過所述通道(52)。該噴嘴(42)還包括從所述后板(50)延伸出的出口槽(58)。所述出口槽(58)具有堰(60)，該堰設(shè)置在所述出口槽(58)的一端。所述出口槽(58)構(gòu)造且設(shè)置來控制焊料(54)從波峰焊料噴嘴(42)的流動。所述出口槽(58)的表面可浸濕，以改善焊料(54)流出波峰焊料噴嘴(42)的流動。還公開了一種改善焊料(54)流動通過噴嘴(42)的方法。文檔編號B23K1/00GK101107091SQ200680003270公開日2008年1月16日申請日期2006年2月13日優(yōu)先權(quán)日2005年2月18日發(fā)明者詹姆斯·M.·莫里斯申請人:斯皮德萊恩技術(shù)公司