[实用新型]用于在工件的钎焊期间提供惰化气体的外壳和设备

说明书

技术领域

在本文中描述了用于在钎焊(soldering)期间提供惰化气体(inerting gas)的设备和方法。更具体而言，本文描述了一种在使用氮气和/或其它惰化气体的波峰钎焊期间提供惰化气体的设备和方法。 

背景技术

诸如印刷线路板或电路板的工件具有需要钎焊涂布和接合的越来越小的可湿润表面。用于波峰钎焊的典型操作涉及钎焊浴槽，待钎焊的印刷电路板或工件被输送通过钎焊浴槽。常规自动波峰钎焊设备包括焊剂涂覆(flux application)，预热器，和钎焊站，钎焊站被布置成处理印刷电路板。印刷电路板沿着移动轨道或输送机运输，且其侧边缘由抓握指状物支承。焊剂可通过使得板与焊剂泡沫或喷射接触而涂覆。电路板然后通过预热区以便使得焊剂减少在待钎焊的金属表面上的氧化物。电路板然后与空气或惰化气氛中的熔融钎料(molten solder)的单个或多个波接触。 

惰化气氛通常为氮气(N₂)和/或其它惰化气体且常常被称作N₂惰化。在惰性气体(inert gas)和/或氮气气氛下的钎焊最小化在钎料表面上形成浮渣或氧化物。存在浮渣和/或氧化物层已知会造成钎焊接头中的缺漏、桥或其它缺陷。靠近钎焊波(其在操作期间由波峰钎焊设备产生)为多孔管路或管，多孔管路或管平行于钎焊波延伸且用于输送惰化气体和/或N₂气体以提供相对低的氧气气氛，特别是在待钎焊的工件下方。 

对于无铅波峰钎焊，包括N₂的惰化气氛的值由于以下原因而进一步增加。使用常用的无铅钎料的过程温度显著地高于常规锡铅钎料的 温度，这是由于常用无铅钎料增加的熔点造成。这种过程温度升高促进了浮渣形成。而且，无铅钎料的成本通常远高于常规锡铅钎料的成本，且由浮渣形成造成的钎料浪费相关联的经济损失显著地大于无铅波峰钎焊的损失。此外，无铅钎料的湿润性能与常规锡铅钎料的性能相比固有地较差。因此，所形成的钎焊接头的品质对于无铅钎料表面上的氧化状态更敏感。 

熟知在波峰钎焊中的惰化能显著地减少在熔融钎料表面上浮渣形成。减少浮渣形成不仅节省了钎料材料并减轻维护要求，而且也改进了钎料湿润且确保所形成的钎焊接头的品质。为了在现有波峰钎焊机中施加惰化气氛，一种常用的方案是插入笼状保护壳体，其具有安装于内部到熔融钎料储存器内的扩散器。因此在钎料储存器上形成惰化气氛覆盖层，降低了钎料氧化的倾向。 

扩散器通常由多孔管制成，多孔管将诸如N₂和/或其它惰化气体的惰化气体引入到钎焊站。但是多孔管变得易于由于波峰钎焊过程中的钎料喷溅或焊剂蒸气冷凝而堵塞。一旦扩散器管堵塞，将在很大程度上降低惰化的效率。例如，目前清洁扩散器管的方法(诸如使用填充了清洁溶液的超声浴)极其困难且耗时。这些管的清洁必须定期执行且能对管造成物理损坏。为了避免这些问题，扩散器管通常在它们变得堵塞时替换掉而不是进行清洁。这增加了终端使用者的总成本。 

因此，为了改进在波峰钎焊中N₂和/或其它惰化气体的惰化应用，需要设备、方法或二者满足以下目的中的至少一个或多个。首先，需要惰化设备和方法将N₂或其它惰化气体消耗减少到特定水平，诸如(但不限于此)每小时12立方米(m³/hr)或更小，以惰化生产规模的钎料储存器从而满足应用该技术的成本效益。其次，需要惰化设备和方法将在熔融钎料表面上方的O₂浓度减少到特定水平，诸如(但不限于此)百万分之2500(ppm)或更低，或2000ppm或更少，其对应于并无电路板加载于钎料炉上方的情况。第三，需要惰化设备和方法使用安装和维护简单的设备，以最小化改造成本。此外，需要该设备或方法减 少或排除多孔扩散器管的堵塞以确保稳定且长期持续的惰化性能。 

实用新型内容

本文所述的设备和方法实现了使用氮气和/或其它惰化气体惰化的上述目的中的至少一个或多个目的，其可比目前使用的相当方法和设备更具有成本效益且更具有使用者友好性。