[发明专利]用于在焊接期间提供惰性气体的设备和方法

说明书

描述了一种用于在向工件实施焊接期间提供惰性气体的设备和方法。在一个方面中，提供了一种布置在焊料储料器顶端的设备，其包括与惰性气体流通连接的多个多孔扩散器管。在另一个方面中，提供了一种用于将惰性气体提供给波峰焊设备的方法，包括一下及其它步骤：将设备放置在的焊料储料器的至少一个边缘的顶端，其中设备包括具有与惰性气体源流通连接的一个或多个开口的多个管。在又一个方面中，至少一个扩散器管包括围绕管子长度的至少一部分的多孔保护性护套。

技术领域

本文描述了一种用于在焊接期间提供惰性气体的设备和方法。更具体地，本文描述了一种用于利用氮气和/或其它惰性气体在波峰焊期间提供惰性气体的设备和方法。

背景技术

诸如印刷电路板或电路板之类的工件具有逐渐减小的需要焊接涂覆或连接的可湿表面。波峰焊的一般操作包括焊浴，将被焊接的印刷电路板或工件经由其传递。传统的自动波峰焊设备包括布置成处理印刷电路板的熔化装置、预热器以及焊接台。印刷电路板沿着移动轨道或传送带传递，它们的侧部边缘由抓取指支撑。通过使熔剂的泡沫或喷液接触板子来施加熔剂。电路板随后通过预热区域，以便溶剂能够将要被焊接的金属表面的氧化物减少。电路板随后在空气或惰性气体气氛中与单个或多个软焊料波接触。

惰性气体气氛通常是氮气(N₂)和/或其它惰性气体，并且经常被称为N₂惰性气体。惰性气体和/或氮气气氛中的焊接使得焊料表面上的废料或氧化物的形成最少化。已经知道的是，废料和/或氧化物层的存在会造成焊料连接中的跳线、桥接或其他缺陷。靠近焊料波操作期间由波峰焊设备产生的是与焊料波平行的多孔管或管道，用于传递惰性气体和/或N₂气以提供具有相对低氧气的气氛，尤其是将被焊接的工件的下方。

对于无铅波峰焊，包含N₂的惰性气体气氛的值由于下述原因而进一步增大。使用普通无铅焊料的处理温度显著地高于普通锡铅焊料处理温度，这是由于共同采用的无铅焊料的增多的融化点而导致的。处理温度的升高促进了废料形成。而且，无铅焊料的成本一般远高于传统锡铅焊料的成本，而且与废料形成导致的焊料废品相关的经济损失远大于无铅波峰焊的经济损失。此外，与传统锡铅焊料的润湿性能相比，无铅焊料的润湿性能固有地较差。因此，所形成的焊料连接的质量对无铅焊料表面上的氧化状态更敏感。

已经知道的是，波峰焊中的惰性可显著地减少软焊料表面上的废料形成。减少废料形成不仅保护了焊料材料，减轻了维护要求，而且改善了焊料湿润特性并确保了所形成的焊料连接的质量。为了在现有波峰焊机器中施加惰性气氛，一个通用的措施是插入内部安装有扩散器的软焊料储料器笼状保护外壳。可形成焊料储料器上的惰性气体覆盖，因此，降低了焊料氧化的可能性。

扩散器一般由多孔管制成，用于将诸如N₂和/或其它惰性气体之类的惰性气体引入焊接台。然而，多孔管变得容易在波峰焊处理期间被焊料溅落或熔剂水汽浓缩堵塞。一旦扩散器管堵塞，惰性化效率将极大地降低。清洗扩散器管的现有方法（例如，采用充满清洗溶剂的超声波浴）极其困难，而且很费时。这些管的清洗必须定期执行，而且会对管子造成物理损伤。为了避免这些问题，一般是在扩散器管堵塞之后对其进行替换，而不是进行清洗。这就增大了终端用户的总体成本。

由此，为了在波峰焊通过N2和/或其它惰性气体促进惰性化的实施，期望设备、方法或者两者至少满足下述目标中的一个或者多个。首先，期望惰性化设备和方法降低N₂或其它惰性气体的消耗，例如但不限于12立方米每小时(m³/hr)或更少，以满足应用技术的成本效应。第二，期望惰性化设备和方法降低软焊料表面上方的O₂浓度，例如但不限于百万分之2500(ppm)或更少。第三，期望惰性化设备和方法使用便于安装并保持最小改造成本的设备。而且，期望设备和方法降低或消除多孔扩散器管的堵塞以确保稳定及长久的惰性性能。

发明内容