[发明专利]回流钎焊设备的冷却系统及其冷却被钎焊产品的方法

说明书

本发明涉及回流钎焊，更具体来说，涉及回流钎焊设备的冷却系统及其冷却被钎焊产品的方法。

印刷电路板在钎焊之后被冷却，以便将被钎焊的物品的温度降至焊料熔化温度以下。在回流钎焊中，被钎焊物品首先被覆盖含有助焊剂的焊膏，然后在至少一个加热区中加热，使焊料熔化并使助焊剂液化，从而使焊料可流动并覆盖焊缝或被焊的区域。在加热之后，被钎焊物品被送入一冷却部分，在那里焊料被冷却至熔化温度以下，从而使焊料在电路板组件上硬化。在大多数情形中，在焊料上也有一些在较冷的部分中形成的液态或固态的助焊剂。

回流钎焊设备的一个实例公开在授予Deambrosio的美国专利第5,125,556号中，冷却组件的一个实例公开在授于Parent等人的美国专利第4,912,857号中。这种冷却组件基本是一个单独的部分，内有通过风扇或鼓风机通过热交换器的移动的环境气体。环境气体的再循环在热交换器中及在流动致动器中会引起与助焊剂沉积有关的问题。这些沉积可引起热交换器和流动致动器的堵塞，一定时间后可使冷却性能变劣。这样就使保养和停机时间增加。

已有人提出过多种在冷却部分中减少助焊剂沉积的方法。一种补救措施是采用过滤系统，其中，在回流加热区中的气体在进入冷却区前要经过一种过滤介质。这种技术并非总是有效，因为在蒸气相时助焊剂难于滤出。因此，过滤系统可以减慢助焊剂沉积的积蓄，但是并未解决这个问题。

另一提出的技术方案是采用为整个回流设备而设的清结循环。在这种系统中，加热区和冷却区被加热至一个温度，使炉中的助焊剂沉积蒸发。但是，这种方法具有若干问题，其一是由于加热区的大的热质量，因而需要高的加热能量，这既成本高昂又很费时间。有一种三步法，即，加热、烘烤和冷却整个设备。这就要求关闭回流设备。另一个问题在于，再循环的冷却剂必须完全从冷却区中使用的热交换器换出，否则在提高的清洁温度下会因高压而发生破裂。这是需关注的要点，因为排出系统的故障可能导致人身伤害。

在大多数回流钎焊设备冷却部分中，环境气体的高度循环经过热交换器以冷却气体。然后将被钎焊的物品送过冷却后的气体。在这种冷却系统中最常用的两种气体是空气和氮气。氮气形成惰性的工艺环境，在氮气氛中可得到光洁得多的焊缝，这是由于氧化不会发生在焊料表面的缘故。

本发明的目的是提供一种用于回流钎焊中的冷却系统，它可以减少助焊剂在冷却部分中的热交换器和气流致动器上的沉积。这个目的是通过下述方式实现的：提供至少一个专门指向送过冷却部分的被钎焊物品的气流，从而减少了用于冷却使焊料硬化的气体流量，这是由于气流是专门指向被钎焊的物品的。气流是在气刀中产生的，清洁循环是为下述目的提供的；即，为了将气刀加热至助焊剂蒸发以上的温度，以便将气刀上的助焊剂沉积除去。

这里使用的术语“气刀”是指任何可提供适当气流的装置，或冷却物体的冲击流冷却系统。气刀应看作一种气流致动器，如用来提供冲击气流的槽缝喷嘴、圆喷嘴或喷嘴阵列。

按照本发明的一个方面，提供一种用于回流钎焊设备的冷却系统，该设备具有一加热部分和跟随其后的冷却部分，一个承载被钎焊产品的输送器通过所述设备，所述冷却部分具有一热交换器，其用于稳定冷却部分中的工艺温度，所述冷却系统包括：至少一个在冷却部分中的气刀，其位置选择在热交换器附近，气刀具有缝式喷嘴，将冲击气流指向输送器上的被钎焊产品以冷却所述产品，气刀具有单独的气流源，其结构使气流不通过热交换器循环，以及一个与气刀有关的加热器，其用于将气刀加热至高于助焊剂从被钎焊产品蒸发温度的一个温度。

按照本发明的另一个方面，提供一种用于回流钎焊设备的冷却系统，该设备具有一加热部分和跟随其后的冷却部分，一个承载被钎焊产品的输送器通过所述设备，所述冷却系统包括：至少一个在冷却部分中的气刀，气刀具有缝式喷嘴，将冲击气流指向输送器上的被钎焊产品以冷却所述产品，气刀具有单独的气流源，以及一个与气刀有关的加热器，其用于将气刀加热至高于助焊剂从被钎焊产品蒸发温度的一个温度。

本发明也提供一种冷却在输送器上从回流钎焊设备的加热部分送往冷却部分的被钎焊产品的方法，它包括以下步骤：

将来自气刀的至少一个气流射向在冷却部分中的被钎焊产品，以便冷却该产品，气刀具有供应非循环气体的气源；

不时地提供清洁循环，在该循环中，气体被加热至高于助焊剂沉积从被钎焊产品蒸发温度的一个温度。

在以下附图中表示本发明的实施例：

图1的侧视图示意地表示按照本发明的回流钎焊设备的冷却部分的一个实施例，