專利名稱：焊渣的去除的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及處理熔融焊料的設(shè)備、系統(tǒng)和方法，更具體而言涉及將熔融焊料帶有 的焊渣分離為焊料和殘?jiān)脑O(shè)備、系統(tǒng)和方法。
背景技術(shù)：
焊渣(dross)是焊接處理過程，比如波峰焊，中的副產(chǎn)品。焊渣包括組成焊料的金 屬的氧化物、用于焊接處理過程的助焊劑(flux)和/或其他藥劑所形成的污染物和一些可 用的焊料。特別地，在氧化過程中形成了焊料的核(nuclei)，其被氧化物包裹而成。成簇的 上述單元形成了焊渣。焊渣會干擾焊接過程。焊渣具有小于焊料的密度，從而焊渣一般會漂浮于熔融焊料之上?，F(xiàn)有技術(shù)中處 理焊渣的方法包括在熔融焊料表面鏟除焊渣。然而，在焊渣被鏟除的同時(shí)，不僅金屬氧化物 和污染物會被除去，一些有用的焊料也會被除去。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明部分基于以下發(fā)現(xiàn)氣體可以被注入熔融焊料中以幫助將焊渣分離為可被 再次利用的焊料和殘?jiān)?。大體上，本發(fā)明特征在于將焊渣分離為可被再次利用的焊料和殘?jiān)南到y(tǒng)。所述 系統(tǒng)包括被構(gòu)造為容納并保存熔融焊料的容器，和被構(gòu)造為將一種或多種氣體注入設(shè)置在 容器中的熔融焊料中的氣體注入線路(gas injection circuit)。在一些實(shí)施例中，所述氣體注入線路被構(gòu)造為將氣體注入容器的某區(qū)域內(nèi)，所述 區(qū)域位于設(shè)置在容器中的熔融焊料的表層的下方。在一些范例中，所述氣體注入線路包括一個(gè)或多個(gè)至少部分設(shè)置在容器內(nèi)的氣體 注入管道。在一些情況下，所述氣體注入管道被構(gòu)造為將氣體輸送入容器。所述氣體注入 線路還可以包括氣體源，其與氣體注入管道流體相通。所述氣體注入管道被構(gòu)造為從氣體 源將氣體輸送入容器。在一些范例中，所述氣體注入管道至少部分設(shè)置在容器內(nèi)，位于設(shè)置 在容器中的熔融焊料表面下方位置處。在一些實(shí)施例中，氣體注入線路包括氣體源和至少部分設(shè)置在容器內(nèi)的氣體注入 管道。所述氣體注入管道可以包括第一開口，其與氣體源流體相通，和一個(gè)或多個(gè)設(shè)置在容 器內(nèi)并與第一開口流體相通的孔。所述氣體注入管道可以被配置將一種或多種加壓氣體 (pressurized gases)從氣體源輸送到分離容器中。在一些范例中，所述系統(tǒng)可以包括至少一個(gè)刀片，至少部分延伸入容器內(nèi)，所述刀 片被構(gòu)造為與設(shè)置在容器內(nèi)的熔融焊料流接觸。所述至少一個(gè)刀片可以被安裝為相對于容 器移動，從而可以切斷(cut through)容器內(nèi)熔融焊料帶有的焊渣。在一些情況下，氣體注 入線路包括設(shè)置在分離容器內(nèi)的多個(gè)氣體注入管道，其被構(gòu)造為圍繞至少一個(gè)刀片。所述 多個(gè)氣體注入管道可以被構(gòu)造為將氣體輸送到位于分離腔體中的熔融焊料中。在一些范例 中，所述氣體注入管道大致上與至少一個(gè)刀片的移動軸線(motion axis)平行。
在另外一個(gè)方面，本發(fā)明的特征在于波峰焊系統(tǒng)。所述系統(tǒng)包括被構(gòu)造為容納并 支承熔融焊料的分離容器、被配置為將一種或多種氣體注入設(shè)置在分離容器內(nèi)的熔融焊料 中的氣體注入線路、焊接容器、被構(gòu)造為將熔融焊料流從焊接容器輸送到分離容器從而將 焊渣從熔融焊料中去除的入口和被構(gòu)造為將熔融焊料流從分離容器輸送到焊接容器的出在一些實(shí)施例中，所述氣體注入線路包括氣體源和一個(gè)或多個(gè)與氣體源流體相通 的氣體注入管道，所述氣體注入管道至少部分設(shè)置在分離容器內(nèi)。所述一個(gè)或多個(gè)氣體 注入管道可以被構(gòu)造為將氣體從氣體源輸送入分離容器內(nèi)。在一些情況下，所述一個(gè)或 多個(gè)氣體注入管道至少部分設(shè)置在分離容器內(nèi)，位于分離容器內(nèi)熔融焊料表層(surface level)下方的位置。在另一個(gè)方面，本發(fā)明的特征在于將漂浮在熔融焊料上的焊渣分離為焊料與殘?jiān)?的方法。所述方法包括將含有焊渣的熔融焊料輸送到第一容器內(nèi)，并將氣體注入到位于容 器中的熔融焊料中，將殘?jiān)鼜娜廴诤噶现蟹蛛x出來。在一些范例中，將氣體注入熔融焊料中包括將氣體從氣體源輸送到至少部分設(shè)置 在第一容器內(nèi)的氣體注入管道中。在一些實(shí)施例中，將氣體注入熔融焊料中包括將氣體輸 送到第一容器內(nèi)位于熔融焊料表層下方的區(qū)域中。在一些范例中，將氣體注入熔融焊料中 包括將氮?dú)鈴臍怏w源輸送到第一容器內(nèi)。在一些實(shí)施例中，所述方法還可以包括將熔融焊 料帶有的焊渣切斷。在一些范例中，所述方法可以包括將去除殘?jiān)娜廴诤噶蠌牡谝蝗萜鬏斔偷降诙?容器。將熔融焊料輸送到分離容器中可以包括將包括焊渣的熔融焊料從第一容器輸送到第 二容器中。除非另有定義，此處所有的科技術(shù)語具有本領(lǐng)域內(nèi)技術(shù)人員所能一般理解的相同 含義。盡管與此處描述的方法和材料相類似或等同的方法和材料也可以被用于本發(fā)明的實(shí) 踐與實(shí)驗(yàn)，但是下文僅描述了一些合適的方法與材料。此處所提到的所有出版物、專利申 請、專利和其他參考文獻(xiàn)將被通過引用的方式全部并入本文。在發(fā)生沖突的情況下，本說明 書，包括定義，將核實(shí)檢驗(yàn)(control)。另外，材料、方法和實(shí)施例僅為圖示目的而非限制。本發(fā)明的其他特征和優(yōu)點(diǎn)將會通過以下的詳細(xì)描述和權(quán)利要求而更明顯。


圖1所示為波峰焊系統(tǒng)的立體圖。圖2所示為切割單元的立體圖。圖3A和IBB是帶有氣體注入線路的分離容器的主視圖和側(cè)視圖。圖4是氣體注入線路的俯視圖。
不同附圖中的相似標(biāo)號表示類似部件。
具體實(shí)施例方式新的設(shè)備、系統(tǒng)和方法被用于將熔融焊料帶有的焊渣分離為可重復(fù)利用的焊料和 殘?jiān)Ｏ到y(tǒng)總覽
參看圖1，波峰焊系統(tǒng)10包括焊接部件的焊接容器20和用于分離在焊料處理過程 中產(chǎn)生的焊渣的分離容器30。如圖1所示，焊接容器20包括第一和第二焊接塔(soldering tower) 21和22。第一和第二焊料泵23和M分別與第一和第二焊接塔21和22相連接。所 述第一和第二焊料泵23和M泵出熔融焊料12到第一和第二焊接塔21和22，從而產(chǎn)生焊 料波(solder WaVeS)25。待焊物品，比如印刷線路板，可以被置于焊接容器20之上，從而焊 料波25能接觸到，并焊接該物品。分離容器30被提供為將焊渣分離為焊料和殘?jiān)Ｔ摲蛛x容器30通過入口管道14 和出口管道16與焊接容器20流體連通。入口管道14可使焊料12，與基本漂浮在焊料12 上的焊渣一起，從焊接容器20進(jìn)入分離容器30。由于連通器的規(guī)則，分離容器30中的液面 與處理容器20中的一樣高。出口管道16可使從中已經(jīng)除去殘?jiān)娜廴诤噶?，重新從分離 容器30回到焊接容器20中。分離容器30包括切割單元40、吸收裝置50和氣體注入線路70。參看圖2，切割單 元40包括一個(gè)或多個(gè)刀片41 (圖示為5個(gè))、支撐件42和線性驅(qū)動器組件43。支撐件42 被配置為位于分離容器30之上，且刀片41被安裝在支撐件42上，從而刀片41至少部分延 伸進(jìn)入分離容器30中并與在分離容器30中的熔融焊料12表面13接觸。支撐件42相對 于分離容器30是可移動的(如箭頭44所示方向)，由線性驅(qū)動器組件43通過馬達(dá)45驅(qū) 動。作為支撐件42相對于分離容器30線性位移(箭頭44)的結(jié)果，刀片41切斷焊渣，從 而導(dǎo)致焊渣部分地被分離為殘?jiān)c焊料。被分離出來的焊料從而可以被送回焊接容器30， 而殘?jiān)梢詮姆蛛x容器30中被移除。如圖2所示，支撐件42還可以包括一個(gè)或多個(gè)板材46，在支撐件42被移動時(shí)，其 可撇去(skim)焊料表面13上的殘?jiān)?。用這種方式，板材46可以被用于向吸收裝置50移 動殘?jiān)鴮⑵淙コ?。在一些范例中，切割單?0和/或板材40在垂直方向上相對于分離 容器30也是可移動的(如箭頭48所示)。這能使板材46被移入、移出接觸到熔融焊料12 的表面13。在使用中，隨著切割單元40和/或板材46相對于分離容器30被提升，板材46 被移出與焊料12接觸，且，隨著刀片41延伸進(jìn)入焊料12，支撐件42沿箭頭44方向相對于 焊料12移動以弄碎焊渣。在實(shí)現(xiàn)了預(yù)設(shè)數(shù)量的切斷行程之后，切割單元40和/或板材46 相對于分離容器30被降低以使板材46接觸到焊料12的表面13。這樣，支撐件42再次沿 箭頭44方向移動以使板材46將漂浮在焊料12表面13上的殘?jiān)昭b置50處推進(jìn)以 將其去除。如圖1所示，系統(tǒng)10可選地包括蓋板62 (用虛線標(biāo)示)，延伸蓋住分離容器30和 /或焊接容器20。蓋住分離容器30便于更好地控制氣體流經(jīng)過旋流器(cycl0ne)52?？?選地或附加地，蓋板62可以延伸到蓋住焊接容器20，且這樣能提供適于在低氧環(huán)境下進(jìn)行 焊接的焊接裝置。比如，不含氧氣體，例如氮?dú)?，可以被提供在蓋板62和焊接和/或分離容 器20，30 (舉例來說，通過導(dǎo)管72a)之間的環(huán)境中。在這樣的實(shí)施例中，風(fēng)扇M可以被用 于從分離容器30中抽出低氧氣體(low-oxygen gas)。所述低氧氣體離開風(fēng)扇討后可以重 新獲得以使它能被再利用。氣體注入線路如圖1所示，氣體注入線路70包括主源(main source) 71，其存儲氣體(比如惰 性氣體，比如氮?dú)?或者氣體混合物?？蛇x地，可提供兩種或者更多的氣體源。主源71與主閥72相連。主閥72可操作地控制氣體流(flow of gas)，比如流向蓋板62和焊接和/ 或分離容器20，30之間的環(huán)境中的氣體流。主源71還與壓力調(diào)節(jié)器73相連，壓力調(diào)節(jié)器 保持從主源71向一對流通路徑傳遞(比如主動和旁通流通路徑74，7 的氣流壓力。主動 流通路徑74包括第一閥76和主動流量調(diào)節(jié)器77 (比如固定的流量調(diào)節(jié)器)。旁通流通路 徑75包括第二閥78和旁通流量調(diào)節(jié)器79 (比如固定的流量調(diào)節(jié)器)。主動和旁通流通路 徑74，75通過導(dǎo)管7 與氣體注入組件80流體連通，并被構(gòu)造為將氣體流從主源71通過 壓力調(diào)節(jié)器73輸送到氣體注入組件80中去。所述氣體注入組件80包括歧管(manifold) 81和一個(gè)或多個(gè)氣體注入管道82。所 述歧管81將來自主源71的氣體流分配到氣體注入管道82中。參看圖3A和圖!3B，所述氣 體注入管道82至少部分設(shè)置在分離容器30內(nèi)，處于在分離容器30中的熔融焊料12的表 面13所界定的液面下方的位置，所述氣體注入管道82被構(gòu)造為將氣體流輸送到熔融焊料 12中。所述氣體注入管道82可以由金屬材料制成，比如鈦或不銹鋼。如圖4所示，氣體注入管道82的每一個(gè)均包含一個(gè)或多個(gè)與歧管81流體相連通 的小孔83 (比如，每個(gè)直徑在大約0. lmm-0. 5mm之間)，其大小被設(shè)置以使得減少焊料12進(jìn) 入管道82內(nèi)側(cè)的可能性。來自主源71的氣體通過歧管81注入氣體注入管道82，孔83允 許氣體以氣泡84的形式離開氣體注入管道82進(jìn)入位于分離容器30中的焊料12中。在使用中，當(dāng)在主動模式下操作時(shí)，比如在焊接操作中，第二閥78被關(guān)閉以禁止 氣體流通過旁通線路，第一閥76被打開以引導(dǎo)氣體流經(jīng)過主動流量調(diào)節(jié)器77以提供基本 連續(xù)的氣體流(比如，速度在大約8L/min)流向氣體注入組件80。當(dāng)在待機(jī)模式下操作時(shí)， 比如，在系統(tǒng)10未被使用的焊接操作之間，第一閥76被關(guān)閉而第二閥78被打開以引導(dǎo)氣 體流通過旁通流量調(diào)節(jié)器79以提供基本連續(xù)的氣體流(比如，速度在大約lL/min到4L/ min之間，比如，大約2L/min)流向氣體注入組件80。以這種方式，旁通流通路徑75所起作 用是在未使用系統(tǒng)10而限制氣體消耗時(shí)，禁止孔83阻塞。操作方法總體而言，本系統(tǒng)如下操作。當(dāng)焊接容器20被設(shè)定進(jìn)行操作時(shí)，第一泵和第二泵23，24將熔融焊料輸送到第一 和第二焊接塔21，22中以產(chǎn)生焊料波25。焊接的工件，比如帶有待焊元件的印刷線路板， 穿過焊接容器20被輸送到與焊料波25接觸以焊接工件。在焊接過程之后，焊料12從焊料 波25中流回到焊接容器20中。該焊料12，現(xiàn)被焊渣污染，通過入口管道14進(jìn)入分離容器 30。在第一垂直位置，比如，隨著板材46移出接觸焊料12的表面13，切割單元40實(shí)現(xiàn)了預(yù) 設(shè)數(shù)量的編程的切斷行程，比如，相對于分離容器30的線性移動(箭頭44)，從而所述焊渣 可以被分離為焊料與殘?jiān)?。這些殘?jiān)?，大體上呈粉末狀并具有低的比重，將會漂浮在焊料12 上。然后，切割單元40和/或板材46相對于分離容器30被降低到第二垂直位置，從而板 材46會接觸到焊料的表面13，且支撐件會再次線性地沿箭頭44方向移動，從而將焊料12 表面13上的粉末殘?jiān)踩?，使其被吸收裝置50從表面13吸走。在一些情況下，比如在焊接過程中使用無鉛焊料時(shí)，在焊接過程中會產(chǎn)生金屬氧 化物這樣的副產(chǎn)品，其冷卻相對較快，最終導(dǎo)致干擾切割單元40的操作。為改進(jìn)將焊渣分 成焊料與殘?jiān)姆蛛x，并禁止干擾切割單元40的操作，氣體，比如氮?dú)?，可以通過氣體注入 線路70被注入分離容器30 (比如，以2升每分鐘到8升每分鐘的流速之間)。當(dāng)氣體被注入分離容器30中時(shí)，孔83可允許氣體離開氣體注入管道82并以氣泡84形式進(jìn)入位于分 離容器30中的焊渣中。當(dāng)它們上升到焊料12的表面13，氣泡84破裂，從而在焊渣中產(chǎn)生 反作用力(reactionary force)以幫助焊料與氧化層的分離，因而，能幫助禁止或防止可能 其他方面引起的對切割單元40的操作的干擾。其他實(shí)施例上述描述了特定實(shí)施例，其他實(shí)施例也是可能的。比如，上述氣體注入線路包括一 對流通路徑(比如，主動和旁通流通路徑)，每一個(gè)包括單獨(dú)的閥，在一些實(shí)施例中，所述氣 體注入線路可選地或附加地包括單個(gè)連接于流量調(diào)節(jié)器和壓力調(diào)節(jié)器之間的三路閥，以控 制氣流從壓力調(diào)節(jié)器流向主動和旁通流量控制器?？蛇x地，相比于包括兩個(gè)獨(dú)立的流通路徑，單個(gè)流通路徑也能連接壓力調(diào)節(jié)器和 氣體注入組件。單個(gè)流通路徑包括流量計(jì)和可調(diào)節(jié)閥以控制流向氣體注入組件的氣體流量。上述波峰焊系統(tǒng)包括獨(dú)立的焊接和分離容器，其他實(shí)施例可以包含帶有氣體注入 線路的單個(gè)容器。與此處描述的細(xì)節(jié)和特點(diǎn)可結(jié)合的其他細(xì)節(jié)和特點(diǎn)可以在美國專利號US6578752 中找至丨J，其題名為“Method and Apparatus for Separating DrossFloating on Solder，，， 其所有內(nèi)容在此處通過參考的方式并入本文中?？梢岳斫獾氖潜景l(fā)明已經(jīng)結(jié)合其詳細(xì)的描述進(jìn)行描述，上述描述意在闡釋而不是 限制本發(fā)明的保護(hù)范圍，本發(fā)明保護(hù)范圍由附上的權(quán)利要求界定。其他方面、優(yōu)點(diǎn)和改進(jìn)均 落在權(quán)利要求的保護(hù)范圍之內(nèi)。
權(quán)利要求
1.焊渣分離系統(tǒng)，包括被構(gòu)造為容納并存儲熔融焊料的容器(30)；和被配置為向設(shè) 置在所述容器中的熔融焊料中注入氣體的氣體注入線路(70)。
2.按照權(quán)利要求1所述的焊渣分離系統(tǒng)，其中所述氣體注入線路被構(gòu)造為向設(shè)置在所 述容器中的熔融焊料(1 的表層(1 下方容器區(qū)域內(nèi)注射氣體。
3.按照權(quán)利要求1或2所述的焊渣分離系統(tǒng)，其中所述氣體注入線路包括至少部分設(shè) 置在容器內(nèi)的氣體注入管道(82)，且其中所述氣體注入管道被構(gòu)造為將氣體輸送到所述容 器中。
4.按照權(quán)利要求3所述的焊渣分離系統(tǒng)，其中氣體注入線路進(jìn)一步包括與氣體注入管 道流體相通的氣體源(71)，其中所述氣體注入管道被構(gòu)造為將氣體從氣體源輸送到所述容 器中。
5.按照權(quán)利要求3或4所述的焊渣分離系統(tǒng)，其中氣體注入管道至少部分設(shè)置在容器 中并處于設(shè)置在容器內(nèi)的熔融焊料(12)的表層(13)下方的位置處。
6.按照權(quán)利要求1或2所述的焊渣分離系統(tǒng)，其中所述氣體注入線路包括氣體源 (71)；至少部分設(shè)置在所述容器內(nèi)的氣體注入管道(82)，所述氣體注入管道包括與所述 氣體源流體相通的第一開口 ；和一個(gè)或多個(gè)設(shè)置在容器中的孔(8 并與所述第一開口流 體相通，其中所述氣體注入管道可操作地將加壓氣體從氣體源輸送到所述容器中。
7.按照上述任一項(xiàng)權(quán)利要求所述的焊渣分離系統(tǒng)，進(jìn)一步包括至少一個(gè)刀片(41)，至 少部分延伸至容器內(nèi)，且被配置為與設(shè)置在所述容器中的熔融焊料流接觸，其中所述至少 一個(gè)刀片被安裝為可相對于所述容器移動，從而切斷容器內(nèi)的熔融焊料帶有的焊渣。
8.按照權(quán)利要求7所述的焊渣分離系統(tǒng)，其中所述氣體注入線路包括多個(gè)設(shè)置在分離 容器中并分布在至少一個(gè)刀片周圍的氣體注入管道(82)，其中多個(gè)氣體注入管道被構(gòu)造為 將氣體輸送到在分離腔體中的熔融焊料中去。
9.按照權(quán)利要求8所述的焊渣分離系統(tǒng)，其中所述氣體注入管道大致上與至少一個(gè)刀 片的移動軸線平行。
10.焊接系統(tǒng)(10)包括被構(gòu)造為容納并支撐熔融焊料(12)的分離容器(30)；被配置 為向設(shè)置在所述分離容器中的熔融焊料中注入氣體的氣體注入線路(70)；焊接容器00)； 被構(gòu)造為將熔融焊料流從焊接容器輸送到分離容器中的入口(14)，從而從熔融焊料中去除 焊渣；和被構(gòu)造為將熔融焊料流從分離容器輸送到焊接容器中的出口(16)。
11.按照權(quán)利要求10所述的焊接系統(tǒng)，其中所述氣體注入線路包括氣體源(71)；和 一個(gè)或多個(gè)與氣體源流體相通的氣體注入管道(82)，其至少部分設(shè)置在所述分離容器中， 其中所述一個(gè)或多個(gè)氣體注入管道被配置為將氣體從氣體源輸送到分離容器中。
12.按照權(quán)利要求11所述的焊接系統(tǒng)，其中所述一個(gè)或多個(gè)氣體注入管道至少部分設(shè) 置在所述分離容器中并處于設(shè)置在所述容器中的熔融焊料(12)的表層(13)下方的位置 處。
13.將漂浮在焊料上的焊渣分離成焊料與殘?jiān)姆椒?，所述方法包括將含有焊渣?熔融焊料(1 輸送到第一容器(30)中；且將氣體(84)注入到在容器中的熔融焊料中，從 而將殘?jiān)鼜娜廴诤噶现蟹蛛x出來。
14.按照權(quán)利要求13所述的方法，其中將氣體注入到熔融焊料中包括將氣體從氣體源 (71)輸送到至少部分設(shè)置在所述第一容器內(nèi)的氣體注入管道(8 中。
15.按照權(quán)利要求13或14所述的方法，其中將氣體注入到熔融焊料中包括將氣體輸送 到第一容器中處于熔融焊料的表層(13)下方的區(qū)域中。
16.按照權(quán)利要求13到15的任一一項(xiàng)所述的方法，其中將氣體注入到熔融焊料中包括 將氮?dú)鈴臍怏w源(71)輸送到所述第一容器內(nèi)。
17.按照權(quán)利要求13到16的任一一項(xiàng)所述的方法，進(jìn)一步包括將熔融焊料帶有的焊渣 切斷。
18.按照權(quán)利要求13到17的任一一項(xiàng)所述的方法，進(jìn)一步包括將去除殘?jiān)娜廴诤噶?從第一容器輸送到第二容器00)。
19.按照權(quán)利要求18所述的方法，其中將熔融焊料輸送至第一容器中包括將帶有焊渣 的熔融焊料從第二容器輸送至第一容器中。
全文摘要
本發(fā)明涉及將熔融焊料帶有的焊渣分離為焊料及殘?jiān)脑O(shè)備、系統(tǒng)和方法。
文檔編號B23K1/08GK102056698SQ200980121346
公開日2011年5月11日 申請日期2009年4月22日 優(yōu)先權(quán)日2008年4月22日
發(fā)明者蘭伯特斯·彼得勒斯·克里斯蒂內(nèi)斯·威爾曼 申請人:維多利紹德有限公司