一种基板制造方法以及使用该基板制造方法的焊接设备与流程

1.本发明涉及一种基板制造方法以及使用该基板制造方法的焊接设备。


背景技术：

2.根据产品的热传递效率和焊接的可靠性的不断提升，回流焊大致可分为五个发展阶段。第一代是热板传导回流焊设备：热传递效率最慢，5-30w/m2k(不同材质的加热效率不一样)，有阴影效应。第二代是红外热辐射回流焊设备：热传递效率慢，5-30w/m2k(不同材质的红外辐射效率不一样)，有阴影效应，元器件的颜色对吸热量有大的影响。第三代是热风回流焊设备：热传递效率比较高，10-50w/m2k，无阴影效应，颜色对吸热量没有影响。第四代是气相回流焊接系统：热传递效率高，200-300w/m2k，无阴影效应，焊接过程需要上下运动，冷却效果差。第五代是真空蒸汽冷凝焊接(真空汽相焊)系统：密闭空间的无空洞焊接，热传递效率最高，300w-500w/m2k。焊接过程保持静止无震动。冷却效果优秀，颜色对吸热量没有影响。根据回流焊品种分类，第一是热板传导回流焊：这类回流焊炉依靠传送带或推板下的热源加热，通过热传导的方式加热基板上的元件，用于采用陶瓷(al2o3)基板厚膜电路的单面组装，陶瓷基板上只有贴放在传送带上才能得到足够的热量，其结构简单，价格便宜。中国的一些厚膜电路厂在80年代初曾引进过此类设备。第二是红外(ir)回流焊炉：此类回流焊炉也多为传送带式，但传送带仅起支托、传送基板的作用，其加热方式主要依红外线热源以辐射方式加热，炉膛内的温度比前一种方式均匀，网孔较大，适于对双面组装的基板进行回流焊接加热。这类回流焊炉可以说是回流焊炉的基本型。在中国使用的很多，价格也比较便宜。第三是气相回流焊接：加热碳氟化物(早期用fc-70氟氯烷系溶剂)，熔点约215℃，沸腾产生饱和蒸气，炉子上方与左右都有冷凝管，将蒸气限制在炉膛内，遇到温度低的待焊pcb组件时放出汽化潜热，使焊锡膏融化后焊接元器件与焊盘。美国最初将其用于厚膜集成电路(ic)的焊接，气柏潜热释放对sma的物理结构和几何形状不敏感，可使组件均匀加热到焊接温度，焊接温度保持一定，无需采用温控手段来满足不同温度焊接的需要，vps的气相中是饱和蒸气，含氧量低，热转化率高，但溶剂成本高，且是典型臭氧层损耗物质，因此应用上受到极大的限制，国际社会现今基本不再使用这种有损环境的方法。第四是热风回流焊：热风式回流焊炉通过热风的层流运动传递热能，利用加热器与风扇，使炉内空气不断升温并循环，待焊件在炉内受到炽热气体的加热，从而实现焊接。热风式回流焊炉具有加热均匀、温度稳定的特点，pcb的上、下温差及沿炉长方向的温度梯度不容易控制，一般不单独使用。自20世纪90年代起，随着smt应用的不断扩大与元器件的进一步小型化，设备开发制造商纷纷改进加热器的分布、空气的循环流向，并增加温区至8个、10个，使之能进一步精确控制炉膛各部位的温度分布，更便于温度曲线的理想调节。全热风强制对流的回流焊炉经过不断改进与完善，成为了smt焊接的主流设备。第五是红外线 热风回流焊：20世纪90年代中期，在日本回流焊有向红外线 热风加热方式转移的趋势。它足按30％红外线，70％热风做热载体进行加热。红外热风回流焊炉有效地结合了红外回流焊和强制对流热风回流焊的长处，是21世纪较为理想的加热方式。它充分利用了红外线辐射穿透力强的特点，热效率高、
节电，同时又有效地克服了红外回流焊的温差和遮蔽效应，弥补了热风回流焊对气体流速要求过快而造成的影响。第六是这类回流焊炉是在ir炉的基础上加上热风使炉内温度更加均匀，不同材料及颜色吸收的热量是不同的，即q值是不同的，因而引起的温升at也不同。例如，ic等smd的封装是黑色的酚醛或环氧，而引线是白色的金属，单纯加热时，引线的温度低于其黑色的smd本体。加上热风后可使温度更加均匀，而克服吸热差异及阴影不良情况，红外线 热风回流焊炉在国际上曾使用得很普遍。由于红外线在高低不同的零件中会产生遮光及色差的不良效应，故还可吹入热风以调和色差及辅助其死角处的不足，所吹热风中又以热氮气最为理想。对流传热的快慢取决于风速，但过大的风速会造成元器件移位并助长焊点的氧化，风速控制在1.0m/s～1.8ii i/s为宜。热风的产生有两种形式：轴向风扇产生(易形成层流，其运动造成各温区分界不清)和切向风扇产生(风扇安装在加热器外侧，产生面板涡流而使各个温区可精确控制)。第六是热丝回流焊：热丝回流焊是利用加热金属或陶瓷直接接触焊件的焊接技术，通常用在柔性基板与刚性基板的电缆连接等技术中，这种加热方法一般不采用锡膏，主要采用镀锡或各向异性导电胶，并需要特制的焊嘴，因此焊接速度很慢，生产效率相对较低。第七是热气回流焊：热气回流焊指在特制的加热头中通过空气或氮气，利用热气流进行焊接的方法，这种方法需要针对不同尺寸焊点加工不同尺寸的喷嘴，速度比较慢，用于返修或研制中。第八是激光回流焊，光束回流焊：激光加热回流焊是利用激光束良好的方向性及功率密度高的特点，通过光学系统将激光束聚集在很小的区域内，在很短的时间内使被加热处形成一个局部的加热区，常用的激光有co2和yag两种。激光加热回流焊的加热，具有高度局部化的特点，不产生热应力，热冲击小，热敏元器件不易损坏。但是设备投资大，维护成本高。第九是感应回流焊：感应回流焊设备在加热头中采用变压器，利用电感涡流原理对焊件进行焊接，这种焊接方法没有机械接触，加热速度快；缺点是对位置敏感，温度控制不易，有过热的危险，静电敏感器件不宜使用。第十是聚红外回流焊：聚焦红外回流焊适用于返修工作站，进行返修或局部焊接。回流焊设备一般包括有，1.控制部分，所述的控制部分包括有：(1)传送控制部分：传送控制部分主要通过马达带动链条运行，马达运行的状况通过编码器来反馈给主机，主机根据编码器反馈的信息再来控制马达的运行。(2)加热器控制部分：加热部分主要是通过发热元件来发热升温，温度的高低通过热敏传感器来检测，传感器将信息反馈给主机，主机再根据反馈的信息来控制发热元件的加热，由热风电动机、加热元件、热电偶、固态继电器、温度控制装置等。2.flux(助焊剂)过滤系统与冷却系统，flux过滤系统的重要组成部分，它将回焊炉焊接过程中挥发的flux集中到flux过滤装置，进行分离过滤，再冷却并将其输送到flux回收装置，进行集中处理。热风冷却循环系统。它将回流焊冷却区中的热空气进行冷却再将冷空气输送到回流焊冷却区，达到更好的冷却效果。3.吹风系统，回流焊吹风系统包括有回流焊的热风马达，它将回流焊炉膛中的热量均匀分散，产生良好的焊接状态，炉膛上方blower(送风机)排列，加热模块间无间隔，使炉膛内的热量更加均匀。回流焊flux过滤制冷风扇，它将集中的flux进行冷却，有利于flux的回收与处理。4.操作系统，回流焊操作系统包括有回流焊的操作键盘，机器的基本操作和机器参数的编写与修改都是通过键盘来实现的。回流焊的显示屏，机器的参数设置及信息的回流焊，焊接区和预热区总和有9个温区的话，最极端的情况是出现全部都低温0.1度，也许这种情况等都是通过显示屏来显示出来的。5.轨道系统包括导轨、网带(中央支承)、链条、运输电动机、轨道宽度调节结构、运输速
度控制机构等部分。它的功能是将pcb从进口端输送到出口端，完成整个焊接过程。现有的多温区回流焊都是采用连续匀速输送电路板的方式。6.顶盖升起装置：便于焊膛清洁，当需要对回流焊机进行清洁维护，或生产时发生掉板等状况时，需将回流炉上盖打开。回流焊设备，在焊接时可能会由于温度控制问题，一般包括有预热区、焊接区、冷却区，预热区和焊接区包括多个加热单元，温度控制都是有一定精确的范围的，吸收的热量多了就会烧坏电路板、元件和焊点氧化等不良，温度低了就会焊点不熔化引起焊接不牢，比如温度控制在0.1度内，超过范围将激发电路的通断，即当温度高于设定温度0.1度时就切断加热元件，当温度低于设定温度0.1度时就接通加热元件，所以本身相同的基板在每个加热单元就会出现0.1度的吸收热量的差别，如果加热单元的温度差异接的影响还对焊不是很明显，但是当回流焊外部有风进入到炉体内，那这种影响就会表现出来，可能会出现加热不充分的造成锡膏不能完全熔化而引起焊接不良，由于现有的回流焊的轨道系统是匀速无停顿运动的，所以该回流焊无法根据每个基板的不同受热情况作出个性化的调整。


技术实现要素：

3.本发明的主要目的是提供一种基板制造方法，使用该基板制造方法能够更精确地控制基板吸收的热量，降低由于温度控制不精确带来的焊接不良。
4.本发明的主要目的是这样实现的：一种基板制造方法，对于使用了使用了回流焊设备的基板制造方法，所述的回流焊设备包括有预热区、焊接区、预热区温度检测装置、焊接区温度检测装置、计算存储控制单元和轨道系统，所述的回流焊对所述的基板进行焊接，所述的基板的制造方法包括：所述的轨道系统将所述的基板整个输送到所述的预热区后停止运动，所述的预热区温度检测装置及时检测所述的预热区的温度，所述的计算存储控制单元根据所述的预热区温度检测装置的数据计算出所述的基板的预热时间，所述的预热区按照所述的基板的预热时间对所述的基板进行预热，所述的轨道系统将所述的基板整个输送到所述的焊接区后停止运动，所述的焊接区温度检测装置及时检测所述的焊接区的温度，所述的计算存储控制单元根据所述的焊接区温度检测装置的数据计算出所述的基板的焊接时间，所述的焊接区按照所述的基板的焊接时间对所述的基板进行焊接。
5.所述的基板制造方法，包括有冷却所述的基板工序。
6.一种回流焊设备，包括有预热区、焊接区、预热区温度检测装置、焊接区温度检测装置、计算存储控制单元和轨道系统，其特征在于使用了所述的基板制造方法。
7.所述的回流焊设备是热风回流焊设备。
8.所述的回流焊设备包括有冷却区。
9.所述的回流焊设备包括有至少两套并联的焊接区和至少两套并联的轨道系统。
10.所述的两套并联的焊接区和两套轨道系统是上下层关系。
11.所述的回流焊设备包括有三套并联的焊接区和三套并联的轨道系统。
12.所述的回流焊设备包括有丝杆螺母顶盖升起装置。
13.所述的丝杆螺母顶盖升起装置包括有限位螺母。
14.本发明提供了一种基板制造方法，对于使用了使用了回流焊设备的基板制造方法，所述的回流焊设备包括有预热区、焊接区、预热区温度检测装置、焊接区温度检测装置、计算存储控制单元和轨道系统。由于本发明的回流焊能够对预热区的每个加热单元进行及
时检测，通过计算存储控制单元能够计算出预热需要的时间并对基板进行预热，预热完毕后可以进行焊接，同理也是根据基板实际的加热情况进行调整焊接的温度和时间，能够做到对每一个进入到该回流焊设备的基板进行全程跟踪控制，区别对待加热。使用该基板制造方法能够更精确地控制基板吸收的热量，降低由于温度控制不精确带来的焊接不良。
附图说明
15.下面就结合附图对本发明做进一步描述。
16.图1是本发明的实施例的第一种状态的主视图。
17.图2是本发明的实施例的e向放大示意图。
18.图3是本发明的实施例的k-k剖视图(未表示出焊接单元、行程开关和机架等)。
19.图4是本发明的实施例的第一种状态的侧视图。
20.图5是本发明的实施例的第二种状态的侧视图。
21.图6是本发明的实施例的第三种状态的侧视图。
22.图7是是本发明的实施例使用的入板机的示意图。
具体实施方式
23.如图1-图6，该回流焊设备包括丝杆(7)、第一层架(3)、第二层架(6)、第三层架(9)、第四层架(11)，第一层架(3)和第四层架(11)上面有键槽孔，丝杆(7)将第一层架(3)、第二层架(6)、第四层架(11)通过链轮螺母(32、52)连接固定在一起，第二层架(6)和第三层架(9)是通过与其它金属条紧固连接固定在一起的形成中层架(8)，第一层架(3)和丝杆固定板(2)是与其它金属条紧固连接固定在一起的形成下层架(53)，第四层架(11)与其它金属条紧固连接固定在一起的形成上层架，丝杆(7)的下部紧固螺杆(1)穿过丝杆固定板(2)起到减少丝杆(7)晃动的作用，安装板(27)固定在下层架(53)上，安装板(27)上固定有螺母(26)与插入到地面的膨胀螺栓连接在一起，起到将回流焊设备牢固固定在地面的作用。当温区温度低时延长加热时间，当温区温度高时，缩短加热时间。
24.丝杆(7)的包括传动丝杆(31)、轴肩(30)和紧固螺杆(1)共三个部分，有螺母(28)将紧固螺杆(1)固定在第一层架(3)上，轴肩(30)和螺母(28)一起讲丝杆(7)牢固固定在第一层架(3)的上，为了防止转动，在紧固螺杆(1)和第一层架(3)上面有键槽，键(29)放在键槽里面，丝杆(7)的传动丝杆(31)与链轮螺母(32)配合，第二层架(6)上有轴承孔位，链轮螺母(32)通过向心球轴承(34)和推力轴承(33)固定在第二层架(6)上，在第二层架(6)的四个角上有这样的四套配合零件(如图3)。第四层架(11)的四个角上面也有链轮螺母的四套配合零件，电机(5)固定在第二层架(6)上，链轮(4)固定在电机(5)上，链轮螺母(32)是双排链轮，链轮螺母(32)双排链轮中的一排链轮和链轮(4)通过链条连接，链轮螺母(32)双排链轮中的另外一排链轮通过链条与其它三个角上的链轮连接(类似波峰焊锡炉的升降系统)，起到调节中层架(8)和上层架高度位置的作用，另外设置有张紧轮来张紧链条。电机(51)固定在第四层架(11)上，链轮(10)固定在电机(51)上，链轮螺母(52)是双排链轮，其连接方式和第二层架(6)的各个传动零件类似。
25.热风回流加热单元(20、21、22)为预热区，热风回流加热单元(23、24)为焊接区，热风回流加热单元(25)为冷却区，它们一起构成第一层的下层加热部分(19)，同样也有第一
层的上层加热部分(17)，第二层的下层加热部分(16)和第二层的上层加热部分(14)，相当于是把2台回流焊设备的加热部分组合在一台机器上面，同样也组合了各自的轨道系统。螺母(12)固定在丝杆(7)的最上面以便限定第四层架(11)不会移动到丝杆(7)外面。螺母(53)与螺母(12)作用一样，行程开关(13)固定在第四层架(11)上并且行程开关(13)的滚轮能够与螺母(53)接触，行程开关(13)能够起到限制第四层架(11)移动的最上极限位置的作用。行程开关(15)固定在第三层架(9)上面并可以与第四层架(11)接触，行程开关(15)起到限制第四层架(11)与第三层架(9)最近距离的作用。行程开关(18)固定在第一层架(3)上面并可以与第二层架(6)接触，行程开关(18)起到限制第一层架(3)与第二层架(6)最近距离的作用。
26.密封外壳(36)包括有底封板(35)、中间封板(37)和密封件(39)，它们通过紧固连接在一起，密封外壳(36)通过紧固连接固定在下层架(53)上。密封外壳(43)包括有中间封板(42)、中间封板(44)、密封件(41)和密封件(45)，它们通过紧固连接在一起，密封外壳(43)通过紧固连接固定在中层架(8)上。密封外壳(48)包括有顶封板(50)、中间封板(49)和密封件(47)，它们通过紧固连接在一起，密封外壳(48)通过紧固连接固定在上层架上。密封件(39)和密封件(41)之间是硅橡胶条(40)，密封件(45)和密封件(47)之间是硅橡胶条(46)，这些密封件和硅橡胶条配合作用起到隔绝外部空气从非出入口进入到回流焊设备的作用。中间封板(37、42、44、49)起到将加热单元的风扇电机与高温加热区域隔绝的作用。在密闭条件下密封外壳(36)与密封外壳(43)的距离为a，密封外壳(43)与密封外壳(48)的距离为b。当密封外壳(48)升到最上面位置，密封外壳(43)升到和密封外壳(48)紧密配合的位置，这时密封外壳(36)与密封外壳(43)的距离为c。当密封外壳(48)升到最上面位置，密封外壳(43)和密封外壳(36)紧密配合的位置，这时密封外壳(48)与密封外壳(43)的距离为d。距离为c、d适合工人去操作就可以了。做成两套上下并联的焊接区和两套上下并联的轨道系统是因为基板之间有间隔，焊接预热的时候轨道系统会停止运动，这样要满足现有的基板产量，必须加长回流焊设备长度和提高输送速度，但是机器太长了占用的面积会增加，占用会影响生产线的布局，所以采用向空间发展的方法。如果采用非人工送板，即采用到自动上板机，必须使用到改进的上板机，该上板机的高度更高，能够满足上层轨道系统的上板高度要求。同时该新型的上板机也能够同时满足至少2个高度上板的需求，所以该上板机就有上板出口升降调节装置，比如说该发明使用的丝杆螺母升降装置调节出口的高度。
27.为了保证整个基板送到预热区中间，可以使用现有的光眼感应入板方法，传送控制部分主要通过马达带动链条运行，马达运行的状况通过编码器来反馈给主机，主机根据编码器反馈的信息再来控制马达的运行，使得基板能够整个到达合适的位置。
28.回流焊设备也可以采用现有的铰链式样的密封盖翻开方式。相当于将现有的2台回流焊设备重叠在一起使用。
28.根据生产量需要，回流焊设备也可以采用三套并联的焊接区和三套并联的轨道系统。
29.如图7，该新型上板机包括有上板机(56)、底架(58)、升降丝杆螺母装置(59)，底架(58)包括有安装架(57)，上板机(56)固定在安装架(57)上，升降丝杆螺母装置(59)是与本发明的回流焊装置原理相同的传动部件，也包括有电机等带动且固定在底架(58)上，起到升降上板机(56)以达到精准上板的作用。该上板机(56)也可以是层叠上板机。该发明的回
流焊装置使用了该新型上板机。新型上板机也可以包括有其它的升降机构，比如说气缸提升机构等。其升降机构位置定位可以采用行程开关或光眼感应。
30.同理也有结构类似的新型下板机。新型下板机包括有下板机、底架、升降机构。所述的下板机和所述的升降机构固定在所述的底架上。