[发明专利]表面安装元器件的焊接设备

说明书

本发明涉及表面安装元器件(SMD)的焊接设备。缩写SMD(Sur-face Mounted Devices)在德语已成为一个通用术语。为把元件安装在上部接线上，人们使用了所谓再流焊接。在焊点处最好使用相应的操纵装置涂上焊膏，并且最好也用操纵装置把元件放到板上。然后最好用热辐射把载有元件的线路板(下面称为“板”)加热到焊接温度。该加热通常分成三个温度步骤：第一步，加热到约100℃以便除去焊膏中的溶剂。第二步，把该板加热到稍稍低于焊锡熔化温度，以使整个板的温度大致均匀。第三步，熔化焊锡。

现有SMD回流焊接设备设计成隧道形加热炉，板在其中连续传送。

这类现有设备有若干缺点。

某些SMD元件，特别是半导体电路所经历的焊锡熔化时间必须很短。因此，第三步须尽可能短。但另一方面又得确保所有焊点都熔化。在使用现有设备时，对于一定的电路必须进行好几次试验以便把参数调节合适。但是错误率很高，即使可予修正，也很费劲。

事实上这类传送焊接设备只用于大规模生产，由于试错率很高，因此用来生产个别板或数量不多的板时在经济上是不可行的。

现有设备的第三个缺点是由于要把整个板尽可能均匀地加热到焊锡的熔化温度这一基本想法引起的。这迫使设计者须在板面上同样均匀地配置各元件，而不管元件之间的功能上的相互作用如何，从而不利于布线。

本发明的目的是消除或至少是减轻上述现有技术中的至少某些缺点。

按照第一个方面，本发明并不是用试错法来确定焊接参数(温度-时间控制)，而是一监测到焊锡熔化立即停止加热。为此，最好利用下列现象：在熔化点温度以下呈暗灰色的焊膏熔化时会大大改变其反射性能，而这用比方说摄像机很容易监测到。

这还消除了把SMD技术用于小批量生产时遇到的障碍，从而可使用一种取代传送加热炉的设备实现单一板的制作。在这种设备中，相继进行三个温度-时间过程。但是，按照本发明的另一个方面，这类设备可经修正而用于更大批量生产，即在它之前设一用来进行前面两个加热步骤的隧道传送加热炉，而该辅助设备只进行最后一步。可以理解，板的传送因此不是连续的，而是步进式的。

由于板在焊接期间固定不动，因此有利于应用本发明的第三个方面。按照本发明的第三个方面，设有一在选定时间中罩住板的选定区域的装置，从而其它吸热多的区域(例如吸热片)的加热时间更长。这样，设计者可不受上述限制。

下面结合附图说明本发明一优选实施例。这些附图很大程度上为简示图，以便示出主要细节。

图1为整个设备的侧视图；

图2为图1所示设备的俯视图；

图3为图1和图2所示设备中该辅助设备的放大图；

图4为图3中箭头“4”方向上的视图；

图5表示监测组件的膜片装置。

图1所示设备包括终级设备10以及其前面的供载有元件的板以箭头14方向以步进方式通过的隧道加热炉12。在此两部件之间有图示打开的传送站16，该传送站可用来把载有元件的板直接插入该终级设备，而隧道加热炉12关闭(或不设加热炉12)；可对终级设备进行控制，使它或是从(由隧道加热炉产生的)中间温度开始加热到焊锡熔化温度，或是相继加热到三种温度。终级设备10出口端有一辅助室18，其作用下文交代。

在各附图中，所示辐射加热器20最好为中波红外线辐射器。这类辐射器市场上有售，其起动快，可用例如相位削波电路加以控制，从而控制温度。这类控制的设计对专家来说不是难事，因此本发明从略。

该终级设备的加热室22的顶上有一内装监测摄像机25的中间室24，该中间室的顶上有一显示屏监视器26。

图3到图5详细示出了终级设备10的设计。监测摄像机可采用市场有售的视频摄像机，用作观察等目的，其垂直向下正对着由一框式托架28支撑并由一链式传送机传送的板。该摄像机的输出信号送至监视器26。该摄像机镜头系统有意不聚焦在板面上，从而它所“看到的”图像在监视器上散焦；由于这类摄像机通常有一亮度伺服系统，因此监视器屏幕的最初显示大致为均匀的灰色。但焊锡一旦熔化，焊锡熔滴就会把大量可见光反射入摄像机镜头系统中，监视屏幕上从而出现流星样图像。这就为操作者提供信号而关掉加热器和/或把板送出室22，再用比方说鼓风机冷却该板。

可以理解，可用图像识别装置取代操作者，或者取消监视器而直接处理摄像机的视频输出信号。