一種電磁泵式雙波峰發生器的制造方法

一種電磁泵式雙波峰發生器的制造方法
【專利摘要】本發明涉及一種電磁泵式雙波峰發生器，屬微電子無鉛焊接領域。本發明針對現有無鉛波峰發生器易形成氧化渣、難以保證焊接質量等弊端進行核心技術發明。所述電磁泵包括：上鐵芯及其繞組、下鐵芯及其繞組；上鐵芯下方設有上泵溝，下鐵芯上方設有下泵溝，上鐵芯長度小于等于下鐵芯；上泵溝通過湍流波發生管路與湍流波發生器連接，下泵溝通過寬平波發生管路與寬平波發生器連接。該波峰發生器以三相異步感應電磁泵為動力源，可實現湍流波和寬平波波峰高度各自控制，達到“一泵雙驅動”的設計理念，可適應不同PCB電路板的焊接生產。同時縝密的設計，大大減少了焊料與空氣的接觸面積及焊料的加入量，有效控制了無鉛焊料氧化渣的形成。
【專利說明】
【技術領域】
[0001] 本發明涉及一種電磁泵式雙波峰發生器，適用于通孔插裝技術（THT)和表面組裝 技術（SMT)中的自動化電子微連接設備，屬于無鉛波峰焊接領域。 一種電磁泵式雙波峰發生器

【背景技術】
[0002] 隨著電子產品無鉛化進程的發展，無鉛焊料、無鉛助焊劑、PCB的無鉛化等無鉛焊 接技術對波峰焊機提出新的要求。由于無鉛焊料焊接溫度較Sn-Pb合金焊料高3(T50°C， 傳統的機械波峰焊機采用機械泵作為液態金屬釬料循環動力，形成的波形旋渦擾動較大， 釬料在焊接過程中易氧化形成氧化渣，造成了企業生產成本增加。此外，由于無鉛焊料合金 中Sn的含量增加，造成了無鉛焊料對釬料槽及波峰噴嘴的腐蝕破壞加劇，特別是氧化后的 無鉛焊料更容易使機械泵體中的運動構件加速溶蝕，直接影響了焊接質量和生產節奏，機 械泵波峰焊機已經不能滿足無鉛焊接的技術要求。隨著無鉛化生產的發展，機械泵波峰焊 機被無需運動構件的電磁泵波峰焊機所取代是技術發展的大勢所趨。
[0003] 在已有電磁泵式波峰焊機中，專利CN8620924U所述屬于傳導式電磁泵波峰焊機， 該類型電磁泵波峰焊機容易在大電流電極處形成高溫釬料氧化渣，釬料氧化渣的形成不 但影響電磁泵驅動力而且增加生產成本；專利CN932468993和CN910581262A所述屬于單 /雙波峰單相感應式電磁泵波峰焊機，該波峰焊機可減少氧化渣對生產的影響，但有效磁 場分量較少，電磁驅動效率低；專利CN962366223. 9所述雙波峰發生器的電磁泵安裝在錫 槽的兩邊，以減少電磁耦合的干擾，但容易造成波峰發生器體積大，制造維修難度大；專利 CN962366223. 9和CN2429290Y所述電磁泵減輕了電磁耦合的干擾，但泵溝內的釬料不易加 熱，增加了設備輸入功率。專利公開說明書200510032601. 1所述為電磁泵式單/雙波峰發 生器，該發明為堅向"T"形結構，大大增加了設備的高度，同時該結構增加了泵送液態金屬 釬料的阻力（液態金屬釬料自身的重力），額外增加了電磁泵的輸入功率；湍流波峰發生器 和寬平波峰發生器的電磁泵屬于單邊鐵芯且左右對稱布置，該布置形式會使湍流波峰和寬 平波峰發生器的泵送參數一致，致使湍流波峰和寬平波峰穩定性和獨立控制性減弱，在實 際應用中，湍流波峰和寬平波峰發生器的泵送參數應有所區別，且應分別控制以控制波峰 穩定性。發生器與泵溝直接相連接，將會增加發生器噴嘴流出液態金屬的湍流和不穩定性。 發生器噴嘴采用具有傾角的設計，不利于更換發生器噴嘴的塞板。同時，該發明主要針對普 通Sn-Pb合金焊料，而無鉛焊料是電子波峰焊料的發展趨勢。所以，發明一種解決以上設計 諸多問題、氧化渣量少、焊接質量高、結構緊湊、生產成本低的電磁泵式雙波峰發生器勢在 必行。


【發明內容】

[0004] 本發明的目的在于提供一種能夠實現一臺電磁泵驅動并可以單獨控制兩個波峰 的峰高，形成平穩可靠的波峰，同時達到降低無鉛焊料氧化渣的產生量及保證焊接質量的 一種電磁泵式雙波峰發生器。
[0005] 技術解決方案 本發明包括：電磁泵、錫鍋，錫鍋內設湍流波發生器和寬平波發生器，所述電磁泵包括： 上鐵芯、下鐵芯，所述上鐵芯及下鐵芯上分別設有繞組；上鐵芯下方設有上泵溝，下鐵芯上 方設有下泵溝，上鐵芯長度小于或等于下鐵芯的長度；上泵溝通過湍流波發生管路與湍流 波發生器連接，下泵溝通過寬平波發生管路與寬平波發生器連接。
[0006] 所述上泵溝與下泵溝之間設有中間鐵芯，中間鐵芯厚度方向取值范圍為Η : (TlOmm。中間鐵芯為無繞組的共用鐵芯，斷面為矩形，用于補償上鐵芯和下鐵芯產生的磁場 強度和形成完整的磁回路，中間鐵芯的厚度可根據實際補償磁場強度需求進行設置，最大 厚度為l〇mm。
[0007] 所述上泵溝與湍流波發生管路之間的夾角為85° ~95°。該電磁泵波峰焊發生器 結構屬于平臥式，電磁泵將液態金屬釬料通過上泵溝水平泵送，經湍流波發生管路后從湍 流波發生器噴嘴平穩流出，大大減小了電磁泵泵送液態金屬釬料的阻力（無需克服液態金 屬釬料的重力)，減小了電磁泵輸入功率。其中，上泵溝與湍流波發生管路之間連接夾角為 85° ~95°。上泵溝內液態金屬釬料泵送過程是一個不穩定的湍流過程，當湍流的液態金屬 釬料流過湍流波發生管路后，由于湍流波發生管路與上泵溝的長度較長，且湍流波發生管 路與上泵溝之間所形成的夾角為85° ~95°，可以很好的減緩湍流，使液態金屬釬料從湍 流波發生器噴嘴平穩流出，以達到湍流波發生器波峰平穩和高度穩定的技術要求。
[0008] 所述上泵溝與湍流波發生管路之間的夾角優選為90°。在上泵溝與湍流波發生管 路之間所形成的夾角85° ~95°中，優選90°，所形成的湍流波峰參數穩定，同時也利于制 造和安裝。
[0009] 所述下泵溝與寬平波發生管路之間的夾角為85° ~95°。該電磁泵波峰焊發生 器結構屬于平臥式，電磁泵將液態金屬釬料通過下泵溝水平泵送，經寬平波發生管路后從 寬平波發生器噴嘴平穩流出，大大減小了電磁泵泵送液態金屬釬料的阻力（無需克服液態 金屬釬料的重力)，減小了電磁泵輸入功率。其中，下泵溝與寬平波發生管路之間所形成的 夾角為85° ~95°。下泵溝內液態金屬釬料泵送過程也是一個不穩定的湍流過程，當湍流 的液態金屬釬料流過寬平波發生管路后，由于寬平波發生管路與下泵溝的長度較長，且寬 平波發生管路與下泵溝之間所形成的夾角為85° ~95°，可以很好的減緩湍流，使液態金 屬釬料從寬平波發生器噴嘴平穩流出，以達到寬平波發生器波峰平穩和高度穩定的技術要 求。
[0010] 所述下泵溝與寬平波發生管路之間的夾角為優選90°。在下泵溝與寬平波發生管 路之間所形成的夾角85° ~95°中，優選90°，所形成的寬平波峰參數穩定，同時也利于制 造和安裝。
[0011] 所述上鐵芯的長度確定為A，下鐵芯的長度確定為Z2，Z2 AZ=Z2-A， ζζ=3η· S (n=1、2、3…）。下鐵芯的長度主要是由寬平波發生器所形成的寬平波峰的寬 度和高度決定，當所需寬平波峰的寬度和高度較大時可以通過增加其長度來增加電磁泵功 率，以形成滿足要求的寬平波峰。下鐵芯增加的長度需滿足ΛΖ=3η· δ (n=l、2、3…）。
[0012] 所述下鐵芯的長度與中間鐵芯的長度相同。設置中間鐵芯的目的是補償上鐵芯和 下鐵芯磁場強度，當下鐵芯的長度大于上鐵芯時，中間鐵芯的長度要與下鐵芯保持一致，確 保下鐵芯長于上鐵芯的部分也可以得到補償磁場強度的目的。
[0013] 所述湍流波發生器和寬平波發生器上的噴嘴均采用直通式。直通式噴嘴可以減少 液態金屬流出噴嘴時的不穩定波動，確保湍流波峰和寬平波峰的高度和穩定性。同時，直通 式噴嘴設置可拆卸部分，方便于更換湍流波發生管路和寬平波發生管路內的塞板。
[0014] 所述錫鍋底部靠近寬平波發生管路處設有回流管路，回流管路與儲液箱進液口連 接，儲液箱出液口與泵溝連接構成液體循環回路。設置專用液態金屬回流管路，回流管路外 有加熱保溫裝置，確保液態金屬循環流暢。在回流管路的拐角處設有六角堵頭，當設備停止 工作時，方便流出液態金屬釬料和清理管路堵塞物。
[0015] 本發明的有益效果 (1)本發明采用的新型三相異步感應電磁泵，其特點為準雙邊直列式電磁泵，下鐵芯 的長度可根據實際應用需要進行增加，使上鐵芯與下鐵芯形成準雙邊形式布置，并通過調 節雙控電源的參數，實現湍流波峰和寬平波峰的高度和穩定性獨立控制，實現了"一泵雙驅 動"的設計效果，同時泵溝內液態金屬釬料可以通過電磁泵自身產生熱量進行加熱和保溫， 可減少額外加熱和保溫裝置；中間鐵芯的厚度可以根據實際需要補償的磁感應強度進行選 擇，厚度最大為10mm;采用寬平波峰發生管路和湍流波發生管路，使液態金屬焊料在流動 過程中的渦流損耗降低，形成平穩的波形，有效地提高電磁泵功率。
[0016] (2)本發明可以大大減少液態金屬焊料與空氣接觸面積，可以有效控制無鉛焊料 氧化渣的形成。該設備各部位結構緊湊，在實際生產中，單機填充焊料僅為130kg左右，t匕 普通波峰焊機節約焊料約2~3倍。
[0017] (3)該雙波峰發生器的高度可根據工藝需求進行獨立調整，經過湍流波和寬平波 后的PCB板，可以消除SMC和SMD焊接的陰影區，且可避免跳焊、橋接等現象產生。
[0018] (4)電磁泵與錫鍋水平橫向布置，減少液態金屬釬料的流動阻力，增加電磁泵輸出 效率；管路之間由法蘭連接，便于裝卸、節約安裝空間。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0019] 圖1是本發明電磁泵波峰焊機的整體軸測圖； 圖2是本發明電磁泵波峰焊機的主剖視圖； 圖3是本發明電磁泵波峰焊機的仰視圖； 圖4是本發明的電磁泵剖視圖。

【具體實施方式】
[0020] 以上各圖中，1-塞板，2-錫鍋，3-保溫石棉，4-加熱管，5-寬平波發生器，6-湍流 波發生器，7-電磁泵，8-六角堵頭，9-寬平波發生管路，10-湍流波發生管路，11-履帶式加 熱板，12-熱電偶，13-儲液箱，14-回流管路，15-繞組，16-上鐵芯，17-下鐵芯，18-中間鐵 芯，19-上泵溝，20-下泵溝。
[0021] 電磁泵7為該發明的核心技術，由繞有繞組15的上鐵芯16及上泵溝19、中間鐵芯 18、繞有繞組15的下鐵芯17及下泵溝20構成，該電磁泵結構特點為準雙邊直列式，鐵芯均 由硅鋼片粘合而成。中間鐵芯18置于上泵溝19和下泵溝20之間，上鐵芯16置于上泵溝 19之上，下鐵芯17置于下泵溝20之下，上鐵芯16與下鐵芯17的鋸齒面分別朝向中間鐵芯 18放置，上鐵芯16與下鐵芯17的繞組15接線端分別連接在雙控三相電源上，電磁泵7左 右兩側設有履帶式加熱板11，可調節出口處焊料溫度，保證焊接質量。錫鍋2外形為矩形， 鍋壁填充保溫石棉3,用于隔熱和保溫，其側壁設有3根功率為1KW的加熱管4。寬平波發 生管路9、回流管路14及湍流波發生管路10的一端與錫鍋2底部通過法蘭連接，另一端與 儲液箱13連接構成液態金屬釬料循環回路。液態金屬釬料通過電磁泵7的泵送，由湍流波 發生管路10及寬平波發生管路9流入錫鍋2,錫鍋2內的液態金屬釬料通過回流管路14流 入儲液箱13,再由儲液箱13流入上泵溝10及下泵溝9,使設備中液態金屬釬料的流動構成 循環回路。儲液箱13-側設有鎧裝熱電偶12,用于實時測量液態金屬釬料的溫度。在回流 管路14及儲液箱13底部分別設有通孔及六角堵頭8,以便設備停止時錫液流出和清理堵塞 物。寬平波發生器5、湍流波發生器6安裝在錫鍋2底部。湍流波發生管路9及寬平波發生 管路10,材質均為316不銹鋼焊接而成。寬平波發生器5和湍流波發生器6內部均有孔徑 不一的塞板1，發生器高度通過固定螺栓實現可調。
[0022] 對電磁泵的技術要求： 1、三相異步電磁泵7上鐵芯16和下鐵芯17的長度存在差異性，上鐵芯16的長度確定 為"，下鐵芯17的長度確定為Z2，乙彡δ (n=l、2、3···)。鐵芯由 硅鋼片沖制而成，槽型為矩形槽。繞組15由高溫漆包線繞制而成，按照A、B、C三相對稱 結構依次嵌放于槽內，繞組與槽，相與相之間以高溫絕緣物隔離，浸高溫絕緣漆形成，單個 鋸齒三相繞線匝數為50匝。
[0023] 2、電磁泵7在設計安裝時，上鐵芯16和下鐵芯17要確保端部在靠近儲液箱13的 一側對齊，且每個矩形槽也要確保對齊。如圖4所示，當上鐵芯16的長度確定為乙時，下 鐵芯17的長度Z 2可根據技術要求等于或大于上鐵芯16的長度A，圖中δ為單齒間距，根 據三相異步電磁泵的特點，多出長度ΛΖΑ-Α應滿足:ZU=3n· δ (η=1、2、3…）。
[0024] 3、中間鐵芯18長度與下鐵芯17相同，且厚度取值范圍為KTlOmm。
[0025] 在電磁泵工作過程時，上鐵芯16上的繞組15與下鐵芯17上的繞組15分別連接在 雙控三相電源上，當給繞組15通三相交流電時，上鐵芯16與下鐵芯17將分別產生三相行 波磁場，并分別以一定速度K切割上泵溝19和下泵溝20中液態金屬釬料，泵溝中的液態金 屬釬料在行波磁場的切割下產生感應電流Λ，此電流Λ與行波磁場相互作用，產生電磁推 力，使液態金屬釬料沿泵溝由右自左運動，并經過寬平波發生管路9和湍流波發生管路10， 最終在寬平波發生器5與湍流波發生器6噴嘴處形成一定揚程的波峰。流出的釬料回落到 錫鍋2中，通過回流管14進入儲液箱13,使液態金屬釬料形成往復循環運動。在形成三相 行波磁場的同時，中間鐵芯18可以對上鐵芯16和下鐵芯17產生的行波磁場進行補償，磁 場補償的大小要根據中間鐵芯18的厚度//進行確定。由于寬平波發生器5所需電磁推力 要比湍流波發生器6大，所以要對下鐵芯17和中間鐵芯18的長度進行增加，具體增加長度 可由ΛΖ=3η· δ (η=1、2、3…）進行確定，以增強寬平波發生器5的功率。
[0026] 當對寬平波發生器5與湍流波發生器6所形成的波峰揚程進行分別控制時，給上 鐵芯16的繞組15和下鐵芯17的繞組15通以不同電源參數分別控制寬平波發生管路9與 湍流波發生管路10內液態金屬釬料的流速。由于中間鐵芯18的存在，使上鐵芯16對寬平 波發生管路9內的釬料擾動較少，主要對湍流波發生寬路10內釬料提供動力。同樣，下鐵 芯17對寬平波發生管路9內釬料提供主要動力。該設計既保證了電磁泵7推力體積比，推 力質量比和推力功率比，又消除了上鐵芯16和下鐵芯17之間的電磁耦合干擾，減少了釬料 的氧化量，同時拆卸維修更為方便。
[0027] 依據上述原理，采用準雙邊直列式電磁泵7、寬平波發生管路9及寬平波發生器5、 湍流波發生管路10及湍流波發生器6、錫鍋2、回流管路14和儲液箱13可組成電磁泵雙波 峰焊接機。
【權利要求】
1. 電磁泵式雙波峰發生器，包括：電磁泵（7)、錫鍋（2)、錫鍋（2)內設湍流波發生器 (6)和寬平波發生器（5)、回流管路（14)，其特征是：所述電磁泵（7)包括：上鐵芯（16)、下 鐵芯（17)，所述上鐵芯（16)及下鐵芯（17)上分別設有繞組（15);上鐵芯（16)下方設有上 泵溝（19)，下鐵芯（17)上方設有下泵溝（20)，上鐵芯（16)的長度小于或等于下鐵芯（17)的 長度；上泵溝（19)通過湍流波發生管路（10)與湍流波發生器（6)連接，下泵溝（20)通過寬 平波發生管路（9)與寬平波發生器（5)連接。
2. 根據權利要求1所述的電磁泵式雙波峰發生器，其特征是：上泵溝（19)與下泵溝 (20 )之間設有中間鐵芯（18 )，中間鐵芯（18 )厚度取值范圍為"=(Γ 10mm。
3. 根據權利要求1或2所述的電磁泵式雙波峰發生器，其特征是：上泵溝（19)與湍流 波發生管路（10)之間的夾角為85° ~95°。
4. 根據權利要求1或2所述的電磁泵式雙波峰發生器，其特征是：上泵溝（19)與湍流 波發生管路（10)之間的夾角優選為90°。
5. 根據權利要求1或2所述的電磁泵式雙波峰發生器，其特征是：下泵溝（20)與寬平 波發生管路（9)之間的夾角為85° ~95°。
6. 根據權利要求1或2所述的電磁泵式雙波峰發生器，其特征是：下泵溝（20)與寬平 波發生管路（9)之間的夾角優選為90°。
7. 根據權利要求1或2所述的電磁泵式雙波峰發生器，其特征是：上鐵芯（16)的長度 確定為11，下鐵芯（17)的長度確定為12，12彡11，厶1=1 2-11，厶1=311*6(11=1、2、3?）。
8. 根據權利要求2所述的電磁泵式雙波峰發生器，其特征是：中間鐵芯（18)的長度與 下鐵芯（17)的長度相同。
9. 根據權利要求1所述的電磁泵式雙波峰發生器，其特征是：湍流波發生器（5)和寬平 波發生器（6)的噴嘴均采用直通式。
10. 根據權利要求1所述的電磁泵式雙波峰發生器，其特征是：錫鍋（2)底部靠近寬 平波發生管路（9 )處設有回流管路（14 )，回流管路（14 )與儲液箱（13 )進液口連接，儲液箱 (13)出液口分別與上泵溝（19)和下泵溝（20)連接構成液體循環回路。
【文檔編號】H05K3/34GK104125723SQ201410395470
【公開日】2014年10月29日 申請日期:2014年8月13日 優先權日:2014年8月13日
【發明者】陳重毅, 麻永林, 白慶偉, 邢淑清 申請人:內蒙古科技大學