ES2331294B2 - Aparato y metodo para la soldadura de una pieza de trabajo plana. - Google Patents

Abstract

Aparato y método para la soldadura de una pieza de trabajo plana.

Un aparato de soldadura que incluye un recipiente 109 que contiene una soldadura fundida, una carcasa 106 que define con ésta una cámara de soldadura 106c en la que se forma una onda vertiente plana, de soldadura fundida, un transportador 107 integrado físicamente con la carcasa 106 para moverse con ésta, y operativo para transferir una placa de circuito impreso 3 a través de la cámara de soldadura 106c, accionadores 118 y 119 para mover verticalmente la carcasa 106, alimentadores de gas inerte 114a para suministrar un gas inerte a la cámara de soldadura 106c, y un regulador para controlar el funcionamiento de los accionadores 118 y 119, de forma que la placa de circuito impreso 3 contacta con la superficie de la onda vertiente plana, en una atmósfera del gas inerte durante su paso a través de la cámara de soldadura 106c.

Description

Aparato y método para la soldadura de una pieza de trabajo plana.

Campo técnico

La presente invención se refiere a un aparato y un método, para la soldadura de una pieza de trabajo plana mediante un método de inmersión en flujo, en el que se trae la pieza de trabajo en contacto con una onda vertiente plana.

Antecedentes de la invención

Como métodos para soldadura de placas de circuito impreso, que tienen partes electrónicas tales como contactos y terminales montados, se conoce diversos métodos tales como un método de inmersión plana, un método de crisol doble, un método de flujo, un método de onda, un método de doble onda, un método de inmersión en flujo y un método de cascada, para suministrar una soldadura fundida sobre las partes electrónicas a ser soldadas y las zonas de soldadura, es decir las regiones a ser soldadas sobre la placa de circuito impreso.

Tales métodos de soldadura se describen en el documento "Denshi Gijutsu, edición extra del número de junio de 1981 (Vol. 23, No.7, 1981)" (documento 1). En el documento 1 se explica como el método de inmersión en flujo tiene características tanto del método de flujo de onda, como del método de inmersión. Es decir, en el método de inmersión en flujo se provoca el derrame de una soldadura fundida en un recipiente de soldadura, por medio de una bomba, para formar una onda vertiente como en el método de flujo o de onda, y se transfiere y sumerge una placa de circuito impreso en la onda vertiente, para llevar a cabo la soldadura como en el método, de inmersión.

Como se describe en el documento 1, el método de inmersión en flujo es útil para soldar piezas con contactos largos, debido a que la temperatura de la soldadura fundida es estable, y no cae cuando se trae la placa de circuito impreso en contacto con una superficie de la soldadura fundida, y debido a que la superficie de la soldadura fundida puede mantenerse siempre limpia, y la superficie de la onda vertiente es estable. Otra razón es que incluso contactos largos de las piezas, no tienen la posibilidad de contactar con los bordes de la abertura de descarga, desde la que se produce el derrame de la soldadura fundida.

La patente de EE.UU. número 4 512 510 (documento 2), revela un método para mejorar la calidad de la soldadura mediante el método de inmersión en flujo. En este método, cuando la placa de circuito impreso se trae en contacto con una superficie de soldadura fundida, la placa de circuito impreso es inclinada de forma que la placa de circuito impreso puede traerse gradualmente en contacto con la soldadura fundida, desde un extremo al otro, para permitir el escape de un gas entre la placa de circuito impreso y la superficie de la soldadura fundida. A continuación, la placa de circuito impreso se mueve a lo largo de la superficie de la soldadura fundida, para aplicar una presión cinética desde la soldadura fundida a las regiones a ser soldadas, de forma que las regiones a ser soldadas pueden mojarse por completo con la soldadura fundida. Finalmente, la placa de circuito impreso se separa gradualmente desde la superficie de la soldadura fundida, de un extremo al otro, de forma que puede permanecer una cantidad apropiada de soldadura sobre cada región a ser soldada, mediante un efecto de despegue, y no puede formarse un puente de soldadura entre regiones adyacentes a ser soldadas.

La publicación de patente japonesa no examinada número H6 - 198 486 (documento 3), revela un método de soldadura en el que la soldadura se lleva a cabo en una atmósfera de gas inerte no oxidante, tal como nitrógeno gaseoso. Se utiliza una atmósfera de gas inerte con una baja concentración de oxígeno, debido a que puede evitarse la oxidación de las regiones a ser soldadas. Ademas, debido a que la tensión superficial de la soldadura fundida se disminuye significativamente, y por lo tanto se mejora significativamente la humectabilidad de las regiones a ser soldadas a la soldadura fundida, la soldadura fundida puede suministrarse sobre regiones diminutas, tan fácilmente que puede llevarse a cabo lo que se denomina micro-soldadura. Adicionalmente, puesto que puede reducirse significativamente la cantidad de flujo a ser aplicado sobre las regiones a ser soldadas, no hay necesidad de lavar la placa de circuito impreso (retirada de flujo residual) tras la soldadura.

El método revelado en el documento 3 se aplica exclusivamente a un método de flujo, un método de onda, un método de doble onda o un método de cascada, en los que la placa de circuito impreso se transfiere solo linealmente, puesto que puede instalarse fácilmente un transportador en una cámara mantenida en una atmósfera de gas inerte. Por lo tanto, no ha existido aparatos de soldadura que utilicen un método de inmersión en flujo, en el que la soldadura se lleve a cabo en un gas inerte, puesto que se requería un medio de transferencia complicado para transferir la placa de circuito impreso, no solo horizontal sino también verticalmente.

Más en concreto, para proporcionar un medio de transferencia complicado como el que se describe documento 3, en una cámara mantenida en una atmósfera de gas inerte, la cámara debe tener un volumen extremadamente grande. Así, la velocidad de suministro de gas inerte debe ser significativamente grande para conseguir una baja concentración de oxígeno, prevista (por ejemplo, de 1000 ppm).

Incluso si se fabrica un aparato de soldadura que tiene tal medio de transferencia provisto fuera de una cámara mantenida en la atmósfera de gas inerte, la cámara tendrá una gran capacidad para permitir que la placa de circuito impreso se mueva subiendo y bajando, y además entrará al aire exterior en la cámara, desde donde la parte del medio de transferencia se extiende a la cámara. Por lo tanto, la velocidad de suministro de gas inerte debe ser significativamente grande para mantener una concentración de oxígeno deseada. Una gran velocidad de suministro de gas inerte, conduce a un incremento en el coste de la soldadura.

Además, soldar una placa de circuito impreso que tiene partes con largos contactos montados, es decir una placa de circuito impreso que tiene una superficie a ser traída en contacto con la soldadura fundida (una superficie a ser soldada) desde la que sobresalen contactos largos, no puede llevarse a cabo en el aparato revelado en el documento 3. La soldadura de una placa de circuito impreso semejante, no puede llevarse a cabo mediante un método que no sea el método de inmersión, o de inmersión en flujo. Sin embargo, no existe ningún aparato de soldadura que utilice un método de inmersión en flujo, que pueda llevar a cabo soldadura en una atmósfera de gas inerte, con una baja concentración de oxígeno y a bajo coste, por la misma razón descrita arriba.

Cuando se suelda partes electrónicas con contactos largos tales como conectores, sobre una placa de circuito impreso que ha sido una vez sometida a soldadura por reflujo, la soldadura parcial se lleva a cabo mediante un método de inmersión en flujo, que utiliza una placa de enmascaramiento que tiene aberturas en posiciones correspondientes a las regiones a ser soldadas (véase la figura 5(b)). Sin embargo, no hay aparato de soldadura que pueda llevar a cabo soldadura mediante inmersión en flujo, en una atmósfera de gas inerte con una baja concentración de oxígeno, debido a la misma razón descrita arriba. La soldadura se lleva a cabo mediante un robot de hierro, de soldadura, mientras se sopla nitrógeno gaseoso sobre las regiones a ser soldadas. Por lo tanto, la soldadura de tales conectores da pie a una baja productividad.

La patente británica número 801 510 (documento 4) revela lo que se denomina un sistema Sylvania, en el que la soldadura se bombea continuamente a una pluralidad de tubos que se extienden hacia arriba, y es expulsada desde estos. Un artículo a ser soldado, se mueve a una posición en la que toca la soldadura eyectada desde una serie de tubos seleccionados, de forma que se suelda regiones seleccionadas sobre el artículo.

El método Sylvania revelado en el documento 4, tiene los siguientes inconvenientes.

(1) El mecanismo del sistema es tan complicado que al ajuste del mecanismo, o la solución de una avena, suponen una significativa cantidad de tiempo, que tiene como resultado una baja productividad.

(2) Puesto que ha de utilizarse diferentes tipos de tubos para diferentes tipos de placas de circuito impreso a ser soldadas, lleva mucho tiempo (entorno 60 minutos) intercambiar los tubos. Así, el tiempo de parada del aparato de soldadura es largo, lo que tiene como resultado una baja productividad.

(3) Puesto que hay muchos tubos, lleva mucho tiempo (por ejemplo, unos 30 minutos) limpiar los tubos, lo que tiene como resultado una baja productividad.

(4) Los tubos son muy caros (por ejemplo, en torno a un billón de yenes por tubo).

(5) Es difícil llevar a cabo la soldadura en una atmósfera de gas inerte, de forma simple.

Revelación de la invención

La presente invención se ha creado para superar los problemas anteriores, y por lo tanto es un objetivo de la presente invención proporcionar un aparato de soldadura por inmersión en flujo, que pueda llevar a cabo la soldadura por inmersión en flujo a una baja velocidad de alimentación, es decir con bajo consumo, de un gas inerte tal como nitrógeno gaseoso.

Otro objetivo de la presente invención es proporcionar un aparato de soldadura que permita la soldadura de alta calidad a bajo coste, incluso cuando haya partes electrónicas montadas sobre una placa de circuito impreso que tengan contactos, o incluso cuando se lleve a cabo soldadura parcial utilizando una placa de enmascaramiento.

Otro objetivo mas de la presente invención, es proporcionar un método de soldadura que pueda llevar a cabo soldadura en una atmósfera de gas inerte, con una baja concentración de oxígeno, con alta productividad.

De acuerdo con un aspecto de la presente invención, se proporciona un aparato para soldar una pieza de trabajo plana que tiene una superficie inferior a ser soldada, que comprende:

un recipiente de soldadura que contiene una soldadura fundida;

un crisol con derrame de soldadura, dispuesto en el mencionado recipiente de soldadura, y que tiene una abertura de descarga sobre un nivel superficial de la soldadura fundida, el mencionado crisol con derrame de soldadura estando configurado para formar una onda vertiente plana, de la soldadura fundida, sobre la mencionada abertura de descarga, teniendo la mencionada abertura de descarga una dimensión mayor que la de la pieza de trabajo, de forma que toda la superficie inferior de la pieza de trabajo puede contactar simultáneamente con una superficie de la mencionada onda vertiente plana;

una carcasa que se extiende sobre el mencionado recipiente de soldadura, desde un extremo trasero hasta un extremo frontal, y que define con esta una cámara de soldadura, la mencionada carcasa teniendo una abertura de entrada en el mencionado extremo trasero, para permitir que la pieza de trabajo entre a su través en la mencionada cámara de soldadura, y una abertura de salida en el mencionado extremo frontal, para permitir que la pieza de trabajo salga a su través de la mencionada cámara de soldadura, la mencionada carcasa teniendo una abertura inferior opuesta a la mencionada abertura de descarga del mencionado crisol con derrame de soldadura, la mencionada carcasa teniendo un faldón que se extiende en disposición contigua hacia abajo, desde un borde marginal completo de la mencionada abertura inferior, para rodear el mencionado crisol con derrame de soldadura, el mencionado faldón cooperando con el mencionado recipiente de contención de la soldadura fundida, para sellar la mencionada cámara de soldadura forma que se permite a la cámara de soldadura estar en comunicación gaseosa con una atmósfera externa, solo a través de las mencionadas aberturas de entrada y salida;

un transportador dispuesto dentro de la mencionada cámara de soldadura, integrado físicamente con la mencionada carcasa para moverse con esta, el mencionado transportador siendo operativo para transferir la pieza de trabajo entre la mencionada abertura de entrada y la mencionada abertura de salida;

uno o más alimentadores de gas inerte, para suministrar un gas inerte a la mencionada cámara de soldadura;

medios de accionamiento operativos para mover verticalmente el mencionado transportador integrado en la carcasa, entre una posición superior en la que la pieza de trabajo puede ser recibida por el mencionado transportador, a través de la mencionada abertura de entrada, y puede ser descargada desde el mencionado transportador a través de la mencionada abertura de salida, y una posición inferior en la que la pieza de trabajo puede contactar con la superficie de la mencionada onda vertiente plana, durante el posicionamiento de esta sobre la mencionada abertura de descarga; y

un regulador para controlar el funcionamiento del mencionado medio de accionamiento y el funcionamiento del mencionado transportador, de forma que la pieza de trabajo se recibe a través de la mencionada abertura de entrada, por medio del mencionado transportador en la mencionada posición superior, en contacto con la superficie de la mencionada onda vertiente plana durante el posicionamiento de esta sobre la mencionada abertura de descarga, por medio del el mencionado transportador en la mencionada posición inferior, y es descargada a través de la mencionada abertura de salida desde la mencionada cámara de soldadura, mediante el mencionado transportador en la mencionada posición superior.

En otro aspecto, la presente invención proporciona un método para la soldadura de una pieza de trabajo plana, que tiene una superficie inferior a ser soldada, que comprende:

proporcionar un aparato de soldadura que comprende el recipiente de soldadura que contiene una soldadura fundida, un crisol con derrame de soldadura dispuesto en el mencionado recipiente de soldadura, y que tiene una abertura de descarga sobre un nivel de superficie de la soldadura fundida, la mencionada abertura de descarga teniendo una dimensión mayor que la de la pieza de trabajo, de forma que toda la superficie inferior de la pieza de trabajo puede contactar simultáneamente con una superficie de la mencionada onda vertiente, una carcasa definiendo con esta una cámara de soldadura y teniendo un faldón que se extiende rodeando el mencionado crisol con derrame de soldadura, el mencionado faldón cooperando con el mencionado recipiente de contención de soldadura fundida para sellar la mencionada cámara de soldadura, de forma que se permite a la cámara de soldadura estar en comunicación gaseosa con una atmósfera exterior, solo a través de las mencionadas aberturas de entrada y salida, y un transportador dispuesto dentro de la mencionada cámara de soldadura, e integrado físicamente con la mencionada carcasa para moverse con esta;

provocar que la soldadura fundida en el mencionado recipiente de soldadura, se desborde desde la mencionada abertura de descarga para formar una onda vertiente plana, de soldadura fundida, sobre la mencionada abertura de descarga;

suministrar un gas inerte a la mencionada cámara de soldadura, para mantener la mencionada cámara de soldadura en una atmósfera de gas inerte; y

transferir la pieza de trabajo mediante el mencionado transportador, por encima de la mencionada abertura de descarga, mientras se desplaza la mencionada carcasa hacia abajo para traer la superficie inferior de la pieza de trabajo, en contacto con una superficie de la mencionada onda vertiente.

Breve descripción de los dibujos

Más abajo se describirá en detalle la presente invención, con referencia a los dibujos anexos, en los cuales:

la figura 1 es una vista en alzado, en sección transversal, que ilustra esquemáticamente una realización de un aparato de soldadura acorde con la presente invención;

la figura 2 es una vista en sección transversal, tomada largo de la línea II-II en la figura 1;

la figura 3 es un diagrama de canalizaciones, de un sistema de suministro de nitrógeno gaseoso provisto en la construcción mostrada en la figura 1;

la figura 4 es un diagrama de bloques de un sistema de control principal, provisto en la construcción mostrada en la figura 1;

la figura 5 es una vista en alzado, en sección transversal, que ilustra esquemáticamente el funcionamiento en el momento de la soldadura, del aparato de soldadura mostrado en la figura 1;

la figura 6 es una vista en sección transversal, que ilustra una placa de circuito impreso con una placa de enmascaramiento ajustada sobre esta;

las figuras 7(a) hasta 7(d) son vistas que ilustran como una placa de circuito impreso se mueve vertical y horizontalmente (con respecto a la onda vertiente plana), y se trae en contacto con la onda vertiente plana;

las figuras 8(a) hasta 8(c) son gráficos que ilustran como se retira un placa de circuito impreso, respecto de la onda vertiente plana;

las figuras 9(a) hasta 9(e) y las figuras 10(a) hasta 10(c), son gráficos para explicar el control de la velocidad de suministro de nitrógeno gaseoso a una cámara de soldadura, en respuesta a un cambio en el volumen de la cámara de soldadura, provocado por el movimiento vertical de una carcasa mostrada en la figura 1;

la figura 11(a) es una vista en alzado, en sección transversal, que ilustra esquemáticamente una realización en la que puede cerrarse una abertura de entrada y una abertura de salida, durante el movimiento de la carcasa a su posición superior;

la figura 11(b) es una vista de un alzado incompleto, en sección transversal, de la figura 11(a) mostrando el estado de la abertura de entrada cerrada con una compuerta;

la figura 12 es una vista en sección transversal, que ilustra una realización provista con una cámara de volumen variable;

la figura 13 es una vista en perspectiva, de una parte en torno a una abertura de descarga, de una construcción aplicable a un método Sylvania;

la figura 14 es una vista en alzado, en sección transversal, que ilustra esquemáticamente otra realización de un aparato de soldadura acorde con la presente invención; y

la figura 15 es una vista en alzado, en sección transversal, que ilustra esquemáticamente otra realización más de un aparato de soldadura acorde con la presente invención.

Descripción detallada de las realizaciones preferidas de la invención

Un aparato de soldadura acorde con la presente invención, está adaptado para llevar a cabo soldadura de inmersión en flujo, de una pieza de trabajo plana en una atmósfera de gas inerte, y se implementa como sigue. En general, un proceso de soldadura incluye una etapa de aplicación de flujo, una etapa de precalentamiento y una etapa de soldadura, como es bien sabido en el arte. En lo que sigue, la descripción se enfoca principalmente a la etapa de soldadura, a la que se aplica la construcción de la presente invención.

Como se muestra en la figura 1, el aparato de soldadura de esta realización tiene una sección de precalentamiento 1 y una sección de soldadura 2.

La sección de precalentamiento 1 tiene una caja 103, que define con esta una cámara de precalentamiento 103a. La caja 103 es un medio para promover el precalentamiento uniforme de una placa de circuito impreso 3, como pieza de trabajo para ser soldada, y tiene una abertura de entrada 104 y una abertura de salida 105.

La cámara de precalentamiento 103a está dividida en cuatro zonas de calentamiento, cada una de las cuales tiene un calentador 102 que utiliza rayos infrarrojos, aire caliente o una combinación de estos. La temperatura superficial de los calentadores infrarrojos o la temperatura del aire caliente procedente de los calentadores de aire caliente para utilizar como calentadores 102, puede seleccionarse y ajustarse a través de un regulador de temperatura (no mostrado).

La sección de precalentamiento 1 tiene un dispositivo transportador 101 dispuesto en la cámara de precalentamiento 103a, para transferir la placa de circuito impreso 3 a través de la cámara de precalentamiento 103a en la dirección de las flechas I, de forma que la placa de circuito impreso 3 se precalienta durante su paso a través de la cámara de precalentamiento 103a. El arranque, la detención, la velocidad, etc., del dispositivo transportador 101 se controlan mediante un regulador que se describirá en detalle más abajo. Con el número 4 se designa una placa de enmascaramiento, y se utiliza cuando la placa de circuito impreso 3 es sometida a soldadura puntual o parcial. El detalle de la placa de enmascaramiento 4 se muestra la figura 6.

La sección de soldadura 2 tiene un recipiente de soldadura 109 que contiene una soldadura fundida 5, que se mantiene en estado fundido a una temperatura prescrita, mediante un calentador, un sensor de temperatura y un regulador de temperatura (no mostrado). Dispuestos en el recipiente de soldadura 109 hay un crisol con derrame de soldadura 110 que tiene una abertura de descarga 111 sobre el nivel superficial de la soldadura fundida 5 en el recipiente de soldadura 109, y una bomba 112 para suministrar la soldadura fundida 5 del recipiente de soldadura 109, al crisol con derrame de soldadura 110. Cuando la soldadura fundida 5 es suministrada al crisol con derrame de soldadura 110, mediante la bomba 119, la soldadura fundida 5 es derramada desde la abertura de descarga 111 para formar una onda vertiente 6 sobre la red de descarga 111. Si bien en los dibujos la soldadura fundida 5 se muestra derramándose desde la abertura de descarga 111 en cuatro direcciones, la soldadura fundida 5 puede derramarse en cualquier dirección deseada. Así, la soldadura fundida puede derramarse en tres o cuatro direcciones, o en una sola dirección. La abertura de descarga 111 del crisol con derrame de soldadura 110, tiene una dimensión mayor que la de la placa de circuito impreso 3, de forma que toda la superficie inferior de la placa de circuito impreso 3 puede contactar simultáneamente con una superficie de la onda vertiente plana 6. Con el número 113 se designa una placa aplanadora (placa de control de flujo) para aplanar el flujo de la soldadura fundida 5.

La sección de soldadura 2 tiene además una carcasa 106 y un transportador 107. La carcasa 106 se extiende sobre el recipiente de soldadura 109, desde el extremo frontal 106a hasta un extremo trasero 106b, y define con estos una cámara de soldadura 106c que se mantiene en una atmósfera de gas inerte, por ejemplo en una atmósfera de nitrógeno gaseoso. La carcasa 106 tiene una abertura de entrada 116 en el extremo trasero 106b, para permitir que la placa de circuito impreso 3 entre en la cámara de soldadura 106c a su través, y una abertura de salida 117 en el extremo frontal 106a para permitir que la placa de circuito impreso 3 salga de la cámara de soldadura 106c a su través. La carcasa 106 tiene una abertura inferior 106d, opuesta a la abertura de descarga 111 del crisol con derrame de soldadura 110 en la parte inferior, y un faldón 108 que se extiende de forma contigua, hacia abajo desde un borde completo, marginal, de la abertura inferior 106d. El transportador 107 es operativo para transferir la placa de circuito impreso 3 entre las aberturas de entrada y salida 116 y 117 de la carcasa 106. El transportador 107 está soportado en la carcasa 106 mediante elementos de soporte 120, e integrado físicamente con la carcasa 106 para moverse con esta. El faldón 108 rodea el crisol con derrame de soldadura 110, y se extiende en la soldadura fundida 5 en el recipiente de soldadura 109, para sellar la cámara de soldadura 106c de forma que se permite que la cámara de soldadura 106c esté en comunicación gaseosa con una atmósfera exterior, solo a través de las aberturas de entrada y salida 116 y 117.

La carcasa 106 no se limita a la configuración anterior, siempre que la cámara de soldadura 106c esté sellada apropiadamente entre la carcasa 106 y el recipiente de soldadura 109. La figura 14 y la figura 15 muestran otros ejemplos de tal configuración de sellado. En el ejemplo mostrado en la figura 14, en lugar del faldón 108 la carcasa 106 tiene un fuelle 108a que se extiende hacia abajo desde el recipiente de soldadura 109, y tiene un extremo inferior asegurado al recipiente de soldadura 109 para sellar la cámara de soldadura 106c. En el ejemplo mostrado en la figura 15, un faldón 108b provisto con un resorte de placas 108c en su extremo inferior, se extiende hacia abajo, a lo largo de las paredes externas del recipiente de soldadura 109. El resorte de placa 108c está en contacto deslizable con las paredes externas del recipiente de soldadura 109, y es impulsado hacia el recipiente de soldadura 109 para sellar la cámara de soldadura 106c.

Como bomba 112 se utiliza una bomba centrifuga que está impulsada de forma rotatoria mediante un motor 304 (véase la figura 4), y la velocidad rotacional del motor es controlada por el regulador 301. Puede utilizarse una bomba electromagnética, como la bomba 112. Como se revela en la publicación de patente japonesa no examinada número S53-57 156, cuando se utiliza un medio que use energía potencial, como medio para suministrar la soldadura fundida 5 en el crisol con derrame de soldadura 110, puede estabilizarse adicionalmente la altura y el estado superficial de la onda vertiente plana 6.

Para producir una atmósfera de gas inerte en la cámara de soldadura 106c, en la carcasa 106 se proporciona una pluralidad (8 en el ejemplo mostrado en la figura 1) de boquillas de suministro de nitrógeno gaseoso 114a hasta 114h. En la cámara de soldadura 106c, a lo largo del transportador 107, es decir en la dirección en la que se transfiere la placa de circuito impreso 3, se dispone en una pluralidad de deflectores 115 que se extienden en una dirección perpendicular a la dirección en la que se transfiere la placa de circuito impreso 3, para formar un sellado laberíntico, de modo que es menos probable que la atmósfera exterior entre en la cámara de soldadura 106c a,través de las aberturas de entrada y salida 116 y 117, y es menos probable que la atmósfera en la cámara de soldadura 106c fluya saliéndose de la cámara de soldadura 106c a través de las aberturas de entrada y salida 116 y 117. En concreto, muchos de los deflectores 115 se proporcionan en secciones próximas a las aberturas de entrada y salida 116 y 117, para formar secciones de sellado laberíntico 115A. Puede colgarse cortinas de los extremos de los deflectores 115, para reducir el área de abertura de las aberturas de entrada y salida 116 y 117, al objeto de mejorar la función de las secciones de sellado laberíntico 115A.

La sección de soldadura 2 tiene un primer accionador 118 conectado operativamente a la carcasa 106, en una posición adyacente al extremo trasero 106b, para desplazar verticalmente el extremo trasero 106b, y un segundo accionador 119 conectado operativamente a la carcasa 106 en una posición adyacente al extremo frontal 106a, para desplazar verticalmente el extremo frontal 106a. El regulador 301 controla los accionadores primero y segundo 118 y 119, para mover la carcasa 106 incluido el transportador 107, verticalmente entre una posición superior en la que la placa de circuito impreso 3 puede ser recibida por el transportador 107 a través de la abertura dentada 16, y puede ser descargada desde el transportador 107 a través de la abertura de salida 117, y una posición inferior en la que la placa de circuito impreso 3 puede contactar con la superficie de la onda vertiente plana 6, durante el posicionamiento de esta sobre la abertura de descarga 111. Por lo tanto, la longitud del faldón 108 de la carcasa 106 se selecciona de forma que el faldón 108 no se sale de la soldadura fundida 5 en el recipiente de soldadura 109, cuando la carcasa 106 está es la posición superior. Además, el regulador 301 controla los accionadores primero y segundo 118 y 119 independientemente (en las direcciones indicadas por las flechas III y IV, respectivamente), de forma que la placa de circuito impreso 3 sobre el transportador 107, puede aterrizar y despegar respecto de la superficie de la onda vertiente plana 6 de la soldadura fundida 5, en cualquier estado de inclinación deseado.

El transportador 107 de la sección de soldadura 2, transfiere la placa de circuito impreso 3 en las direcciones indicadas por la flecha de cabeza doble II, y el inicio, la parada, la dirección, la velocidad, etc. del transportador 107 son controlados por el regulador 301.

La figura 3 es un diagrama de canalizaciones de un sistema de suministro de nitrógeno gaseoso, provisto en la construcción mostrada en la figura 1.

En la figura 3 se designa como 201 un generador de nitrógeno gaseoso. Como se muestra en la figura 3, el nitrógeno gaseoso suministrado desde el generador de nitrógeno gaseoso 201 a través de una válvula de apertura-cierre 202, es sometido a la retirada de impurezas mediante un filtro 203, y está presurizado a una presión constante predeterminada, mediante una válvula de control de presión 204. A continuación se suministra nitrógeno gaseoso en un conducto hacia un primer grupo de boquillas 209, que consiste en cuatro boquillas 114a a 114d dispuestas en la proximidad de las aberturas de entrada y salida 116 y 117, a través de una válvula de control de flujo 205 y un caudalímetro 207, y un conducto a un segundo grupo de boquillas 210, que consiste en cuatro boquillas 114e hasta 114h dispuestas en la proximidad del recipiente de soldadura 10, a través de una válvula de control de flujo 206 y un caudalímetro 208. Las válvulas de control de flujo 205 y 206 están controladas a distancia por medio del regulador 301.

La figura 4 es un diagrama de bloques que ilustra un sistema de control principal, provisto en la construcción mostrada en la figura 1. Las partes iguales a las de las figuras 1 y 3, se designan en la figura 4 mediante los mismos números de referencia.

Como se muestra en la figura 4, el regulador 301, que se compone de un sistema informático, controla las operaciones del dispositivo de soldadura 101, del transportador 107, y de los accionadores primero y segundo 118 y 119, de forma que la placa de circuito impreso 3 es recibida a través de la abertura de entrada 116 mediante el transportador 107 en la posición superior, en contacto con la superficie de la onda vertiente plana 6, durante el posicionamiento de esta sobre la abertura de descarga 111, mediante el transportador 107 en la posición inferior, y la placa es descargada a través de la abertura de salida 117 de la cámara de soldadura 106c, mediante el transportador 107 en la posición superior. El regulador 301 controla además las válvulas de control de flujo 205 y 206, para incrementar o disminuir la velocidad de alimentación del suministro de gas inerte a la cámara de soldadura 106c, en respuesta a un movimiento vertical de la carcasa 106, y controla el motor 304 para la bomba 112. El regulador 301 tiene una CPU, una RAM, una ROM, un dispositivo externo de almacenamiento, puertos de entrada-salida (que no se muestran), etcétera. La CPU del regulador 301, carga en la RAM software almacenado en la ROM o en el dispositivo externo de almacenamiento, y ejecuta el software para llevar a cabo las funciones de control.

El regulador 301 tiene además una pantalla 302 tal como un LCD, y una parte de operación por comandos 303, tal como un teclado o un ratón. El regulador 301 controla las operaciones del dispositivo de transporte 101, el transportador 107, los accionadores primero y segundo 118 y 119, las válvulas de control de flujo 205 y 206, y en un motor 304 para la bomba 112, desde las puestas de entrada-salida y respectivamente a través de controladores 305 a 311.

Cada uno de los controladores 305 a 311 consta de un circuito de accionamiento eléctrico cuando el objeto que controla es un dispositivo eléctrico, y de un circuito de accionamiento por fluido cuando el objeto que controla es un accionador de presión por fluido, que utiliza presión neumática o hidráulica. Cada uno de los puertos de entrada- salida del regulador 301 y los controladores 305 a 311, tiene un interfaz bidireccional de forma que el regulador 301 puede comunicar con los controladores 305 a 311, para transmitirles un valor de control objetivo, y recibir de estos el valor de control real. Cada uno de los objetos controlados descritos arriba (el dispositivo de transporte 101, el transportador 107, los accionadores primero y segundo 118 y 119, las válvulas de control de flujo 205 y 206, y el motor 304 para la bomba 112), tiene un sensor para detectar el valor de control actual. Los controladores 310 y 311 y los accionadores primero y segundo 118 y 119, constituyen el medio de accionamiento operativo para mover verticalmente el transportador integrado 107 y la carcasa 106, entre las posiciones superior e
inferior.

La figura 5 describe esquemáticamente el funcionamiento en el momento de la soldadura, en el aparato de soldadura mostrado en la figura 1. La figura 5 ilustra el estado en el que la carcasa 106 ha descendido a la posición inferior, y la placa de circuito impreso 3 está en contacto con la onda vertiente plana 6. Incluso en este estado, el transportador 107 puede conducirse de modo que mueva (haga oscilar) la placa de circuito impreso 3 en las direcciones indicadas por la flecha de doble cabeza II.

Puesto que la caja 103 de la sección de precalentamiento 1, y la carcasa 106 de la sección de soldadura 2 están separadas, y puesto que el transportador 107 y la carcasa 106 de la sección de soldadura 2, están configurados para moverse a juntos como se muestra en la figura 5, la soldadura de inmersión en flujo de la placa de circuito impreso 3 puede llevarse a cabo sin incrementar el volumen de la cámara de soldadura 106c.

Por lo tanto, no se necesita incrementar la velocidad de suministro del nitrógeno gaseoso a ser alimentado a la cámara de soldadura 106c, y solo es necesario suministrar nitrógeno gaseoso en una pequeña cantidad proporcional al volumen de la cámara de soldadura 106c. Por lo tanto, la soldadura por inmersión en flujo, en una atmósfera de gas inerte con una baja concentración de oxígeno, puede llevarse a cabo con bajos costes de ejecución.

La figura 6 es una vista que ilustra una placa de circuito impreso 3, sobre la que hay ajustada una placa de enmascaramiento 4 para llevar a cabo soldadura parcial.

Cuando se requiere soldadura de flujo por goteo, la placa de circuito impreso 3 se introduce en el aparato de soldadura sobre una bandeja (placa de enmascaramiento) 4 que tiene recortes en posiciones correspondientes a las regiones a ser soldadas (indicadas por las flechas Q) sobre la placa de circuito impreso 3, como se muestra en la figura 6, de forma que la soldadura fundida se proporciona solo en las partes o regiones seleccionadas que requieren soldadura.

Las figuras 7(a) hasta 7(d) son vistas que ilustran como se mueve la placa de circuito impreso 3 horizontal y verticalmente (con respecto a la onda vertiente plana 6), y se trae en contacto con la onda vertiente plana 6 para llevar a cabo soldadura, mientras que las figuras 8(a) hasta 8(c) son vistas que ilustran como se retira la placa de circuito impreso 3 respecto de la onda vertiente plana 6.

El movimiento vertical de la placa de circuito impreso 3 se realiza mediante los accionadores primero y segundo 118 y 119 mostrados en la figura 1 y en la figura 5, y el movimiento horizontal de la placa de circuito impreso 3 se realiza mediante el transportador 107 mostrado en la figura 1 y en la figura 5. La dirección, la distancia y la velocidad del movimiento, se controlan mediante el regulador 301 mostrado en la figura 4.

Las figuras 7(a) hasta 7(d) y las figuras 8(a) hasta 8(c), ilustran etapas secuenciales.

Aunque se muestra un ejemplo en el que la placa de circuito impreso 3 es soldada con una placa de enmascaramiento 4 ajustada sobre esta, el proceso es igual cuando la placa de circuito impreso 3 es soldada sin la placa de enmascaramiento 4. Para uso repetido la placa de enmascaramiento 4 puede estar fabricada de resina termorresistente, y para un solo uso puede estar fabricada de una resina de endurecimiento sobre la placa de circuito impreso 3.

Para subir y bajar el extremo trasero de la placa de circuito impreso 3, con respecto a la dirección en la que se transfieren la placa de circuito impreso 3 (la dirección desde la abertura de entrada 116, a la abertura de salida 117), el segundo accionador 119 se controla en la dirección ascendente o descendente. Para subir o bajar el extremo trasero de la placa de circuito impreso 3, con respecto a la dirección en la que es transferida la placa de circuito impreso 3, el primer accionador 118 se controla en sentidos ascendente o descendente. Para mover horizontalmente la placa de circuito impreso 3 se controla la velocidad rotacional y la dirección de rotación del motor (medio de accionamiento 306) para impulsar el transportador 107.

El procedimiento para traer la placa de circuito impreso 3 en contacto con la onda vertiente plana 6, se describe a continuación.

Cuando la placa de circuito impreso 3 se introduce en la cámara de soldadura 106c a través de la abertura de entrada 116, y es transferida en la dirección de la flecha A como se muestra en la figura 7(a), hasta una posición predeterminada, el extremo trasero de la placa de circuito impreso 3 es descendido en la dirección de la flecha B como se muestra en la figura 7(b), y la placa de circuito impreso 3 es movida en la dirección de la flecha C.

Cuando el extremo trasero de la placa de circuito impreso 3 contacta con la onda vertiente plana 6, como resultado del movimiento de la dirección de la flecha D como se muestra en la figura 7(c), el extremo trasero de la placa de circuito impreso 3 es descendido en la dirección de la flecha E, hasta que toda la superficie inferior (la superficie a ser soldada) de la placa de circuito impreso 3 (placa de enmascaramiento) contacta con la onda vertiente plana 6. Mover la placa de circuito impreso 3 como se muestra en las figuras 7(a) hasta 7(c), permite escapar a un gas entre la placa de circuito impreso 3 y la onda vertiente plana 6.

Después de esto, la placa de circuito impreso 3 es movida horizontalmente en la dirección de la flecha F (hacia atrás) como se muestra en la figura 7(d), para aplicar una presión cinética desde la soldadura fundida 5 a las partes (regiones) a ser soldadas sobre la placa de circuito impreso 3, al objeto de mejorar la humectabilidad de las partes (regiones) a ser soldadas a la soldadura fundida 5.

El procedimiento para separar la placa de circuito impreso 3 respecto de la onda vertiente plana 6, se describe a continuación.

Como se muestra en la figura 8(a), el extremo trasero de la placa de circuito impreso 3 es elevado en la dirección de la flecha G, y la placa de circuito impreso 3 es movida en la dirección de la flecha H, para provocar que la soldadura fundida se despegue al objeto de ajustar las formas de las bandas, y para impedir un puente de soldadura.

A continuación, la placa de circuito impreso 3 es movida en la dirección de la flecha I como se muestra en la figura 8(b), y el extremo trasero de la placa de circuito impreso 3 es elevado en la dirección de la flecha K como se muestra en la figura 8(c). Finalmente, la placa de circuito impreso 3 es transferida en la dirección de la flecha J, fuera de la cama de soldadura 6c, a través de la abertura de salida 117, y se completa una serie de capas para traer la placa de circuito impreso 3 en contacto con la soldadura fundida 5, es decir se completa la operación de soldadura.

El regulador 301 controla la velocidad de alimentación de nitrógeno gaseoso a la cama de soldadura 106c, en respuesta al movimiento vertical de la carcasa 106 (y la placa de circuito impreso 3) mostrado en la figura 1.

Las figuras 9(a) hasta 9(e) y las figuras 10(a) hasta 10(c), son gráficos para explicar el control de la velocidad de alimentación del gas nitrogenado, a la cama de soldadura 106c.

En las figuras 9(a) y 10(a), el eje horizontal representa el tiempo t y el eje vertical representa la altura o la oposición vertical, de la carcasa 106.

En las figuras 9(b) hasta 9(e) y en las figuras 10(b) y 10(c), el eje horizontal representa el tiempo t y el eje vertical representa la velocidad de alimentación del nitrógeno gaseoso.

Los ejes horizontales de las figuras 9(a) hasta 9(e) se corresponden mutuamente en el tiempo, y los ejes horizontales de las figuras 10(a) hasta 10(c) se corresponden mutuamente en el tiempo.

El par de figuras 9(b) y 9(c) muestra un ejemplo de control de la velocidad de alimentación del nitrógeno gaseoso. El eje vertical de la figura 9(b) representa la velocidad de alimentación Q1 de nitrógeno gaseoso, al segundo grupo de boquillas 210 (cuatro boquillas 114 e hasta 114h (mostradas en la figura 1) dispuestas en la proximidad del recipiente de soldadura 109, en la cámara de soldadura 106c), y el eje vertical de la figura 9(c) representa la velocidad de alimentación Q2 de nitrógeno gaseoso al grupo de boquillas 210 (cuatro boquillas 114a a 114d (mostradas en la
figura 1), dispuestas en la proximidad de las aberturas de entrada y salida 116 y 117, de la carcasa 106).

En este ejemplo, la velocidad de alimentación del nitrógeno gaseoso se incrementa o disminuye, proporcional a un cambio en la posición vertical de la carcasa 106, y las velocidades de alimentación de nitrógeno gaseoso a los grupos de boquillas tanto 209 como 210, se controlan de forma similar.

La velocidad de alimentación del nitrógeno gaseoso, es reducida durante el periodo desde el momento t1 hasta el momento t3, cuando la carcasa 106 está siendo movida hacia abajo en dirección a la posición inferior, y se incrementa durante el período entre el momento t4 y el momento t6, cuando la carcasa 106 está siendo movida hacia arriba en dirección a la posición superior. La velocidad de alimentación del nitrógeno gaseoso se mantiene a un valor predeterminado durante el período de tiempo entre momento t3 y el momento t4, con la carcasa 106 está
estacionaria.

Durante el periodo entre el momento t1 y el momento t3, cuando se descarga el gas atmosférico en la cámara de soldadura 106c, a través de las aberturas de entrada y salida 116 y 117, la velocidad de alimentación de nitrógeno gaseoso se reduce puesto que la atmósfera exterior no fluye a la cámara de soldadura 106c, incluso si la velocidad de alimentación del nitrógeno gaseoso es baja. Por el contrario, durante el periodo entre el tiempo t4 y el tiempo t6, cuando hay una posibilidad de que la atmósfera exterior sea aspirada a la cámara de soldadura 106c, la velocidad de alimentación del nitrógeno gaseoso se incrementa para impedir que la atmósfera exterior fluya a la cámara de soldadura 106c. Es decir, la velocidad de alimentación de nitrógeno gaseoso se controla para impedir la comunicación gaseosa entre el interior y el exterior de la cámara de soldadura 106c, en respuesta a un cambio en el volumen de la cámara de soldadura 106, provocado por el movimiento vertical de la carcasa 106.

Mediante este control puede reducirse la concentración de oxígeno en la cámara de soldadura 106c, sin incrementar el promedio de la velocidad de alimentación del nitrógeno gaseoso. Además, la concentración de oxígeno puede estar en un nivel convencional, incluso cuando el promedio de la velocidad de alimentación del nitrógeno gaseoso es reducido.

El par de figuras 9(d) y 9(e) muestran un ejemplo (segundo ejemplo) de control de la velocidad de alimentación de nitrógeno gaseoso. El eje vertical de la figura 9(d) y el eje vertical de la figura 9(e) representan respectivamente la velocidad de alimentación Q1 del nitrógeno gaseoso al segundo grupo de boquillas 210 (boquillas 114e a 114h), y la velocidad de alimentación Q2 del nitrógeno gaseoso al primer grupo de boquillas (114a a 114d).

En este ejemplo, solo la velocidad de alimentación Q2 de nitrógeno gaseoso al primer grupo de boquillas 209 (boquillas 114a hasta 114d (mostradas en la figura 1), dispuestas en la proximidad de las aberturas de entrada y salida 116 y 117) se incrementa o reduce de acuerdo con el cambio en la posición vertical de la carcasa 106, y no se modifica la velocidad de alimentación Q1 de nitrógeno gaseoso al segundo grupo de boquillas 210 (boquillas 114e a 114h (mostradas en la figura 1), dispuestas en la proximidad del recipiente de soldadura 10, en la carcasa 106). Es decir, se controla solo la velocidad de alimentación de nitrógeno gaseoso hacia el grupo de boquillas, que tiene un buen efecto de impedir comunicación gaseosa con la atmósfera exterior. Además, la velocidad de alimentación de nitrógeno gaseoso Q2 se controla mediante aproximaciones sucesivas en el tiempo.

Las figuras 10(b) y 10(c) muestran respectivamente ejemplos tercero y cuarto, del control de la velocidad de alimentación de nitrógeno gaseoso. Los ejes verticales representan cualquiera de las velocidades de alimentación de nitrógeno gaseoso Q1 y Q2. Es decir, los ejemplos de control tercero y cuarto pueden combinarse con los ejemplos de control mostrados en las figuras 9(a) a 9(e).

La figura 10(b) muestra un ejemplo de control, en el que la velocidad de alimentación de nitrógeno gaseoso se controla en proporción a la velocidad de cambio en la posición vertical de la carcasa 106, es decir, al valor diferencial de la velocidad de cambio de en el volumen de la cámara de soldadura 106c.

La figura 10(c) muestra un ejemplo de control, en el que se combina el ejemplo de control mostrado en la figura 10(b) y el ejemplo de control mostrado en la figura 9(b).

También mediante estos controles, la concentración de oxígeno en la cámara de soldadura 106c puede reducirse incluso cuando el promedio de la velocidad de alimentación de nitrógeno gaseoso es bajo, y puede mantenerse constante incluso cuando el promedio de la velocidad de alimentación de nitrógeno gaseoso es bajo.

Los anteriores diagramas de control son ejemplos ilustrativos. La cuestión es seleccionar el perfil óptimo dependiendo del estado de control del movimiento vertical (perfiles tales como la posición en la velocidad) de la carcasa 106 incluido el transportador 107.

Como se ha descrito arriba, de acuerdo con el aparato de soldadura de esta realización, la soldadura por inmersión en flujo de una placa de circuito impreso puede llevarse a cabo a una baja velocidad de alimentación, es decir con bajo consumo, de un gas inerte tal como nitrógeno gaseoso.

Por consiguiente, la soldadura por inmersión en flujo de una placa de circuito impreso que tiene partes electrónicas con contactos largos montados sobre estas, puede llevarse a cabo en una atmósfera de gas inerte.

Además, puesto que la velocidad de alimentación del gas inerte puede ser baja, el coste de producción no excede el coste normal de producción cuando se involucra la soldadura en una atmósfera de gas inerte. Además, la placa de circuito impreso puede transferirse a velocidad normal, y la productividad es alta.

Además, puede llevarse a cabo soldadura parcial para soldar partes electrónicas con contactos largos, sobre una placa de circuito impreso que ha sido sometida a soldadura por reflujo con el aparato de soldadura de inmersión en flujo de la presente invención, cuando una placa de enmascaramiento que tiene aberturas en posiciones correspondientes a las regiones a ser soldadas, es ajustada sobre la placa de circuito impreso.

Por lo tanto, puesto que puede soldarse simultáneamente todas las regiones sobre una placa de circuito impreso a ser soldada, sin el uso de un robot de hierro de soldadura como en los aparatos convencionales, la productividad puede mejorarse significativamente.

Además, puesto que puede llevarse a cabo en un aparato soldadura normal por inmersión en flujo, y soldadura utilizando una placa de enmascaramiento, incluso si se cambia el tipo de placas de circuito impreso a ser soldadas de acuerdo con el programa de producción, no se requiere tiempo de espera y la eficiencia de la soldadura puede mantenerse en valores muy altos.

En la anterior descripción, la velocidad de alimentación del nitrógeno gaseoso se incrementa durante un movimiento de la carcasa 106 hacia la posición superior, para impedir que la atmósfera exterior entre en la cámara de soldadura 106c a través de las aberturas de entrada y salida 116 y 117 (para impedir la comunicación gaseosa entre el interior y el exterior de la cámara de soldadura 106c). En otra realización, las aberturas de entrada y salida 116 y 117 son cerradas mediante compuertas, solo durante un movimiento de la carcasa 106 a la posición superior.

Las figuras 11(a) y 11(b) son vistas en sección transversal, que ilustran una realización en la que las aberturas de entrada y salida 116 y 117 pueden cerrarse mediante compuertas, solo durante un movimiento de la carcasa 106 incluido el transportador 107, a la posición superior. Las partes iguales a las de la figura 1, se designan en las figuras 11(a) y 11(b) con los mismos números de referencia.

Como se muestra en la figura 11(a), la sección de soldadura 2 tiene cajas de compuerta 902, en las que se recibe las compuertas 901 de forma deslizable. Las cajas de compuerta 902 se disponen en contacto con partes inferiores de los extremos trasero y frontal 106a y 106b, de la carcasa 106. Hay imanes 904 sujetos en bordes superiores de las aberturas de entrada y salida 116 y 117 de la carcasa 106, e imanes 903 con orientaciones de polaridad opuestas a las de los imanes 904, unidos a los extremos superiores de las compuertas 901.

Se proporciona barras de empuje 905 inmediatamente sobre las compuertas 901, y se extienden hasta posiciones adyacentes a los bordes superiores de las aberturas de entrada y salida 116 y 117 de la carcasa 106, en la posición superior.

En la figura 11(a), la carcasa 106 está en la posición superior para esperar a que la placa de circuito impreso 3 sea transferida desde la sección de precalentamiento 1 sobre el transportador 107, y los extremos superiores de las compuertas 901 están alineados con los bordes inferiores de las aberturas de entrada y salida 116 y 117. Cuando la carcasa 106 se mueve a la posición inferior, las aberturas de entrada y salida 116 y 117 son cerradas mediante las cajas de compuerta 902, y los imanes 904 en los bordes superiores de las aberturas de entrada y salida 116 y 117 se adhieren al imán 903 de las compuertas 901. A continuación, cuando la carcasa 106 se mueve hacia arriba en dirección a la posición superior, se tira de las compuertas 901 junto con la carcasa 106, debido a la ligadura magnética de los imanes 903 y 904. Así, la carcasa 106 se mueve hacia arriba con las aberturas de entrada y salida 116 y 117 cerradas mediante las compuertas 901. El estado de las compuertas 901 durante el movimiento de la carcasa 106 hacia la posición superior, se muestra en la figura 10(b).

Cuando la carcasa 106 alcanza la posición superior, las barras de empuje 905 quedan contiguas a los extremos superiores de las compuertas 901. A continuación, se empuja hacia abajo las compuertas 901 en relación con la carcasa 106, y los imanes 903 y 904 se separan entre sí para abrir las aberturas de entrada y salida 116 y 117.

Como se ha descrito arriba, las aberturas de entrada y salida 116 y 117 se cierran durante el movimiento de la carcasa 106 hacia la posición superior, cuando la atmósfera exterior tiende a ser aspirada a la cámara de soldadura 106c, puesto que el volumen de la cámara de soldadura 106c se expande. Por lo tanto, es menos probable que la atmósfera exterior entre en la cámara de soldadura 106c, y puede mantenerse una atmósfera estable de nitrógeno gaseoso con baja concentración de oxígeno, en la cámara de soldadura 106c.

Cuando la construcción anterior se combina con el control mencionado arriba de la velocidad de alimentación de nitrógeno gaseoso, el efecto de la construcción se mejora y la velocidad de alimentación de nitrógeno gaseoso puede reducirse significativamente.

Aunque en esta realización los imanes 903 y 904 y las barras de empuje 905 se utilizan para abrir y cerrar las compuertas 901, las compuertas 901 pueden componerse de compuertas electrónicas que pueden ser controladas para abrirse y cerrarse en respuesta al movimiento vertical de la carcasa 106, mediante el regulador 301.

En las realizaciones anteriores, cuando la carcasa 106 incluido el transportador 107 se mueve arriba y abajo, el volumen de la cámara de soldadura 106c aumenta y disminuye. En otra realización, la sección de soldadura 2 está provista con una cámara de volumen variable, en comunicación gaseosa con la cámara de soldadura, de forma que puede cancelarse el incremento o disminución en el volumen de la cámara de soldadura, provocado por el movimiento vertical de la carcasa 106.

La figura 12 es una vista en sección transversal, que ilustra una realización provista con una cámara de volumen variable.

Como se muestra en la figura 12, la carcasa 106 tiene una abertura superior 1001 con la misma dimensión que la abertura inferior 106 tiene en su parte superior, y un fuelle 1002 que se extiende de forma contigua hacia arriba, desde un par de marginal completo de la abertura superior 1001. El extremo superior del fuelle 1002 se cierra mediante una placa 1003 con el mismo tamaño que la abertura superior 1001. El fuelle 1002 y la placa fija 1003 definen una cámara de volumen variable 1004.

Cuando la carcasa 106 se mueve subiendo y bajando, el fuelle 1002 se expande y se contrae. El fuelle 1002 se expande para cancelar la disminución de volumen de la cámara de soldadura 106c, cuando la carcasa 106 se mueve hacia abajo, y el fuelle 1002 se contrae para cancelar el incremento en el volumen de la cámara de soldadura 106c, cuando la carcasa 106 se mueve hacia arriba. Por lo tanto, el volumen total de la cámara de soldadura 106c y la cámara 1004 de volumen variable, se mantienen sustancialmente invariables cuando cambia el volumen de la cámara de soldadura 106c en respuesta al movimiento vertical de la carcasa 106.

Como resultado, no se produce comunicación gaseosa entre el interior y el exterior de la cámara gaseosa 106c, y puede mantenerse de forma estable la atmósfera de nitrógeno gaseoso con baja concentración de oxígeno, en la cámara de soldadura 106c.

El aparato de soldadura de la presente invención puede aplicarse a lo que se denomina soldadura parcial de tipo Sylvania. Es decir, las soldadura parcial de tipo Sylvania puede llevarse a cabo en una atmósfera de nitrógeno gaseoso con baja concentración de oxígeno, sin incrementar el volumen de la cámara de soldadura.

En un sistema de tipo Sylvania, que se revela por ejemplo en la patente del Reino Unido número 801 510, se lleva a cabo soldadura parcial mediante una placa de circuito impreso cerca de un grupo de tubos de expulsión de soldadura fundida, dispuestos en posiciones correspondientes a las regiones a ser soldadas sobre la placa de circuito impreso, para traer las regiones a ser soldadas, en contacto con la soldadura fundida expulsada desde los tubos.

La figura 13 es una vista en perspectiva, de una parte en torno a la abertura de descarga 111 del crisol con derrame de soldadura 110 mostrado en la figura 1, que ilustra el modo en el que una cubierta 1100 tiene una pluralidad de tubos de eyección 1101, sobre la abertura de descarga 111 del crisol con derrame de soldadura 110.

Como se muestra en la figura 13, puesto que la cubierta 1100 ajustada sobre la abertura de descarga 111 del crisol con derrame de soldadura 110, tiene una pluralidad de tubos de expulsión 1101 con aberturas de descarga 1102 en sus extremos, la soldadura fundida 5 es expulsada desde las aberturas de descarga 1102 de los tubos 1101, para formar ondas de soldadura 6 sobre los tubos 1101.

Puesto que las posiciones de las aberturas de descarga 1102 de los tubos de expulsión 1101, corresponden a las regiones a ser soldadas sobre la placa de circuito impreso 3, como pieza de trabajo a ser soldada, cuando se hace descender la carcasa 106 con la placa de circuito impreso 3 sobre el transportador 107 (véase la figura 5), las regiones a ser soldadas están en contacto con las correspondientes ondas de soldadura 6. A continuación, la soldadura fundida 5 se suministra solo sobre las regiones seleccionadas, deseadas, a ser soldadas, y se suelda la regiones a ser soldadas.

Es decir, puede llevarse a cabo soldadura parcial sin utilizar una placa de enmascaramiento 4 como se muestra en la figura 6.

Con el aparato de soldadura para llevar a cabo soldadura por inmersión en flujo, en una atmósfera de gas inerte mostrada en la figura 1, se consigue una concentración de oxígeno de 100 ppm o menor, en la cámara de soldadura 106c, a la velocidad de alimentación de nitrógeno gaseoso de 400 litros/minuto.

El dibujo es similar al de un aparato de soldadura que utiliza la tecnología del documento 3 descrito arriba, lo que indica que la tecnología de la presente invención es significativamente eficaz.

Además, cuando esta construcción se combina con el control de la velocidad de alimentación de nitrógeno gaseoso que se muestra en la fibra 10(b), se consigue la concentración de oxígeno de 100 ppm o menor en la cámara de soldadura 106c, a una velocidad de alimentación de nitrógeno gaseoso de 380 litros/minuto, lo que muestra el alto rendimiento del aparato de soldadura de la presente invención.

Como se ha descrito previamente, en el aparato de soldadura de la presente invención se provoca que la soldadura fundida se derrame de una abertura de descarga de grandes dimensiones (dimensiones mayores que las de la pieza de trabajo a ser soldada), para formar una onda vertiente plana, de soldadura fundida, sobre la abertura de descarga, y una pieza de trabajo que tiene una pluralidad de regiones a ser soldadas, tal como una placa de circuito impreso que tiene una pluralidad de partes electrónicas montadas, se trae en contacto con la onda vertiente plana, para soldar las regiones a ser soldadas simultáneamente. Además, el aparato de soldadura de la presente invención puede llevar a cabo el proceso de soldadura en una atmósfera de gas inerte, sin incrementar la velocidad de alimentación de gas inerte. Por lo tanto, puede impedirse un incremento en el coste de producción, debido al uso del gran cantidad de gas inerte.

Cuando la soldadura de una pieza de trabajo plana se lleva a cabo con una placa de enmascaramiento que tiene aberturas en posiciones objetivo ajustadas sobre aquella, como se muestra en la figura 6, puede llevarse a cabo soldadura parcial mediante la cual se proporciona la soldadura fundida solo sobre la regiones objetivo, es decir la regiones a ser soldadas. Tal soldadura parcial se utiliza para soldar partes electrónicas que no pueden ser soldadas mediante un método de soldadura por reflujo, sobre una placa de circuito impreso que ha sido sometida a soldadura por reflujo, mediante suministrar una soldadura fundida sobre, y en torno a, las partes a ser soldadas de los componentes electrónicos.

La descripción anterior es ilustrativa y no limitativa. Debe comprenderse que puede realizarse diversos cambios y modificaciones, dependiendo de las aplicaciones y los objetivos.

Las realizaciones de la presente invención se han descrito previamente. Por ejemplo, la presente invención puede realizarse en la forma de un sistema, un dispositivo, un método, un programa o un medio de almacenamiento. Más en concreto, la presente invención puede aplicarse a un sistema que consiste en una pluralidad de dispositivos, o aplicarse a un aparato que consiste en un dispositivo.

El regulador 301 puede llevar a cabo los controles mostrados en las figuras 7(a) a 7(d), en las figuras 8(a) a 8(c), en las figuras 9(a) a 9(e) y en las figuras 10(a) a 10(c), de acuerdo con un programa instalado en este, desde fuera. En este caso, puede proporcionarse un grupo de información que incluye un programa, desde un medio de externo de almacenamiento tal como un CD-ROM, memoria flash o FD, o a través de una red.

Se incluye con la presente invención, una construcción en la que se combina las realizaciones anteriores.

Por consiguiente, puede realizarse un aparato de soldadura que puede llevar a cabo soldadura por inmersión en flujo a baja velocidad de alimentación, es decir con bajo consumo, de un gas inerte tal como nitrógeno gaseoso. Por lo tanto, incluso con las partes electrónicas montadas sobre una placa de circuito impreso que tiene contactos largos, incluso cuando se lleva a cabo soldadura parcial utilizando una placa de enmascaramiento, puede conseguirse soldadura de alta calidad a bajo coste. Además, puede llevarse a cabo soldadura parcial en una atmósfera de gas inerte con una baja concentración de oxígeno, con elevada productividad.

Por otra parte, con la miniaturización de los componentes electrónicos y el amplio uso de componentes de montaje en superficie, la soldadura por reflujo se utiliza ampliamente como tecnología para soldar una placa de circuito impreso. Por otra parte, se utiliza componentes electrónicos de gran tamaño cuando los dispositivos de circuito electrónico montados sobre la placa de circuito impreso, son conectados a interfaces externos hombre-máquina y parte de estos, como los conectores, tienen contactos largos a ser soldados.

Para satisfacer las demandas de la producción a gran escala, no hay otra forma que no sea utilizar un método de inmersión en flujo, para llevar a cabo la soldadura de aquellos componentes electrónicos con contactos largos a ser soldados, y de componentes de gran tamaño. Sin embargo, las soldaduras libres de contactos, que se utilizan ampliamente desde el punto de vista de la protección ambiental son de humectabilidad (soldabilidad), y por lo tanto fiabilidad, inferiores en ambiente atmosférico, y se desea la soldadura en una atmósfera de gas inerte con baja concentración de oxígeno.

El aparato de soldadura de la presente invención, es decir un aparato que puede llevar a cabo soldadura por inmersión en flujo en una atmósfera de gas inerte, satisface las demandas actuales. Con el nuevo aparato de soldadura inventado, puede proporcionarse dispositivos electrónicos de alta calidad a bajo precio, sin provocar ninguna contaminación ambiental.

La presente invención está caracterizada porque la soldadura de inmersión en flujo, que involucra el movimiento vertical de una placa de circuito impreso, puede llevarse a cabo sin incrementar el volumen de la cámara de soldadura.

Con el aparato de soldadura acorde con la presente invención, puesto que no hay necesidad de mover verticalmente la placa de circuito impreso en la cámara de soldadura, la soldadura por inmersión en flujo puede llevarse a cabo en una atmósfera de gas inerte con baja concentración de oxígeno, sin incrementar el volumen de la cámara de soldadura.

Además, el aparato de soldadura puede incluir medios para ajustar la velocidad de suministro de gas inerte, y medios para controlar el medio de ajuste de la velocidad de suministro de gas inerte. El medio de control tiene un programa o secuencia, que funciona para reducir la velocidad de alimentación del gas inerte, durante un movimiento de la carcasa hacia la posición inferior, y para incrementar la velocidad de alimentación del gas inerte, durante un movimiento de la carcasa hacia la posición superior.

Cuando se mueve hacia abajo la carcasa incluido el transportador, se reduce el volumen de la cámara de soldadura, y el gas inerte la cámara de soldadura se descarga a través de las aberturas de entrada y salida. Por lo tanto, durante este periodo la atmósfera exterior no entra en la cámara de soldadura, y no se incrementa la concentración de oxígeno en la cámara de soldadura incluso si el suministro de gas inerte a la cámara de soldadura se reduce, o se detiene.

Cuando la carcasa que incluye el transportador se mueve hacia arriba, el volumen de la cámara de soldadura se incrementa, y la atmósfera exterior tiende a ser aspirada en la cámara de soldadura, a través de la abertura de entrada y de la abertura de salida. Sin embargo, durante este periodo se impide que la atmósfera exterior entre en la cámara de soldadura, y la concentración de oxígeno en la cámara de soldadura no se incrementa cuando se incrementa la velocidad de alimentación del gas inerte a la cámara de soldadura.

Puesto que la velocidad de alimentación del gas inerte se incrementa o se reduce para impedir la comunicación gaseosa entre el interior y el exterior de la cámara de soldadura (al objeto de cancelar el incremento y la disminución en el volumen de la cámara de soldadura), puede impedirse la entrada de atmósfera exterior en la cámara de soldadura, con un mínimo consumo del gas inerte.

El aparato de soldadura incluye además un programa, o una secuencia, para controlar la cantidad de gas inerte suministrado desde los alimentadores de gas inerte a la cámara de soldadura, en respuesta a un cambio en el volumen en la cámara de soldadura, provocado por el movimiento vertical de la carcasa. A continuación, puede suprimirse el flujo de las innecesario en la cámara de soldadura, que puede incrementar la concentración de oxígeno en la cámara de soldadura.

El aparato de soldadura acorde con la presente invención puede incluir, además, compuertas provistas en las aberturas de entrada y salida, para cerrar las aberturas de entrada y salida durante un movimiento de la carcasa hacia la posición superior. Como consecuencia, puede reducirse significativamente la comunicación de gas con la atmósfera exterior, a través de la abertura de entrada y de la abertura de salida de la carcasa.

El aparato de soldadura acorde con la presente invención, puede incluir además una cámara de volumen variable, cuyo volumen puede modificarse en proporción inversa al volumen de la cámara de soldadura, cuando la carcasa que incluye el transportador se mueve hacia arriba o hacia abajo. De ese modo, puede cancelarse los cambios en el volumen de la cámara de soldadura, y puede impedirse la comunicación con una atmósfera exterior a través de la abertura de entrada y de la abertura de salida de la carcasa.

Claims (9)

1. Un aparato para la soldadura de una pieza de trabajo plana que tiene una superficie inferior a ser soldada, que comprende:

un recipiente de soldadura que contiene una soldadura fundida

un crisol con derrame de soldadura, dispuesto en el mencionado recipiente de soldadura y que tiene una abertura de descarga sobre un nivel de la superficie de la soldadura fundida, el mencionado crisol con derrame de soldadura estando configurado para formar una onda vertiente plana, de la soldadura fundida sobre la mencionada abertura de descarga, la mencionada abertura de descarga teniendo una dimensión mayor que la de la pieza de trabajo, de forma que toda la superficie inferior de la pieza de trabajo puede contactar simultáneamente con una superficie de la mencionada onda vertiente plana;

una carcasa que se extiende por encima del mencionado recipiente de soldadura, desde un extremo trasero hasta un extremo frontal, y que define con este una cámara de soldadura, la mencionada carcasa teniendo una abertura de entrada en el mencionado extremo trasero, para permitir que la pieza de trabajo entre a su través en la mencionada cámara de soldadura, y una abertura de salida en el mencionado extremo trasero, para permitir que la pieza de trabajo salga a su través de la mencionada cámara de soldadura, la mencionada carcasa teniendo una abertura inferior opuesta a la mencionada abertura de descarga del mencionado crisol con derrame de soldadura, la mencionada carcasa teniendo un faldón que se extiende de forma contigua hacia abajo desde un borde entero, marginal, de la mencionada abertura inferior para rodear el mencionado crisol con derrame de soldadura, el mencionado faldón cooperando con el mencionado recipiente de contención de la soldadura fundida, para sellar la mencionada cámara de soldadura de tal forma que se permite que la cámara de soldadura esté en comunicación gaseosa con una atmósfera exterior, solo a través de las mencionadas aberturas de entrada y de salida;

un transportador dispuesto dentro de la mencionada cámara de soldadura, e integrado físicamente con la mencionada carcasa para moverse con esta, el mencionado transportador siendo operativo para transferir la pieza de trabajo entre la mencionada abertura de entrada y la mencionada abertura de salida;

uno o más alimentadores de gas inerte, para suministrar un gas inerte a la mencionada cámara de soldadura;

medios de accionamiento operativos para mover verticalmente los mencionados transportador y carcasa integrados, entre una posición superior en la que la pieza de trabajo puede ser recibida por el mencionado transportador a través de la mencionada abertura de entrada, y puede ser descargada desde el mencionado transportador a través de la mencionada abertura de salida, y una posición inferior en la que la pieza de trabajo puede contactar con la superficie de la mencionada onda vertiente plana, durante el posicionamiento de esta sobre la mencionada abertura de descarga;

y un regulador para controlar el funcionamiento del mencionado medio de accionamiento y el funcionamiento del mencionado transportador, de forma que la pieza de trabajo es recibida a través de la mencionada abertura de entrada mediante el mencionado transportador en la mencionada posición superior, es contactada con la superficie de la mencionada onda vertiente plana durante el posicionamiento de este sobre la mencionara abertura de descarga, mediante el mencionado transportador en la mencionada posición inferior, y es descargada a través de la mencionada abertura de salida desde la mencionada cámara de soldadura, mediante el mencionado transportador en la mencionada posición superior.

2. Un aparato como el reivindicado en la reivindicación 1, en el que el mencionado medio de accionamiento comprende un primer accionador conectado operativamente a la mencionada carcasa, en una posición adyacente del mencionado extremo frontal, para desplazar verticalmente el mencionado extremo frontal, y un segundo accionador conectado operativamente a la mencionada carcasa, en una posición adyacente al mencionado extremo trasero, para desplazar verticalmente el mencionado extremo trasero, y donde el mencionado controlador controla independientemente los mencionados accionadores primero y segundo, de forma que la pieza de trabajo puede posarse y retirarse respecto de una superficie de la onda de soldadura, en cualquier estado inclinado deseado.

3. Un aparato como el reivindicado en la reivindicación 1 o la 2, en el que el mencionado regulador está configurado para controlar adicionalmente la velocidad de alimentación del suministro de gas inerte, desde el mencionado alimentador de gas inerte a la mencionada cámara de soldadura, en respuesta a un cambio en el volumen de la mencionada cámara de soldadura, provocado por el movimiento vertical de la mencionada carcasa.

4. Un aparato como el reivindicado en la reivindicación 3, en el que el mencionado regulador está configurado para incrementar la velocidad de alimentación del gas inerte cuando el volumen de la mencionada cámara de soldadura se incrementa, y para disminuir la velocidad de alimentación del gas inerte cuando el volumen de la mencionada cámara de soldadura disminuye.

5. Un aparato como el reivindicado en la reivindicación 1 o la 2, que comprende además compuertas provistas en las mencionadas aberturas de entrada y salida, para cerrar las mencionadas aberturas de entrada y salida durante un movimiento de la mencionada carcasa hacia la mencionada posición superior.

6. Un aparato como el reivindicado en la reivindicación 1 o la 2, que comprende además una cámara de volumen variable, en comunicación gaseosa con la mencionada cámara de soldadura, el volumen de la mencionada cámara de volumen variable, siendo variable de forma que un volumen total de la mencionada cámara de soldadura y la mencionada cámara de volumen variable, se mantiene sustancialmente invariante cuando se modifica el volumen de la cámara de soldadura, en respuesta al movimiento vertical de la mencionada carcasa.

7. Un aparato como el reivindicado en la reivindicación 1 o la 2, que comprende además una caja dispuesta en yuxtaposición a la mencionada carcasa y que define con esta una cámara de precalentamiento, un calentador dispuesto en la mencionada cámara de precalentamiento, y un dispositivo de transporte dispuesto en la mencionada cámara de precalentamiento, para transferir a su través la pieza de trabajo a la mencionada abertura de la mencionada carcasa, de forma que la pieza de trabajo es precalentada durante su paso a través de la mencionada cámara de precalentamiento, e introducida en la mencionada cámara de soldadura a través de la mencionada abertura.

8. Un aparato como el reivindicado en la reivindicación 1 o la 2, en el que el mencionado faldón tiene un extremo inferior sumergido en la soldadura fundida, por debajo del nivel de la superficie de la soldadura fundida, de forma que la mencionada cámara de soldadura puede estar en comunicación gaseosa con el aire ambiental, solo a través de las mencionadas aberturas de entrada y salida.

9. Un método para la soldadura de una pieza de trabajo plana que tiene una superficie inferior a ser soldada, que comprende:

proporcionar un aparato de soldadura que comprende un recipiente de soldadura que contiene una soldadura fundida, un crisol con derrame de soldadura dispuesto en el mencionado recipiente de soldadura y que tiene una abertura de descarga sobre un nivel superficial de la soldadura fundida, la mencionada abertura de descarga teniendo una dimensión mayor que la de la pieza de trabajo, de forma que toda la superficie inferior de la pieza de trabajo puede contactar simultáneamente con una superficie de la mencionada onda vertiente plana, una carcasa que define con este una cámara de soldadura, y que tiene un faldón que se extiende para rodear el mencionado crisol con derrame de soldadura, el mencionado faldón cooperando con el mencionado recipiente que contiene la soldadura fundida, para sellar la mencionada cámara de soldadura de tal forma que se permite que la cámara de soldadura esté en comunicación gaseosa con urea atmósfera exterior, solo a través de las mencionadas aberturas de entrada y salida, y un transportador dispuesto dentro de la mencionada cámara de soldadura e integrado físicamente con la mencionada carcasa para moverse con esta;

provocar que la soldadura fundida en el mencionado recipiente de soldadura, se derrame desde la mencionada abertura de descarga para formar una onda vertiente plana, de soldadura fundida, sobre la mencionada abertura de descarga;

suministrar un gas inerte a la mencionada cámara de soldadura, para mantener la mencionada cámara de soldadura en una atmósfera de gas inerte;

y transferir la pieza de trabajo mediante el mencionado transportador, sobre la mencionada abertura de descarga, mientras se desplaza la mencionada carcasa hacia abajo para traer la superficie inferior de la pieza de trabajo, en contacto con una superficie de la mencionada onda vertiente.