专利名称：用于产生焊接点的方法和装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及用于工件或构件热处理的方法，具体地说，该方法用于通过熔化设置在焊接材料载体上的焊接材料使焊接材料和至少一个用作焊接材料载体的构件或工件之间产生一焊接点，其中至少一个构件是在与周围环境密封隔离的一加工环境中被加热的。另外，本发明涉及一种适于执行该方法的装置。
从DE 29 08 829 C3中可了解一种上述类型的方法或装置，该申请描述了一种在一真空的处理腔中执行硬焊接过程的方法，其中需被连接在一起的构件通过熔化一种硬焊料而连接在一起。在硬焊接过程中，在处理腔中形成有真空，而将需被连接在一起的构件加热到约600℃。
以这种已知的方法，随后的冷却过程将发生在处理腔之外的常规的周围环境大气中。
本发明的目的在于提出一种方法或装置，其中，不仅构件的加热，特别对于熔化焊接材料是在一限定的处理气氛中进行的，而且该构件的冷却也在一限定的处理气氛中进行，而加热过程和冷却过程不会相互影响。
本发明的方法提供了权利要求1的装置作为该问题的解决方法。
在根据本发明的方法中，在加热步骤之后的一个程序步骤中，构件的冷却在一个与周围环境封闭隔离的处理腔中进行，因此，构件的加热或焊接材料的熔化和构件的冷却是在相互独立的处理腔中发进行的。
根据本发明的方法主要用于对工件或构件施加温度，例如用于回火、退火之类的热处理。特定的应用范围是产生焊接点，该焊接点可以被设计为硬焊接合和软焊接合，例如可运用在电子构件或组件的生产中。
随着焊接点的产生，以本发明的方法，不仅能实现一种与熔化过程类似地受到控制的冷却过程，而这两个过程不会互相影响，而且在相对于各种情况中的任务而特定的处理腔的基础上能够有效地进行包括冷却过程在内的焊接过程。由于在各个处理腔中可能形成的不同的处理气氛，使得这两道工序的相互影响是相对的。另外，在一规定的周围环境中进行冷却可以得到质量全面较高的焊接点。其特别的优点在于，焊接点不仅具有作为金属构件之间的连接件的机械连接的功能，而且具有电气连接功能，例如在装配有电子元件的板中，这些电子元件以SMD(表面安装装置)方法装配的，并且通过焊接点与板的条形导体机械且电气地导电连接。
采用根据本发明的、特别用于通过焊接点使金属构件机械连接的方法，其优点在于，在焊接材料熔化之前的一个程序步骤中，可以在一独立的处理腔中通过应用一还原或惰性处理气氛和/或通过辐射或采用材料来对焊接材料载体进行制备。这样不会削弱特别适用于随后的熔化过程的处理气氛，就可以对焊接材料载体进行制备，例如金属构件。为了达到之目的，可以向处理腔中引入一种还原剂，例如甲酸之类，或者也可以在处理腔中产生一种还原气体环境，而在需被连接在一起的焊接材料载体或构件被转移到下一个处理腔中以进行熔化的过程之前，该处理腔可以进行冲洗，以中和在下一个处理腔中已形成的处理气氛的任何影响。需被连接在一起的焊接材料载体或构件的这种制备也可以这样进行，即，通过对构件或接触表面进行等离子处理，以使载体或构件以下一个熔化过程中的焊接材料进行润湿处理。
抵消形成在不同的过程腔中的不同处理气氛的相互影响的另一种可能性由相应的处理气氛或处理腔中建立一真空来构成。
还可以使各个处理腔中的过程环境形成为一种保护气体的环境。
如果通过用于以基本恒定的温度对构件进行加热或冷却的回火装置进行温度的施加，则这个用于调节构件温度的最简单的可能的方法是切实可行的。由于回火装置的加热或冷却次数并不需要回火装置的连续工作，所以这总能缩短加工时间。为了缩短回火周期或为了增加回火的速度，已被证明的优点在于，回火装置的温度被选定为明显比所需的加工或焊接温度高。
通过这样一种温度的施加，同样可以实现用于当产生焊接点时对焊接材料和/或焊接材料载体的温度进行调节的最简单可行的方法。
如果回火装置作为一辐射装置工作，并且构件或焊接材料的温度随着辐射装置到构件或到焊接材料载体的距离进行调节，可以实现有利的调节形式。
如果辐射装置与接触装置相结合，至少可以在加热或冷却的开始阶段通过转移热量或冷气来施加温度，这样就可以相当大地缩减加热或冷却周期。
根据本发明的、用于执行上述方法的装置具有一加热腔或一熔化腔，在该腔室中可进行对构件的加热，具体地说，该装置用于为设置在用作焊接材料载体的构件上的焊接点的产生而熔化一焊接材料，并且该装置还包括一冷却腔，而用于冷却构件的冷却腔与熔化腔相连，由此，加热腔或熔化腔和冷却腔形成了相互独立的处理腔。
为了制备用于焊接点的焊接材料的载体，设置可以在熔化腔的前面，而该制备腔构成独立于熔化腔形成的一处理腔。
如果处理腔被设计为独立的模块单元，这些模块单元可以通过门机构相互连接，根据本发明的装置的结构可以方便地根据不同的方法进行改变，这样，例如在一个特定的实例中，装置仅需要由熔化腔和冷却腔构成，而在另一实例中，装置需由制备腔、熔化腔和冷却腔构成，至少部分相同的模块单元可以被用于构成相应的装置。
还可以用这样一种方法以模块的方式建立处理腔，即，将门机构设计成门模块，并且将门机构与腔模块相结合以构造成处理腔。
对于设置在由熔化腔或冷却腔形成的处理腔中的载体装置上的构件的温度的施加，提供一种辐射装置是有好处的，该装置可通过距离变化装置来改变相对于载体装置或构件的距离。如此设计的温度施加装置可以使辐射装置以基本恒定的温度进行工作，这样，辐射装置相对于载体装置的距离可以变化，从而改变通过辐射装置加热的载体装置的温度。
为了要加快载体装置的加热，并由此整体缩短焊接材料载体在熔化腔中进行熔化或在冷却腔中进行冷却的停留时间，已证明提供带有接触装置的辐射装置是有好处的，除通过辐射的温度转移之外，该接触装置还可通过热传导实现温度转移。采用这种辐射装置对构件或焊接材料载体进行冷却，辐射装置可以与对流装置相结合，从而提高冷却效率。
如果将辐射装置设计成一个表面可用作接触装置的温度可调的板，则带有同时成形的接触装置的辐射装置的最简单的设计就切实可行。
为了根据载体装置所需的温度调节辐射装置与载体装置的距离，载体装置或焊接材料载体设有一温度传感器是有好处的，该温度传感器的输出信号可用作改变辐射装置相对于载体装置的距离的修正变量。用于测定载体装置温度的温度传感器也可以直接设置在辐射装置上，例如设置在板上，由此独立于板和载体之间的相应距离，通过补偿板和载体装置之间修改距离的连接装置可以确保与载体装置的接触，该连接装置例如可为一弹簧装置。
具体地说，当本发明的方法被设计为一连续过程时，设置在载体装置上的焊接材料载体以定时的方式引导通过相继设置处理腔，并且在单个处理腔中保持特定的停留时间，已被证实有利的是，将载体装置与一信息媒体相配合，该信息媒体可与读取装置协作，这样当载体装置进入第一处理腔之后，在第一个以及随后设置的处理腔中运行的加工过程可受到包含在信息媒体上的信息的控制。
如果将至少包括一个加热腔和一个冷却腔的装置作为流水线配置的部分装置结合到加工线或生产线中，则该装置特别经济的应用就切实可行。例如，当使用生产SMD板的装置时，可以将一个用于安装SMD板的安装装置与生产装置相连。
以下，将参照附图对根据本发明的方法以及装置的较佳实施例作进一步的说明，附图为
图1为本发明的装置的一种可能的实施例的简化立体图；图2为图1中所示装置的纵剖视图；图3示出了一门机构；图4a为辐射器装置的一实施例基本结构的示意图；图4b示出了图3所述的一加热结构中的散热器装置；图4c示出了图3所述的一温控结构中的散热器装置。
具体实施例方式
图1示出了一个带有排成一列的若干处理腔的焊接装置10，这些处理腔就是一制备腔11、一熔化腔12以及一冷却腔13。独立的处理腔11、12和13通过门机构14和15相互连接，因此，除实施例中所示出的之外，外部处理腔11和13均具有一门机构16或17，该门机构用于让图2中所示的载体装置18进入或离开。焊接材料载体设置在载体装置18上(此处未详细示出)，该载体装置18通过焊接材料熔化而设有焊接缝或焊接点。
如图1中清晰地示出的，独立的处理腔11、12和13被设计成模块的形式，每一个处理腔通过至少一个门机构14、15、16或17而补充构成了一个腔室模块21，而至少一个门机构与腔室模块21、22或23相结合以形成相应的处理腔。从中可显而易见的是，用于形成图1示出的焊接装置10的总共三个处理腔的连续的排列可以通过以模块方式连接其它的处理腔而进行补充，除相互不连接的以及在制备腔11、熔化腔12和冷却腔13中运行的全过程中的若干局部过程之外，还可以连接未连接的加工过程来对过程进行扩充。
如图2所示，此处实施例中所示出的焊接装置10使方法能够有效执行，其中在程序的第一个程序步骤中，一个或多个焊接材料载体(此处未详细示出)在制备腔中进行最初的制备。对于该步骤，将载体装置18引入制备腔11内，随后，制备腔11撤开和/或向制备腔11中加入还原剂，以产生所需的处理气氛。结果，当焊接材料载体(此处未详细示出)为通过焊接点而相互连接的金属构件时，可以设想通过在制备腔11中加入甲酸而产生还原处理气氛。在达到了所需的还原效果之后，制备腔11可以用氮/氢气体混合物进行冲洗。
如图2所示，载体装置18设置在制造腔11内的一传送装置27上，该传送装置27可以使载体装置18通过打开的门机构16缩进制备腔11中，并且当门机构15打开后，该传送装置还可以将载体装置18送到熔化腔12中。当在熔化腔12中设定了所需的处理气氛之后，例如当通过在熔化腔12内形成一种保持气体环境而产生一种还原环境或一种惰性环境之后，可对载体装置18进行加热以达到所需的焊接温度。这种加热过程可以通过加热装置24来进行，该加热装置24可为设置在一提升机构25上的一热板(hot plate)26。
图3示出了门机构14、15或16的结构的一种实例。如图3中的双箭头所指出的，门机构14可以独立于压力方向对处理腔11、12、13进行密封，从而产生在处理腔11、12、13(图2)中形成的不同的处理气氛。门机构14具有一致动装置39，此处的致动装置39由一双驱动缸、一导向装置40以及一门板41形成，通过导向装置40，该致动装置39可以移向处理腔壁43的门开口42，或者从门开口42移开。根据图3的说明，门板41直接定位在处理腔壁43上的密封配置的前面。导向装置40包括一平行于门开口42的面板设置的一滑杆44，通过一滑块46，双曲杆45沿门开口42的面板而引导。为了将门板41从打开位置转移到一闭合位置，滑块46从上滑挡块47开始向下移动，直至达到下滑动挡块48之后，驱动缸活塞46的行进运动直接作用在双曲杆45上，这样门板会朝着处理腔壁43移动，直到实现密封为止。
参照图4a到图4c，将更详细地解释加热装置24可能的构造和功能。图4a示出了加热装置24的基本构造，其中在载体装置18的下方距离d1处设置了一热板26。如图4a进一步示出的，载体装置18通过传送装置27保持与加热装置24的一个相对位置中，而在本例中的传送装置27是由邻近于处理腔11、12和13转动的进给条28和29形成的。
在本实例中，热板设置在由两个提升油缸30形成的一提升机构25上，并且具有一个容纳在弹簧装置31中的一温度传感器32。在图4a示出的基本结构中，弹簧装置31是未加压的，这样温度传感器21被设置成从热板26的接触表面33突出。
接着，图4b示出了加热装置24的加热构造，其中，热板26使它的接触面33位于载体装置18的下侧34上，通过热扩散可有效地将热量从热板转移到载体装置18上。同时，温度传感器21位于接触表面33的凹陷的位置中，而它的传感器表面35被设置成与接触表面33齐平，因此，传感器表面35同样也位于载体装置18的下侧34上。热板26以恒温进行操作，并且保持在图4b示出的接触位置中，直到温度传感器32测出载体装置18所需的温度。接着，热板26移动形成图4c中示出的一种温度控制构造，其中，热板26的接触表面33离载体装置18的下侧的距离为d2，这样，由弹簧装置31压制的温度传感器32保持其传感器表面35与载体装置18接触。在示出的热板26的温度控制构造中，热板26仅用作一辐器装置，并且通过辐射实现载体装置18的吸热。这样通过使热板26以一恒定温度作用在载体装置18上的连续的温度施加，可以有效地防止载体温度上升至超过所需温度。根据由温度传感器32而测定的相对于载体装置的标称温度的温度差，通过一设定装置(未详细示出，但这通常又是必要的)，可以设定下文中所述的在载体装置18的下侧34和热板26的接触面33之间的距离d2中的变化，以将载体装置18的标称温度保持超过载体装置18在熔化腔18中实现熔化过程所需的停留时间。
如图4a中的虚线所表示的，通过一距离变化装置可以实现上述的距离控制，该距离变化装置设有一提升装置50，该提升装置50作用在传送装置27或进给条28、29上，以替代作用在热板上的提升装置25。对于以基本恒定的温度进行工作的热板26进行温度控制必不可少的是对热板26和载体装置18或焊接材料载体之间的相对距离进行变化。
如图4a到4c所示出的，加热装置24的效果可以根据需要由附加的加热装置进一步补充，例如此处设置在载体装置18上的一辐射板供热件36。辐射板供热件36根据其工作方法还可以设置一距离控制件，以控制加热装置24的距离。
如图2所示，在载体装置18完成了熔化腔12内的熔化过程的基础上，该载体装置18被转移到冷却腔13，在这里可以建立与熔化腔12中的处理气氛相应或不同的处理气氛。该冷却腔13设有一冷却装置37，该冷却装置37的设计和工作方法中的距离控制与图4a到4c中详细示出的加热装置24相应。通过将冷辐射与减扩散相结合，例如通过实现一预定的冷却曲线，冷却装置37可以实现载体装置18规定的冷却。与加热装置24相同的是，冷却装置也可以恒温操作，由此通过改变或调节冷板38和载体装置18之间的距离，可以影响载体装置18的温度。
权利要求
1.一种对工件或构件进行热处理的方法，具体地说，该方法是用于通过使设置在焊接材料载体上的焊接材料熔化，而在焊接材料和作为所述焊接材料载体的至少一个构件或工件之间产生一焊接点，其中，至少一个构件在一个与周围环境封闭的处理气氛中加热，其特征在于，在随后的步骤中，该构件在与周围环境封闭的处理气氛中冷却，由此该构件可以在相互独立的处理腔(12、13)中被加热和冷却。
2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，在对构件进行加热之前的一个步骤中，通过施加还原或惰性处理气氛和/或辐射，或者通过使用材料在一独立的处理腔(11)中对构件进行制备。
3.如权利要求1或2所述的方法，其特征在于，在处理气氛或处理腔(11、12、13)中形成真空。
4.如上述一项或多项权利要求所述的方法，其特征在于，处理气氛被设计成一保护气体的环境。
5.如上述一项或多项权利要求所述的方法，其特征在于，通过可加热或冷却的回火装置(24、37)来实现加热和/或冷却构件而进行的温度的施加，以使用于加热或冷却的回火装置以基本恒定的温度工作。
6.如权利要求5所述的方法，其特征在于，回火装置可作为一辐射装置进行工作，而构件温度可以通过辐射装置与构件的距离来进行调节。
7.如权利要求6所述的方法，其特征在于，辐射装置(24、37)和接触装置(33)相结合，以至少可以在加热或冷却的开始阶段中通过热量或冷气的转移来施加温度。
8.一种用于实现权利要求1到7中的一项或多项中所述的方法的装置，该装置带有一加热腔或熔化腔(12)，在该腔室中进行构件的加热，具体地说，该装置用于熔化焊接材料，而该焊接材料用于产生设置在一个作为焊接材料载体的构件上的焊接点，其特征在于，用于冷却构件的冷却腔(3)与加热腔或熔化腔(12)相连，加热腔或熔化腔同冷却腔形成相互独立的处理腔。
9.如权利要求8所述的装置，其特征在于，与熔化腔(12)相独立地形成一处理腔的制备腔(11)设置在熔化腔(12)的前面，用于对焊接点用的焊接材料进行制备。
10.如权利要求8或9所述的装置，其特征在于，处理腔(11、12、13)作为模块单元进行设计，它们通过门机构(14、15、16、17)相互连接。
11.如权利要求10所述的装置，其特征在于，处理腔(11、12、13)以模块的方式进行设计，这样门机构(14、15、16、17)作为门模块而设计，门模块可以与腔室模块(21、22、23)结合而形成处理腔。
12.如权利要求8到11中的一项或多项所述的装置，其特征在于，至少用作加热腔或熔化腔(12)的处理腔和/或用于冷却腔(13)的处理腔设有辐射装置(24、37)，用于对设置在载体装置(18)上的构件施加温度，而该辐射装置可以通过一距离变化装置来使辐射装置离载体装置(18)或构件的距离变化。
13.如权利要求12所述的装置，其特征在于，辐射装置(24、37)具有一接触装置(33)，该接触装置通过热扩散来向载体装置(18)或向构件施加热量。
14.如权利要求12或13所述的装置，其特征在于，辐射装置(24、37)具有一温度可调的板(26、38)，其表面用作接触装置(33)。
15.如权利要求12到14中的一项或多项所述的装置，其特征在于，载体装置(18)设有温度传感器(32)，该传感器的输出信号用于确定一用于改变辐射装置(24、37)相对于载体装置(18)的距离的修正变量。
16.如权利要求8到11中的一项或多项所述的装置，其特征在于，载体装置(18)设有一信息媒体，该媒体同一读取装置协同工作，这样当载体装置(18)进入第一处理腔(11、12、13)之后，在第一个以及随后设置的处理腔中运行的过程将受到信息媒体上所含的信息的控制。
全文摘要
一种对工件或构件进行热处理的方法,具体地说,该方法用于通过将设置在焊接材料载体上的焊接材料熔化,而在焊接材料和用作所述焊接材料的载体的至少一个构件或工件之间产生焊接点,其中,至少一个构件在一个与周围环境封闭的处理气氛中的一个熔化腔(12)中进行加热,而在随后的步骤中,该构件在与周围环境封闭的处理气氛中的一个冷却腔中进行冷却,由此该构件可以在相互独立的处理腔(12、13)中被加热和冷却。
文档编号B23K1/20GK1387468SQ00815439
公开日2002年12月25日 申请日期2000年11月2日 优先权日1999年11月8日
发明者S·韦伯, A·肯珀 申请人:平克有限公司