用于更换构件的修补焊头及其应用方法

摘要

本发明的主题涉及一种可用于更换如构件(26)之类的修补焊头(12)。为了消焊，可借助于传热介质(16)加热构件(26)，直到构件(26)与基底(29)之间的焊接缝(27)熔化。所述传热介质例如涉及一种液态焊料，其通过入流通道(18)被导到所述构件(26)，并通过回流通道(19)返回。借助于负压接头可达到取下构件的目的，该负压接头可使构件(26)吸附在支座(14)上。另外，可以采用本发明的修补焊头(12)来去除残余焊料，或者用于借助与之分开设置的焊接体来焊接安装位置，以及用于焊接构件。

权利要求

1.一种用于更换构件(26)的修补焊头，该修补焊头具有用于安装所述待焊接或消焊的构件(26)的支座(14)以及输入用于熔化所述构件(26)上的焊料(27)的传热介质(16)的入流通道(18)，其特征在于：还具有用于液态传热介质(16)的回流通道(19)。

2.按照权利要求1所述的修补焊头，其特征在于：所述回流通道(19)被延伸成使得在所述修补焊头的确定位置中的传热介质(16)在回流时通过重力作用维持。

3.按照权利要求1或2所述的修补焊头，其特征在于：所述入流通道(18)和回流通道(19)由内管(20)和环绕该内管的外管(21)构成。

4.按照权利要求3所述的修补焊头，其特征在于：所述外管(21)作为支座(14)具有朝向所述待焊接或待消焊的构件(26)的密封棱(28)。

5.按照权利要求1或2所述的修补焊头，其特征在于：所述支座(14)装有用于所述待焊接或待消焊的构件(26)的抽吸管道(31)。

6.按照权利要求1或2所述的修补焊头，其特征在于：所述修补焊头具有用于选择焊接设备的机械接口(13)。

7.一种应用修补焊头(12)对基底(29)上的构件(26)进行消焊的方法，在该方法中，-将所述带有支座(14)的修补焊头(12)安置在待消焊的构件(26)上，-通过入流通道(18)将传热介质(16)导引到所述构件(26)上，并使该传热介质在液态状态下通过回流通道(19)流出，直到所述构件(26)与基底(29)之间的焊接缝(27)熔化，以及-借助于所述支座(14)将所述构件(26)从所述基底上撤下。

8.一种应用修补焊头(12)对待焊接构件(26)的安装位置(33)进行选择焊接的方法，在该方法中，-对应于所述构件(26)的要形成的焊接缝的布设位置将焊接材料(35)施加到传热体(34)上，-将所述传热体(34)装入所述修补焊头(12)的支座(14)内，并且以带有焊接材料(35)的侧面安置在所述安装位置(33)上，-通过入流通道(18)将传热介质(16)导引到所述传热体(34)上，并使该传热介质在液态下通过回流通道(19)流出，直到所述焊接材料(35)从所述传热体(34)上熔化并在所述安装位置(33)上熔化成焊料堆，以及-借助于所述支座(14)将所述传热体(34)不带所述焊接材料(35)地从所述基底上撤下。

9.一种应用修补焊头(12)将构件(26)焊接到基底(29)的安装位置(33)上的方法，在该方法中，-将待焊接的构件(26)安置在所述修补焊头(12)的支座(14)内并且将其安放到所述安装位置(33)上，-通过入流通道(18)将传热介质(16)导引到所述构件上，并使该传热介质在液态下通过回流通道(19)流出，直到所述构件(26)与基底(29)之间的焊料堆熔化成焊接缝(27)，以及-不带所述构件地撤下所述修补焊头。

说明书

用于更换构件的修补焊头及其应用方法

技术领域

[0001] 本发明涉及一种用于更换构件的修补焊头，其具有用于安装待焊接或消焊的构件的支座、以及输入用于熔化构件上焊料的传热介质的入流通道。

背景技术

[0002] 本文开始所提到的这类修补焊头例如由ZEVAC公司提供。通过该公司对于所谓的DRS(数据反应系统)模型系列(DRS-Modellreihe)“选择项2.201(Optionen 2.201)”所发放的目录册第二页可以得知这种修补焊头的结构。作为用于例如待消焊构件的支座可以采用与该构件尺寸适配的支承面，借助于真空接头利用该支承面可将所述构件固定于修补焊头中。通过入流通道可以围绕该支座吹入热气体，这种热气体在从喷嘴形开口出来后使构件的焊料接点(Lotkontakte)熔化，使得通过内部固定有构件的修补焊头的支座可以将构件从在基底上的安装位置撤走。这种修补焊头也可以用于焊接构件，为此，必须事先在待焊接的构件或者在基底的接触处准备好所需的焊接材料。

[0003] 按照本发明，所述修补焊接应该理解为与对构件的消焊和接下来焊接有关的全部工序。对此也可以合适地例如在首次装配各构件时采用修补焊接的分工序，因此，在此所涉及的不是狭义的修补焊接。

[0004] 在US 4,066,204中公开了另一种用于构件的消焊头。这种消焊头包括用于传递热量的加热板，该加热板被压于待消焊的构件上，通过与构件接触实现热传递。

[0005] DE 4338092A1公开了又一种用于构件的消焊头，其中，通过加热板以及另外借助于汽化流体来进行热传递。这种流体在热传递之处冷凝，使得可以将冷凝热用于加热待消焊的构件。冷凝液回滴到储备器中并可在持续加热存储器时再次汽化。

发明内容

[0006] 本发明所要解决的技术问题是，提供一种用于更换构件的修补焊头，通过它可以实现在较短的时间内对构件进行焊接或消焊。

[0007] 按照本发明，解决所述技术问题的方案是，所述修补焊头具有用于液态传热介质的回流通道。因此，该回流通道首先主要用作液体传热介质，该传热介质基于其非常高的密度可以比热气体传输更多的热量，此外与加热板相比，其与待消焊构件接触最佳，由此可以提高将热量传递到所述构件上的传输速度。因此，其优点是，本发明的修补焊头借助于采用至少在回流时呈液态的传热介质可以实现快速加热、进而能快速地对构件进行消焊或焊接。另外，通过加速地输入热量可使构件的周围承受较少的热负荷，由此可以更加有利于对构件进行保护地完成焊接或消焊。

[0008] 例如可以采用熔化的焊料作为传热介质。将这种焊料输送给所述构件并使该焊料在凝固前流入所述回流通道中。另一种方法是，可以采用例如Solvay Solexis公司销售的商品名称为Galden的全氟聚醚(Perfluoropolyethern，PFPE)。按照汽相焊原理，也可将气态形式的PFPE送往所述构件，其在构件上的冷凝所提供的冷凝热有利地附加地用于加热所述构件。随后，冷凝液可以通过回流通道回流。当然，也可以将液态的PFPE送往所述构件。

[0009] 通过将回流通道延伸成使得在所述修补焊头的确定位置中的传热介质在回流时通过重力作用维持可获得修补焊头的一种设计结构。这意味着，回流通道具有向下的坡度或者是垂直的，由此，有利的是在回流时不必维持所述传热介质。当然，这种回流例如也可通过抽吸来维持，或者还可选择通过抽吸来引起回流。

[0010] 如果修补焊头从下方靠近所述待焊接或消焊的构件，对于修补焊头的确切定位是有利的，借此可以通过重力维持有利地、特别简单地实现传热介质的回流。同时防止在构件上或者在基底的安装位置中余留过多的传热介质残余物。

[0011] 本发明的另一扩展设计规定，所述入流通道和回流通道由内管和环绕该内管的外管构成。内管和外管可以例如相互套装。由此可以有利地实现修补焊头的一种特别节省空间位置的构造。另外，这种紧凑的结构形式可确保传热介质向周围散发尽可能少的热量。入流通道和回流通道可以分别或者构成内管或者构成外管。

[0012] 优选所述外部通道作为支座具有朝向所述待焊接或待消焊的构件的密封棱。密封棱一方面可用作液态传热介质的屏障，由此可以有利地使传热介质特别可靠地进入回流通道中，而不会不希望地进入该组件的相邻部分中。另外，通过密封棱可构成特别简单的用于所述构件的支座。

[0013] 优选所述支座装配有用于待焊接或待消焊构件的抽吸管道。通过在抽吸管道中形成负压可以特别可靠地将构件固定在支座内。如果将抽吸管道设置在外部通道的密封棱之内，则可以特别好地发挥抽吸管道的作用，因此，通过呈现负压的密封棱可以以较少的成本真正达到固定构件的目的。

[0014] 按照修补焊头的一项独特的扩展设计规定，修补焊头具有用于选择的焊接设备的机械接口。通过使本发明与合适的修补焊头适配地将选择焊接设备用于修补焊接，可以有利地将已组装好的选择焊接设备例如应用在电路板的生产线中。其中，所述修补焊头与选择焊接设备的焊头相比具有适合的用于所述待焊接或待消焊的构件的支座。

[0015] 本发明修补焊头的作用原理可以实现在构件的焊接和消焊时灵活地采用同一个修补焊头，而且可以实现为之预先准备的制造工序。对此，优选例如应用修补焊头对基底上的构件进行消焊，其中，将带有支座的修补焊头安置在待消焊的构件上，通过入流通道将传热介质导引到所述构件上，并使传热介质在液态状态下经回流通道流出，直到构件与基底之间的焊接缝( )熔化，并借助于支座将构件从基底上撤下。对于快速且可靠地加热所述至少在回流时呈液态的传热介质和由此导致减小构件周围热负荷的优点已有阐述。

[0016] 另外，本发明的目的还在于，应用修补焊头去除已消焊的构件上的残余焊料。就此用途而言，将带有传热介质入流通道的修补焊头靠近残余焊料旁，并将作为传热介质的液态焊料通过入流通道导引到残余焊料上，并在液态下使焊料通过回流通道流出，直到所述残余焊料熔化并与所述传热介质一起排出。修补焊头的这种用途可以有利地去除在构件消焊时通常在构件的安装点余留的残余焊料，而这种残余焊料将妨碍可靠地焊接新构件。焊料的去除优选借助于修补焊头在构件消焊后尽管在另一工序中实施、但仍然在基底的同一位置上进行。输入的焊料将残余焊料熔化，因此可以将焊料可靠地通过回流通道导出。此时，在焊接点(Lotkontakten)上保留薄层有助于形成新的用于待焊接构件的焊接点的焊接材料。可以将在接点上的焊料层的作用理解为对接点的防腐蚀保护。

[0017] 优选应用修补焊头对待焊接构件的安装位置进行选择焊接。就此用途而言，可将焊接材料施加到传热体上使之对应于所述构件的要形成的焊接缝的布设位置，将传热体装入修补焊头的支座内，并以带有焊接材料的侧面安置在所述安装位置上，通过入流通道将传热介质导引到所述传热体上并使传热介质在液态下通过回流通道流出，直到所述焊接材料从所述传热体上熔化并在所述安装位置上重熔成焊料堆(Lotdepots)，并借助于支座将所述传热体不带焊接材料地从基底上撤下。在此，优选将修补焊头用于在一个局部很狭窄的区域内敷设新的焊料堆。从DE 19923805C2已经获知这种借助于用焊料不能很好润湿的支承板敷设焊接点的方法。在本发明的应用中，采用传热体作为支承板，利用传热体可以高准确度地将焊接材料施加到所述安装位置的焊接点上，此时，如此形成的焊料堆的上面可有利地具有支承板的平面性。随后，利用修补焊头以便通过传热体输入足够的热量并将焊接材料熔化成基底上的焊料堆。

[0018] 当然，另一种方案也可以是借助于修补焊头将焊接构件本身直接焊接在基底上，此时，构件占据了传热体的位置，而且还用于将热量从传热介质传递到接触部位上。由此，可实现利用修补焊头将构件焊接到基底的安装位置上。对此用途而言，可将待焊接的构件安置在修补焊头的支座内并将其安放到安装位置，通过入流通道将传热介质导引到构件上，并使传热介质在液态下通过回流通道流出，直到所述构件与基底之间的焊料堆重熔成焊接缝，而且不带构件地撤下修补焊头。但是所述修补焊头的这种应用的前提是，待焊接的构件具有足够的热稳定性，以便作为传热体承受热负荷，而不会同时受到损害。在此优选采用PFPE作为传热介质，因为它不会在焊接构件上余留不能导电的残余物。

[0019] 另外，可供选择的是，应用修补焊头将构件焊接到基底的安装位置上。就此用途而言，将构件安置到安装位置上并将其固定于该处，使带有传热介质入流通道的修补焊头在安装位置的背侧区域靠近基底旁，通过入流通道将传热介质导引到基底上并使传热介质在液态下通过回流通道流出，直到在构件与基底之间形成焊接缝。该焊接缝由处于构件与基底之间的焊接材料形成，该钎焊材料或者通过安装位置的焊接或者通过将焊料敷设到所述要安置的构件上来形成焊接缝。为了在安装位置上安装及固定构件优选例如采用装配系统，同时例如通过与选择的焊接系统相适配将所述修补焊头集成组合到该装配系统中。也可以通过在安置到安装位置上之前或者涂敷构件的底层填料(所谓预先提供的底层填料)来确保将构件固定于安装位置。从基底的背离构件的一侧输入传热介质的优点是，基底可以用作传热体，而输入到待焊接构件中的热量与基底所承受的热负荷相比极其微小。由此可以保护比基底对热更敏感的构件免受损害。优选采用PFPE作为传热介质。

附图说明

[0020] 下面借助于附图对本发明的其他细节进行详细阐述。附图中：

[0021] 图1所示的剖面图示出了本发明修补焊头的一种实施方式，图中，该修补焊头被装入选择的焊接设备中；

[0022] 图2示出了另一实施方式的修补焊头的剖面；

[0023] 图3示出了利用本发明一实施方式的修补焊头进行修补焊接时选择的方法步骤。

具体实施方式

[0024] 图1所示的选择焊接设备11装有修补焊头12。修补焊头具有接口13，以便将该修补焊头接入采用常规的未示出的选择焊头的选择焊接设备11中。图示的修补焊头12与常规的选择焊头的区别在于其有用于固定构件(未示出)的支座14。因此，该修补焊头可以用于对例如电路板中的构件进行焊接或消焊。处于存储容器15的内腔22中的焊料在修补焊头12中用作液态传热介质16，并借助于泵17将其泵送到修补焊头12的入流通道18内。在支座14的区域内可以将例如用于对构件进行消焊的传热介质的热量传给构件，并通过回流通道19内重力的作用促使传热介质回流到存储容器15中。其中，通过箭头清楚地表示出传热介质的流动，入流通道由内管20构成，该内管被构成回流通道19的外管21环形地围绕。

[0025] 存储容器15的上部段充有氮气。借助于超过大气压的压力可使氮气通过阀23和未完全充满回流的传热介质16的回流通道19流向支座14，以防止该处液态传热介质的腐蚀作用。如果要使构件在消焊后通过修补焊头12的支座14固定，可关闭阀23，取而代之的是开启负压阀24。真空泵25通过产生的负压将消焊后的构件(未示出)固定在支座14上。

[0026] 在图2所示的修补焊头12中，入流通道18由外管21构成而回流通道19由内管20构成。沿示出的箭头输入作为传热介质的气态PFPE，使之在构件26的表面冷凝，由此将储存在传热介质中的热量传给构件的相对侧上的焊接缝27。冷凝后的传热介质在回流通道
19内回滴或回流到传热介质的存储容器中。为了避免损失气态的传热介质，可将修补焊头与设置在支座14上的密封棱28形状相符地安置到构件26上。

[0027] 图3a示出了本发明的修补焊头12处于对构件26进行消焊工序的情况。通过入流通道18将传热介质16传导到构件26的表面，并使其与该表面接触。随后，使传热介质16在凝固之前通过回流通道19回流(用直线箭头表示)。期间，构件26沿蛇曲形箭头方向被加热，使得焊接缝27朝基底29的方向熔化。此时，在基底29上的相邻构件30只承受微小的热负荷。只要焊接缝27熔化，传热介质16的流动就中断。

[0028] 图3b示出了分开设计的抽吸管道31(以直线箭头表示)，该抽吸管道由围绕外管21的罩管31a构成，由此将构件26吸附到支座14上并被固定在支座14上。通过从基底
29上取下修补焊头12使之与焊接缝27分离，同时在该基底上存留一定量的剩余焊料32。
可以借助于修补焊头12将构件26送往处理设备。在剩余焊料32的区域内形成可能是新的用于另外构件的安装位置33。

[0029] 以图3a所示的方式也可以对新构件进行焊接。在构件26的位置处将未示出的新构件安置在支座14上，其中，或者该构件或者用于构件的组件(见下文)事先设有用于待形成接点的焊料堆。以上述方式借助于传热介质16将热量传到新构件中可实现将焊料堆熔化成接点。

[0030] 借助于图3a和3b可以阐述另外的工序，也就是说，它不是所示出的分开的情况。驱动带有传热介质16的修补焊头12(对应于图3a)，并将传热介质导引到剩余焊料上，通过传热介质(在图示情况下同样是一种焊接材料)使剩余焊料熔化，并通过回流通道19将传热介质导出。以此方式可以撤消剩余焊料的安置位置33。

[0031] 作为其他未示出的工序可借助于传热体34实现在所述安装位置附加新的焊料堆，将焊接材料35对应于所述待形成的焊料堆地压制到传热体34上。传热体34可相当于借助于抽吸管道31固定在修补焊头12上的构件26。接下来，将传热体(对照图3a)降落到安装位置，此时，借助于传热介质16加热传热体34，从而将焊接材料熔化成在安装位置33上的焊料堆(未示出)。由于传热体略呈可润湿性，在随后去除传热体34时焊料堆还可保留在基底上。

[0032] 图3c示出了通过沿蛇曲形箭头从基底29的背离构件26的一侧将热量传向构件26的情况。在该方法中不是通过修补焊头12的支座14将构件26安置到基底29上，而是通过为其设置的操作工具36将构件26安置到基底29上。对此，在焊接期间可以通过操作工具36固定构件26。另外，对构件26的附加(或唯一)固定可以通过预先提供的底层填料(underfill)37实现。

[0033] 为了在构件26与基底29之间建立焊接连接，可借助于在修补焊头12中的传热介质16将热量导入基底29中，直到使构件26和基底29之间的(可以设置在构件26上或者基底29上)焊料堆熔化成所示的焊接缝27。接下来，可从已装配好的组件上撤下修补焊头12和操作工具36。