CN101293235A - 超音波喷雾成型方法和*** - Google Patents

Abstract

本发明公开一种超音波喷雾成型方法和***。一个超音波喷雾成型装配包括能接入和改向引导单一气流的喷流块和超压喷嘴零件，如何使用单一气流形成一个预期形状的超音波喷雾烟羽，尤其是形成一个预期羽宽的喷雾烟羽。对零件的修改，例如相对位置的改变，能改变喷雾烟羽的形状。本发明可有更简洁、更轻质的设计。它应用很多，不仅限于对印刷电路板的钎剂涂层。

Description

超音波喷雾成型方法和***

技术领域

本发明通常涉及超音波喷雾领域，尤其与超音波喷嘴羽流烟羽成型相关。

背景技术

我们知道超音波喷嘴能产生一低速喷雾烟羽。我们希望能控制由超音波喷嘴产生的喷雾烟羽中细微雾化滴剂的成型。由于雾化滴剂的轻微，超音波喷嘴的喷雾烟羽容易随着表面设备里的气流而分布。如果喷嘴里的雾化滴剂没有完全按预期的方向喷出，那么喷嘴里许多或者所有的滴剂将不能按预期的方向前进，导致低转化率。引导超音波喷雾烟羽最常用的方法是，由按涂层要求的方式成型的气流引导喷雾烟羽，气流通常是压缩气体。这就与喷雾成型有关。

现行的超音波喷雾烟羽成型法是由两股与喷雾烟羽切向的气流引导液滴喷到底面上的。某些具体情况下，使用两气流中的一股，或第三股气流，将液滴改向为与切向气流原有方向垂直的方向。这两股或三股气流之间的相互作用通常使得底面成型呈现出非均匀性。多气流喷雾烟羽成型的方法要求对每一股气流进行具体控制，以产生均匀的喷雾成型。

目前的发明人员已认同现存工序具有明显的缺陷。使用需要具体控制的多气流来成型或引导超音波喷雾烟羽引起了与控制各气流难度相关的问题，因此也提高了控制喷雾烟羽的难度。虽然使用气刀产生气压从超音波喷嘴端切向引导微小滴剂是可行的，但这不能产生一个可以接受的型宽。型宽只能比原来喷雾烟雨有微小增大。

发明内容

本发明要解决的问题是过去使用角度气流引导超音波喷嘴微小滴剂这一工艺的缺陷，过去的方法是滴剂成角度散开，提供一种将产生比原有超音波喷雾烟雨更宽的型宽的超音波喷雾烟羽成型的方法和***。

为了达到上述目的，本发明超音波喷雾烟羽成型的设备包括：

一个包括气流输入和液流输入的主体；

一个连接到该主体的超音波喷嘴，以接入液流并将液流转换成超音波喷雾；

一个连接到主体的装配，以接入、形成气流并引导气流垂直超音波喷雾方向控制超音波喷雾烟羽形状。

所述装配包括一个用来接入、形成并改向引导气流冲压超音波喷雾，并且能控制超音波喷雾烟羽形状的水压喷嘴。

所述水压喷嘴包括一平面扇形水压喷嘴。

进一步地，本发明超音波喷雾烟羽成型的设备还包括一个能放置相对于超音波喷嘴的水压喷嘴的物块。

进一步地，本发明超音波喷雾烟羽成型的设备还包括一个使用权利要求1的设备钎剂涂层的印刷电路板产品。

相应地，本发明超音波喷雾在印刷电路板上钎剂涂层形成喷雾烟羽的方法，包括：

接入一气流输入和一液流输入；

将所输液流转化为超音波喷雾；

形成所述气流；引导所述气流垂直超音波钎剂喷雾方向，控制钎剂喷雾的喷雾烟羽形状；

使用设备引导超音波钎剂喷雾烟羽喷到印刷电路板上，让钎剂在印刷电路板上成型。

与现有技术相比，本发明超音波喷雾烟羽成型方法和***的有益效果为：

将产生比原有超音波喷雾烟雨更宽的型宽。

附图说明

现行发明的物体构件、特性和优点将从接下来的叙述中得以明了，结合以下图像：

图1是一幅如何控制超音波喷雾烟雨形状的装配图形；

图2和图3是图1含规范尺寸标注的装配图形；

图4和图5是三幅操作中装配具体化的俯视图和主视图的图形。

具体实施方式

喷雾成型装配的结构

图中一冲压喷雾成型装配20说明了上述问题。冲压喷雾成型装配包括四个主要零件：一个冲压喷嘴10，一个喷流块11，喷雾成型供气装置12和超音波喷嘴14。液体通过供液装置供应给超音波喷嘴13。喷流块11被设计成能固定超音波喷嘴14和冲压喷嘴10在要求的相关的方位上。喷流块11也通过喷雾成型供气装置12使得气体通向冲压喷嘴10。

冲压喷嘴10是一个各公司生产的普通平面扇形水压喷嘴，比如PNR公司制造的K型喷嘴。喷嘴10通常用于清洗需要强冲压力的设备。典型的匙形偏转面设计喷雾角度可以从15°到50°之间变化。该具体化图示中画出的和目前发明人员操作交互式钎剂涂敷器时使用的是50°的喷雾角。偏转角度与喷雾角有关，具体地，对于15°，35°，和50°的喷雾角，相应的偏转角是5°，35°和55°。偏转角和喷雾角的相互关系可能因不同厂家的不同设计而不同。虽然和应用中喷嘴的使用有关，但偏转角和喷雾角通常与超音波喷嘴有关。在铜和303不锈钢中他们通常是可以实现的。因为钎剂的腐蚀性，这里所说的情况中使用的是316不锈钢试件。目前发明人员对特氟隆试件的测试给出了相同的偏转角和喷雾角。冲压喷嘴10可以和不同大小的喷雾角、偏转角和孔号相匹配。冲压喷嘴的选取是根据大小，重量和与应用相关的气流规格而定的。

喷流块的主要作用是支持冲压喷嘴10和与之相关正确方向上的超音波雾化表面14。正确的方向保证了超音波喷雾能从垂直于雾化表面的方向切出，而且所有的雾化液体都能顺着平面扇形气流而出。喷流块11还能支持供气装置12并帮助气体由供气装置12而出并进入冲压喷嘴10。现行的喷流块11设计提供了贯穿孔(未标出)以便能用一螺丝贯穿到超音波喷嘴14的某一平面。喷流块11还有两个位置可以放置托架(未示)以固定在气流从冲压喷嘴冲出时超音波雾化表面的方向。托架可以设计和制造成除了图20所示之外的任何喷嘴型号。这里描述的喷流块11的大小与超音波喷嘴的大小相当，图2和图3给出了冲压喷嘴10的尺寸和冲压喷嘴10的55°偏转角。在所描述的具体物件中，喷流块11用Ertalyte TX材料做成，因为它质量轻、具有抗腐蚀性和它对于以下所述钎剂的适用性。喷流块的选材可以是任何材料，包括铝、不锈钢、乙缩醛树脂、特氟隆等等。选择的材料需要有保持尺寸稳定性和合适的抗腐蚀性能的特点。

参考图2和图3，喷流块11形状、大小和位置的设计为了支持冲压喷嘴10合超音波喷嘴14雾化表面之间能形成一特殊角度。图2和图3的设计参考依据于超音波喷嘴，它雾化液流的速率为10ml/min到70ml/min。超音波雾化表面直径，例如喷嘴14顶端，的变化范围可从.23英寸到.75英寸(所述情况使用的是.46英寸)。冲压喷嘴上的偏转面可放置的位置，在水平于雾化表面中心的方向，从.03英寸到.75英寸(这里使用的是.14英寸)；在垂直于雾化表面的方向，从.06英寸到.63英寸(这里使用的是.30英寸)。给出的尺寸是基于***20中冲压喷嘴10的50°角。这些尺寸可根据别的冲压喷嘴设计而变化。供给给冲压喷嘴的气体在5到15psi之间。由冲压气流剪切的喷雾烟羽直径近似等于或小于雾化表面直径。喷雾烟羽直径的大小取决于供给给超音波喷嘴的气流速度和强度。底面产生的型宽从一英寸到六英寸之间变化。这取决于液体流速、气压和装配离底面的高度。使用上述的零件和材料的一个测试装置的例子中，流速＝48ml/min，气压＝10psi，离底面高度＝6英寸，导致的型宽＝3英寸。

超音波喷嘴14包括任何合适的超音波喷嘴，例如由Sono-Tek公司生产销售的8700——系列模型。

供气装置12和供液装置13包括一般的读者熟知的零件。

喷雾烟羽成型装配的操作

装配使用了一股被转换成一平面扇形的气流，以引导超音波喷雾烟羽里的滴剂。气流是通过喷雾成型供气装置12引入装配中的加压气体产生的。该气体通过喷流块11引入冲压喷嘴10。平面扇形喷雾角是由冲压喷嘴10偏转面上的气流冲击而成的。偏转表面不仅产生喷雾角并将气流转化成平面扇形，且气流方向将超音波喷雾烟羽剪切成垂直于超音波喷嘴雾化表面14的方向。喷流块11上的贯穿孔和超音波喷嘴14上的贯穿孔确保了超音波喷嘴14雾化表面根据冲压喷嘴10的正确定位。超音波喷雾烟羽引入的角度是冲压喷嘴10产生的平面扇形角度。由于平面扇形导入超音波喷雾烟羽，底面沉积的型宽可能是超音波喷雾烟羽直径的许多倍。底面沉积的型宽可被各种变量影响。他们总结的有：冲压喷嘴10喷雾角、取决于流速的喷雾烟羽大小、气流流速和冲击偏转表面气流的气压、以及和超音波喷嘴雾化表面14相关联的冲压喷嘴10的方向。

现在参考图4和图5，图4表示了所述操作中装配20的俯视图，气流402由所述装配引导穿过超音波液体喷雾烟羽404的路径。图5表示了预期产生的超音波喷雾烟羽404的成型502。

现行发明的冲压成型装配产生的型宽比超音波喷雾烟羽产生的大许多倍。冲压喷嘴的方位和与之相关的超音波喷嘴雾化表面的方位都是唯一的，如上所述。零件方位上的改变能改变型宽，如上所述。冲压喷雾成型装配可用轻质、紧凑零件组装，便于交互式喷雾助熔机使用。

喷雾成型装配使用范例

冲压喷雾成型装配最初使用在印刷电路板(PCB)助熔工业上。在零件焊接到印刷电路板之前，电路板必须先涂一层钎剂。这通常是通过喷雾将钎剂喷到印刷电路板上的。印刷电路板放置在传送装置上，喷雾喷嘴垂直于电路板的方向上往复运动。空气雾化喷嘴，一种用高速空气分开(雾化)液体的喷嘴，曾常用于这一应用领域。现行发明的冲压喷雾成型装配与空气雾化喷嘴相比，在应用上有显著改善。与超音波喷嘴相比，由于雾化液体要求的高速率，空气雾化喷嘴的孔口尺寸小。小孔口容易阻塞。这会导致非均匀过剩或者空口完全阻塞时的无过剩。相对于空气雾化喷嘴，超音波喷嘴的液体送料孔大。这当然会导致操作过程中的更少的阻塞，但事实上喷嘴里的超音波振动排出了喷嘴里阻塞的可能性。与空气雾化喷嘴的喷雾成型孔口相比，提供喷雾成型气流的超压喷嘴孔口也大。由于引导超音波雾化滴剂的所需空气速率和引导空气雾化滴剂的空气速率的不同，冲压喷嘴的孔口尺寸更大。

现行发明的其他特性和优点

超音波喷嘴产生的雾化滴剂冲出雾化表面的速率非常低。空气雾化喷嘴产生的雾化滴剂冲出喷嘴的速率非常高。由于超音波雾化滴剂的低速他们可以用一低速的气流引导。空气雾化喷嘴产生的高速滴剂就必须用一高速的气流引导以改变滴剂的方向并产生需要的喷雾烟羽类型。在过去的工艺中，雾化滴剂的高速率与和空气雾化喷嘴相关的喷雾成型气流一起导致阻塞孔口、***疲劳、低转化率、化学剂的浪费和过多的清理喷雾助熔器械的时间。空气雾化喷嘴典型地使用两股气流来产生助熔器械所用的平面扇形喷雾类型。如果其中一股气流的气压、气流和方向有一微小变化，这两股高速气流之间的相互作用都会产生喷雾类型的不均匀性。现行发明的冲压喷雾成型装配仅仅使用一股气流喷雾成型，因此避免了这一问题。这使得产生了更一致的类型而不是更多的产品消耗。冲压喷雾成型装配产生喷型的特点是：它不是由两股气流在某一中心位置相遇而产生的。冲压喷雾成型装配的成型是由一股气流产生的，于是就不需要更多引导雾化滴剂的气流来一起产生均匀的成型。

除喷嘴之外的别的超音波设备也曾用于印刷电路板的喷雾助熔中。过去的工艺设备使用边液体喂料设备，容易产生阻塞。也使用过多气流引导雾化滴剂来产生需要的喷雾类型。这些超音波设备产生的喷雾类型与雾化液体的型宽相等或稍微大一点。现行发明的冲压喷雾成型装配能够产生几倍于超音波喷雾烟羽的型宽。冲压喷雾成型装配的特性是它只有一股传送气流和一股传送液体。其他超音波和空气雾化设备需要多液体和多气流传送才能产生和雾化适用于给印刷电路板涂钎剂的喷雾。现行发明的冲压喷雾成型装配的特点还有它能在任意方向上喷雾。这允许冲压成形喷雾装配垂直于传输印刷电路板的传输带通过钎剂箱摆动焊料机。另外，过去的工艺中具有液体边料喂料设备的超音波设备必须放置在水平面上或者通过边料喂料设备传输的液体没有均匀分布在雾化表面。这导致喷雾类型的非均匀性并产生一不合格涂层。由于超音波喷嘴的使用，它具有的通向雾化表面的集中液体喂料孔使得超音波喷雾烟羽不受现行发明的冲压喷雾成型装配方位的影响。

于是也提供了新的改善过的超音波喷雾成型装配、零件、和使用这些装配的方法。与现行发明一致，超音波喷雾成型装配包括喷流块和超压喷嘴零件以接入和引导单一气流，由此使用单一气流按预期的形状形成一超音波喷雾烟羽，尤其要形成预期的烟羽宽。对零件的修改，例如相对位置，可以轻易地改变喷雾烟羽的形状。现行发明可有简洁，轻质的设计。它的应用很多，不仅仅限于印刷电路板的钎剂涂层。

虽然展示了本发明并对其部件做了具体介绍，但不仅限于此。在本发明的范围内，大量的修改、变化和增加还未尽述。

Claims (6)

1.一种用于超音波喷雾烟羽成型的设备，包括：

一个包括气流输入和液流输入的主体；

一个连接到该主体的超音波喷嘴，以接入液流并将液流转换成超音波喷雾；

一个连接到主体的装配，以接入、形成气流并引导气流垂直超音波喷雾方向控制超音波喷雾烟羽形状。

2.如权利要求1所述的设备，其中所述装配包括一个用来接入、形成并改向引导气流冲压超音波喷雾，并且能控制超音波喷雾烟羽形状的水压喷嘴。

3.如权利要求2所述的设备，其中，所述水压喷嘴包括一平面扇形水压喷嘴。

4.如权利要求3所述的设备，还包括一个能放置相对于超音波喷嘴的水压喷嘴的物块。

5.如权利要求1所述的设备，还包括一个使用权利要求1的设备钎剂涂层的印刷电路板产品。

6.一种超音波喷雾在印刷电路板上钎剂涂层形成喷雾烟羽的方法，包括：

接入一气流输入和一液流输入；

将所输液流转化为超音波喷雾；

形成所述气流；引导所述气流垂直超音波钎剂喷雾方向，控制钎剂喷雾的喷雾烟羽形状；

使用设备引导超音波钎剂喷雾烟羽喷到印刷电路板上，让钎剂在印刷电路板上成型。

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