一种机械式锡膏泵送装置结构设计

左大利，李笑勉，张伟文

（东莞职业技术学院机电工程系，广东 东莞523808）

一种机械式锡膏泵送装置结构设计

左大利，李笑勉，张伟文

（东莞职业技术学院机电工程系，广东 东莞523808）

锡膏泵送装置是选择性波峰焊的关键部件。在传统的机械式锡膏泵送装置的基础上，将锡锅组件和锡泵组件等核心部件设计成全封闭式结构，而且在锡液喷嘴处添加氮气保护装置，避免了锡液与空气的接触，大大降低了焊渣等焊接垃圾的产生量，提高了焊接质量，既节能又环保。

机械式；锡膏；泵送装置；结构设计

选择性波峰焊是Printed Circuit Board（PCB）焊接的常用工艺[1]，而锡膏泵送装置即波峰发生器又是选择性波峰焊设备的核心部件[2]。传统的锡膏泵送装置是敞开式的，而且早期是靠机械泵叶轮的旋转产生的推力来输送锡液的，叶轮容易磨损，叶轮的搅动使锡液面不稳定，与空气接触面增大，容易导致锡液氧化，增加焊渣等问题[3]。为此，电磁泵应运而生[4]。但是电磁泵虽能解决叶轮磨损及锡液氧化等问题，可发展时间较短，又受到到结构上的限制，存在波峰不稳定，对电极要求苛刻，机械效率低等发展瓶颈，因此，机械式锡膏泵送装置因其机械效率高仍被大量使用[2，3]。由此可见，机械式和电磁式锡膏泵送装置在未来相当长时间内必将共存。本文设计了一种全封闭式的机械式锡膏泵送装置，既克服了传统敞开式机械式锡膏泵送装置的不足，又保障了焊接效率。

1 功能需求分析

从固态锡料的几个关键状态变化到实现焊接的工作流程如图1所示。

图1 焊接的主要工作过程

由图1可知，机械式锡膏泵送装置应主要包含以下几个部分：

（1）加热组件：将锡料加热至熔化。

（2）锡锅组件：锡料熔化及锡液盛装的容器。

（3）锡泵组件：由电机的转动驱使驱动转轴带动叶轮的旋转将锡液从锡锅泵送进导流槽并继续推送至波峰焊喷嘴处，形成波峰，进而实现焊接功能。主要包含电机、机械泵、导流槽、波峰焊喷嘴等部分。

（4）温控装置：实时检测锡锅内锡液的温度并自动调节加热组件保持锡锅内恒温。

（5）氮气保护装置：将锡峰与空气隔离，保护从波峰焊喷嘴出来的锡液不被氧化。

除此之外，还应有固定安装架组件，用以支撑整个锡膏泵送装置的定位和安装。还可以在外壳密封板与锡锅之间加装隔热棉等隔热材料，既可以防止热量流失，又可以防止烫伤。

2 结构设计

据上述功能需求分析，设计的机械式锡膏泵送装置如图2所示。

图2 机械式锡膏泵送装置外观图

其装配关系如图3所示，内部结构如图4所示。

其中锡泵组件（图3中Ⅳ，图4中Ⅴ）如图5所示。

图5 锡泵组件

工作原理简述如下：

（1）将锡料置于锅体容置腔（图3中4，图4中3）中，电加热管（图3中2，图 4中17）通电发热，并通过上、下端金属卡持板（图 3中 3、1，图 4中 2、1）将热量均匀扩散至锡锅锅体（图3中14，图4中16）底部，将置于锅体容置腔中的锡料加热融化至设定温度。

（2）驱动电机（图 3中12，图4中 14）转动，通过驱动转轴（图4中11）带动驱动叶轮（图3中11，图4中10，图5中5）旋转，将锅体容置腔中的锡液通过进锡液孔（图4中15）泵送至锡泵壳体底座（图5中6）中的导流槽（图5中3）中。

（3）锡液在驱动叶轮持续泵送的压力作用下，经出锡液孔（图4中6），在氮气保护装置（图3中9，图4中8）的保护下，由喷嘴（图3中8，图 4中 7，图 5中2）喷出确定高度，形成波峰。

（4）插装了电子元件的PCB在流水式生产线上由传送带输送经过锡液波峰时，以一定的浸入深度穿过锡液波峰实现焊接，完毕后，流入下一道工序设备。

3 结束语

选择性波峰焊机的锡膏泵送装置目前主要有两种结构：一是机械泵式，二是电磁泵式，而且各有优缺点。因此机械泵式和电磁泵式锡膏泵送装置将在相当长一段时间内共存。本文所设计的一种机械式锡膏泵送装置主要有以下两个优点：

（1）密封板和锡锅锅体之间可以加装隔热棉等隔热材料进行保温隔热，既可以防止烫伤，又可以减少散热，节能效果好。

（2）锡锅组件和锡泵组件等核心部件均采用封闭式设计，避免了锡液与空气的直接接触，大幅度减少了焊渣等焊接垃圾的形成，既节能环保，又提高了焊接质量。

[1]韩 彬，史建卫，檀振东，等.选择性波峰焊技术在SMT中的应用[J].电子工业专用设备，2014，（8）：35-41.

[2]张启运，庄鸿寿.钎焊手册[M].北京：机械工业出版社，2008.

[3]曹 捷，张国琦，麻树波，等.机械泵与感应电磁泵波峰焊机的比较与分析[J].电子工艺技术，2007，28（5）：268-272.

[4]张金光.三相异步感应式电磁泵控制系统设计[D].哈尔滨：哈尔滨工业大学，2008.

One Type Structure Design of Mechanical Solder Paste Pumping Device

ZUO Da-li，LI Xiao-mian，ZHANG Wei-wen
（Dongguan Polytechnic，Department of Electromechanical Engineering，Dongguan Guangdong 523808，China）

The solder paste pumping device is the key component of selective wave soldering.Based on the traditional mechanical solder paste pumping device，the core components of the tin pot assembly and the tin pump assembly are designed to a closed structure，and a nitrogen protection device is added at the nozzle of the tin liquid.Then，the tin liquid can’t contact with the air because of them.Result，it improves the welding quality，and it is both energy saving and environmental protection.

mechanical；solder paste；pumping device；structural design

TH122

A

1672-545X（2017）08-0057-03

2017-05-22

东莞职业技术学院示范建设专项资金资助：东莞职业技术学院2016年政校行企合作开展科研与服务项目“在线式选择性波峰焊机研发（编号：政201604）”

左大利（1982-），男，湖北人，硕士，讲师，主要从事机械设计与制造研究；李笑勉（1978-），男，广西人，硕士，讲师，主要从事数控技术研究；张伟文（1977-），男，广东人，博士，讲师，主要从事机械设计及仿真研究。