DE102007022596A1

DE102007022596A1 - Procedure for heating workpieces in reflow and steam phases of soldering system, comprises regulating heat quantity and heating power through determination of the mass of the workpiece and/or soldering goods over load cells/force receiver

Info

Publication number: DE102007022596A1
Application number: DE102007022596A
Authority: DE
Inventors: Uwe Filor
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2007-05-14
Filing date: 2007-05-14
Publication date: 2008-11-27
Anticipated expiration: 2027-05-15
Also published as: DE102007022596B4

Abstract

The procedure for heating workpieces in reflow and steam phases of soldering system for the construction of electronic components, comprises regulating heat quantity and heating power through determination of the mass of the workpiece and/or soldering goods over load cells or force receiver. The regulation of the heating power is linearly carried out for heating the mass. The heating power is automatically adjusted in dependence of the mass. The determination of the mass is carried out outside of the soldering system.

Description

Die Erfindung beschreibt ein Verfahren für die Regelung von Lötanlagen (Reflow – oder Dampfphasen-Lötanlagen) in Abhängigkeit des zu verlötenden Werkstücks oder Lötguts bezogen auf die Masse des Werkstücks oder Lötguts.The The invention describes a method for the regulation of Soldering systems (reflow or vapor phase soldering systems) depending on the workpiece to be soldered or soldered material based on the mass of the workpiece or goodies.

Durch die Bestimmung der Masse z. B. über eine Wägezelle wird die Regelung der Lötanlagen in Kombination der Heizleistung eingestellt. Die Heizleistungsregelung, in Verbindung der Masse des Lötguts, ist zuständig für den Temperaturgradienten, der den Aufheizgrad des Lötguts bestimmt.By the determination of the mass z. B. via a load cell is the regulation of the soldering machines in combination of heating power set. The heating power control, in conjunction with the earth of the solder, is responsible for the temperature gradient, which determines the degree of heating of the solder.

In der Elektronik Industrie werden die Aufheizgradienten von den Herstellern der Bauteile vorgegeben, um einen Schädigung der Bauteile zu vermeiden. Ein Anhaltspunkt sind 2°C pro Sekunde als Temperaturgradient. Für Baugruppen die sehr schwer, also sehr Masse intensiv sind, dauert der Aufheizprozess länger als für eine Baugruppe die leichter ist, also eine geringere Masse hat.In In the electronics industry, heating gradients are being used by manufacturers the components specified to damage the components to avoid. An indication is 2 ° C per second as a temperature gradient. For assemblies that are very heavy, so very mass intensive are, the heating process takes longer than for an assembly that is lighter, so has a lower mass.

Es ist bekannt, dass durch Regelung der Heizleistung das Lötprofil bzw. der Aufheizgradient des Lötgutes eingestellt wird. Durch die unterschiedliche Bestückung und die unterschiedlichen Massen ist die Erstellung eines optimalen Lötprofils recht schwierig und bedingt die Benutzung diverser Testplatten für die optimale Einstellung des Lötofens bzw. Lötprofils.It It is known that by controlling the heat output, the soldering profile or the heating gradient of the soldering material is adjusted. Due to the different equipment and the different Masses is the creation of an optimal Lötprofils quite difficult and requires the use of various test plates for the optimal setting of the soldering furnace or soldering profile.

In der DE 10159057 A1 wird die automatische Einstellung von Temperaturgradienten, insbesondere bei Dampfphasen Lötanlagen beschrieben. Hierbei spielt die lineare Beziehung zwischen Dampfmengenproduktion und Aufwärmgeschwindigkeit eine Rolle. Es wird die flächenmäßige Grösse des Lötguts über Sensoren oder über eine CCD Kamera erfasst.In the DE 10159057 A1 describes the automatic adjustment of temperature gradients, especially in vapor phase soldering systems. Here, the linear relationship between steam quantity production and warm-up speed plays a role. The areal size of the solder is detected by sensors or a CCD camera.

In der DE 29921643 U1 wird eine Heizvorrichtung beschrieben, die über eine Anzahl von Heizzonen und Kühlzonen verfügt. Mindestens zwei Heizstraßen sind übereinander angeordnet. Über ein vorbestimmtes vorprogrammierbares Temperaturprofil werden die Baugruppen verlötet.In the DE 29921643 U1 a heating device is described which has a number of heating zones and cooling zones. At least two heating streets are arranged one above the other. About a predetermined pre-programmable temperature profile, the modules are soldered.

In der DE 29704601 U1 wird eine Heizvorrichtung beschrieben, dass ein Transportweg der Transporteinrichtung im Heizbereich in einer Ebenen im wesentlichen quer zur horizontalen Zufuhr- oder Abgaberichtung, verläuft und Transportweg Eingabe- und Ausgabebereich in etwa ringförmig verbindet.In the DE 29704601 U1 a heating device is described, that a transport path of the transport device in the heating area in a plane substantially transverse to the horizontal feed or dispensing direction, extends and transport path input and output area connects approximately annular.

In der DE 10025472 C2 wird in einer Dampfphasen Lötanlage die Heizleistung des Lötzonenheizmoduls und des Prozesszonenheizmoduls unabhängig voneinander eingestellt und erzeugt damit zonenbezognen überhitzten Dampf.In the DE 10025472 C2 In a vapor-phase soldering machine, the heating power of the soldering zone heating module and of the process zone heating module is adjusted independently of one another and thus generates zone-superheated steam.

Keines dieser Verfahren und Vorrichtungen verwendet die Masse der Baugruppen um die Heizleistung zu regeln und zu steuern. Bei den Reflow Lötanlagen versucht man die Einstellung der Heizleistung über Muster Baugruppen einzustellen. Bei den Dampfphasen Lötanlagen ist es die lineare Dampfmengenproduktion in Abhängigkeit der Aufwärmgeschwindigkeit mit entsprechender Sensorik in den Anlagen. Es ist hier eine Interpolation notwendig, (Probelötung) da das Lötgut eine ganz spezifische aber noch unbekannte Aufnahme der Verdampfungswärme hat. Damit wird eine Testlötung zur Bestimmung des Wärmehaushaltes des zu erwärmenden Gutes notwendig.None These methods and devices use the mass of the assemblies to regulate and control the heating power. For reflow soldering systems one tries the adjustment of the heat output over pattern Set modules. For the vapor phase soldering systems it is the linear production of steam in dependence the warm-up speed with appropriate sensors in the plants. An interpolation is necessary here (trial soldering) because the item to be soldered a very specific but still unknown Recording the heat of evaporation has. This will be a test solder for determining the heat balance of the to be heated Good necessary.

Es ist daher Aufgabe der vorliegenden Erfindung die Masse der Baugruppe mit in die Einstellung der Heizleistung bei Reflow Lötanlagen und Dampfphasen Lötanlagen zu berücksichtigen. Über die Erfassung der Masse durch eine Wägezelle oder durch Eingabe der Masse in der Steuerung regelt sich die Heizleistung der Anlagen automatisch.It is therefore an object of the present invention, the mass of the assembly with in the setting of the heating power at reflow soldering and vapor phases to consider soldering equipment. about the detection of the mass by a load cell or by input The mass in the control unit regulates the heating capacity of the systems automatically.

Die physikalische Grundlage der erfindungsgemäßen Verfahrens ist die allgemeine Beziehung: Q = c·m·ΔT The physical basis of the method according to the invention is the general relationship: Q = c · m · ΔT

QQ: Wärmemengeheat
cc: spezifische Wärmekapazitätspecific heat capacity
mm: MasseDimensions
ΔT.DELTA.T: Temperaturerhöhungtemperature increase

Bei der Wärmeabgabe bzw. -aufnahme hat die Masse des Körpers einen direkt proportionalen Einfluss, so dass die Wärme, die über die Heizleistung eingestellt wird, mit Ihr in direktem Zusammenhang steht. Die Heizleistung bei den Lötanlagen ist direkt oder indirekt zuständig für die Erwärmung des Lötgutes bei Reflow Lötanlagen bzw. Dampfphasen Lötanlagen. Wird die Masse über Kraftaufnehmer bzw. Wägezelle mit in die Regelung der Heizleistung einbezogen, kann die sogenannte massebezogene Heizleistung die notwendige Wärmemenge eingestellt werden. Da diese Beziehung proportional ist, kann ein linearer Temperaturanstieg der Masse über eine lineare Erhöhung der Wärmemenge Q erreicht werden. Dies steht in direktem Zusammenhang mit der linearen Heizleistungsregelung.at the heat release or absorption has the mass of the body a direct proportional influence, so that the heat, which is adjusted via the heating power, with her in directly related. The heating capacity of the soldering machines is directly or indirectly responsible for the warming of the soldering material in reflow soldering systems or vapor-phase soldering systems. Is the mass via force transducer or load cell involved in the regulation of heating power, the so-called mass-related heating power set the necessary amount of heat become. Since this relationship is proportional, a linear temperature increase can occur the mass over a linear increase in the amount of heat Q can be achieved. This is directly related to the linear one Heating control.

Die, mit der Erfindung bestimmten Vorteile bestehen insbesondere darin, dass statt einer Vielzahl von verschiedenen Probelötungen, sei es durch Musterbaugruppen oder durch vergleichbares Lötgut, nur die Bestimmung der Masse über eine z. B. Wägezelle in Kombination der Heizleistung nur die für diese Masse tatsächliche nötige Erwärmung bzw. Heizleistung des Lötguts eingestellt werden muss. Da die Masse bzw. das Werkstück nur z. B. 2°C/Sek. Aufheizrate zulässt ergibt es einen linearen Verlauf der Heizleistung.The advantages determined by the invention are in particular that instead of a variety of different Probelötungen, whether by sample assemblies or by comparable solder, only the determination of the mass over a z. B. load cell in combination with the heating only the for this mass actually necessary heating or heating power of the solder has to be adjusted. Since the mass or the workpiece only z. B. 2 ° C / sec. Heating rate allows it results in a linear course of the heating power.

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNGQUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION

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Zitierte PatentliteraturCited patent literature

- DE 10159057 A1 [0005]
- DE 29921643 U1 [0006]
DE 29704601 U1 [0007]
- DE 10025472 C2 [0008]

Claims

Method for heating workpieces, especially in reflow and vapor-phase soldering, characterized in that the amount of heat and thus the heating power is controlled by determining the mass.

Method of heating workpieces specifically characterized in reflow and vapor-phase soldering systems, that the mass of the workpiece or solder over Load cells or load cells is determined

Method of heating workpieces specifically characterized in reflow and vapor-phase soldering systems, that the regulation of heating power for the heating of the Mass should be linear.

Method of heating workpieces specifically characterized in reflow and vapor-phase soldering systems, that depending on the mass, the heating power automatically set linearly.

Method of heating workpieces specifically characterized in reflow and vapor-phase soldering systems, that the determination of the mass outside the soldering machine can be done