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Die
Erfindung betrifft eine Lötvorrichtung
mit einem Lotbehälter
und einer Ummantelung zur Aufnahme einer Schutzgasatmosphäre zum Löten von Flachbaugruppen,
die während
ihres Transportes durch die Ummantelung mit einer Lotwelle in dem
Behälter
in Kontakt gebracht werden, wobei die Ummantelung einen Einlaß für die Flachbaugruppen
auf einer Einlaßseite
und einen Auslaß für die Flachbaugruppen
auf einer Auslaßseite
aufweisen.
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Beim
Löten von
Flachbaugruppen in Lötvorrichtungen
besteht in der Oxidation des mit seiner Oberfläche normalerweise der Luft
ausgesetzten Lötbades
ein Problem. Die Oxidation erzeugt auf der Oberfläche des
Lötbades
eine Oxidschicht, die durch die Strömungen innerhalb des Lotbades
ständig
aufgerissen wird, so daß fortlaufend
neue Oberflächenbereiche
der Oxidation ausgesetzt sind. Damit die Benetzbarkeit der metallischen
Oberflächen
der elektronischen Bauelemente durch das Lötmittel nicht gestört wird,
erfolgt die Benetzung durch das Lötmittel zunehmend unter einer
Schutzgasatmosphäre.
Hierzu wurde schon vorgeschlagen, die gesamte Löteinrichtung mit einem Gehäuse zu umgeben
oder nur eine Ummantelung über
nicht mehr als dem Lotbehälter
vorzusehen (
EP 0 500
135 B1 ).
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Während sich
eine Einhausung der gesamten Lötvorrichtung
nicht für
die Nachrüstung
bestehender Wellenlötanlagen,
die nicht von vornherein für den
Einsatz von einem Schutzgas ausgelegt sind, eignet, da der Aufwand
hierfür
viel zu groß ist,
führt der
Einsatz neuer Bauelemente (z. B. BGA), neuer Oberflächen (z.
B. Ni-Pb-Anschlüsse)
und die Verkleinerung der Anschlüsse
(fine pitch) zu einer steigenden Nachrüstung bestehender Wellenlötanlagen mit
Hauben- oder Tunnelkonstruktionen. Diese eignen sich für die Nachrüstung bestehender
Wellenlötanlagen
besonders und ermöglichen
den Einsatz von Schutzgasen.
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Um
den Anteil des oxidierenden Gases (Sauerstoff) in der Ummantelung
möglichst
gering zu halten, werden die Ein- und Auslässe durch unterschiedliche
Maßnahmen
gegen Sauerstoffeintritt abgedichtet.
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In
der
EP 0 500 135 B1 wird
ein Vorhang aus einem dünnen,
festen Werkstoff, der in lotrechte Streifen geschnitten ist, vorgesehen.
Die
DE 41 42 436 A1 offenbart
ebenfalls Vorhänge
aus einer Doppelreihe flexibler, z. B. aus Silikon bestehender Lamellen,
wobei die Lamellen der einen Reihe gegenüber der anderen Reihe in Querrichtung
verschoben sind. Darüber
hinaus werden in der
DE
42 19 913 A1 am Einlaß und
Auslaß gegenüber blasende
Spaltdüsen
angeordnet, die einen Gasvorhang bilden.
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Die
in der
EP 0 500 135
B1 vorgeschlagenen geschlitzten Vorhänge sind fest montiert und überdecken
zum einen den gesamten Ein- und Auslaßbereich. Dabei kann es zu
Beeinträchtigungen
der Flachbaugruppen kommen, da die einzelnen Streifen des Vorhangs
die Bauelemente berühren.
Werden diese Streifen so gekürzt,
daß sie
keine Bauelemente mehr berühren
und beschädigen
oder umwerfen können,
wird zwangsläufig
die Abdichtfläche
verringert und der Zustrom von Umgebungsluft erhöht.
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Durch
das Einschneiden des Vorhangmaterials zur Erzeugung der einzelnen
Streifen wird ohnehin die Dichtfläche verringert, da die Streifen
nicht komplett an den Schnittkanten zusammenstoßen und somit Öffnungen
entstehen.
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Darüber hinaus
ist aus dem DE-U1 8520254 ein Schleusensystem für eine die gesamte Lötvorrichtung
umgebende Einhausung bekannt, die automatisch betriebene Einlaß- und Auslaßklappen
aufweist. Mit diesen automatisch betriebenen Einlaß- und Auslaßklappen
kann eine hohe Dichtigkeit im Standby-Betrieb (Leerlauf) erreicht
werden. Passiert eine Leiterplatte diese Klappe, so wird der gesamte Querschnitt
geöffnet.
Systeme mit zwei automatisch betriebenen Einlaß- und Auslaßklappen
arbeiten in Form einer Schleuse, die hohen Steuerungsbedarf erfordert
und nur für
große,
eingehauste Lötvorrichtungen
eingesetzt werden, deren Gasvolumen evakuiert wird. Die Systeme
sind wartungsintensiv und besitzen hohe Ausfallraten und ermöglichen
keinen kontinuierlichen Transport der Flachbaugruppen durch die
Ummantelung.
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Der
Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, Lötvorrichtungen für den Transport
von Flachbaugruppen durch eine Ummantelung zu schaffen, die einfach
aufgebaut eine hohe Abdichtung des Ein- und Auslasses erzielen.
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Diese
Aufgabe wird durch die im Patentanspruch 1 gegebene Lehre gelöst.
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Vorteilhafte
Weiterbildungen sind in den Unteransprüchen angegeben.
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Dadurch,
dass der Ein- und Auslaß jeweils mit
mindestens einer jeweils die Ein- und
Auslaßöffnung der
Ummantelung im wesentlichen abdeckenden, flexiblen Klappe verschließbar ist,
wird eine nahezu vollständige
Abdichtung des Ein- und Auslaßbereiches
im Standby-Betrieb erreicht, die an die Dichtungsqualitäten automatisch
betriebener Einlaß- und
Auslaßklappen
heranreicht. Erfindungegemäß ist mindestens
eine Seite der Klappenunterkante mit einem Versteifungselement versehen.
Die im oberen Teil der Ummantelung befestigten und dichten Klappen
verschließen
den gesamten Querschnitt der als Haube oder Tunnel ausgebildeten
Ummantelung und liegen an den restlichen drei Seiten durch das Eigengewicht
an der Wand der Ummantelung an. Bevorzugt bestehen die flexiblen
Klappen aus einem leitfähigen
Kunststoff, wobei mindestens eine Seite der Klappenunterkante mit
einem Versteifungselement versehen ist und das Versteifungselement
elektrisch leitfähig
sein kann. Durch in die gesamte Breite der Klappen eingearbeitet
oder aufgesetzte Versteifungen wird die Durchbiegung der Klappen
beim Öffnen des
Ein- und Auslasses während
des kontinuierlichen Transports der Flachbaugruppen verhindert.
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Das
Versteifungselement kann an der der Transportrichtung zugewandten
Seite der Klappe angeordnet und als vorzugsweise über die
gesamte Breite leitfähige
Kunststoffschürze
ausgebildet sein. Durch die Ausbildung als leitfähige Kunststoffschürze wird
vorteilhaft der Verschleiß der
Klappen reduziert.
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Nach
einer weiteren Ausbildung ist das Versteifungselement an der der
Transportrichtung abgewandten Seite der Klappe angeordnet und als
vorzugsweise über
die gesamte Breite in das Klappenmaterial eingeschlagenes Element
ausgebildet. Dadurch, dass das Element an der der Transportrichtung
abgewandten Seite der Klappe angeordnet ist, wird vorteilhaft die
Höhe des
Versteifungselementes reduziert und damit das Gewicht der Klappen
verringert.
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Die
flexible Klappe ist vorzugsweise im oberen Teil der Ummantelung
befestigt und weist hierzu eine metallische Ummantelung mit Befestigungsöffnungen
auf. Hierdurch wird eine Beschädigung
der Klappe bei kontinuierlicher Öffnung
des Ein- und Auslasses während
des kontinuierlichen Transportes der Flachbaugruppen verhindert
und andererseits eine dichte Befestigung am oberen Teil der Ummantelung
gewährleistet.
Statische Aufladungen werden verbessert abgeleitet.
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Die
Flachbaugruppen werden vorzugsweise in Förderrahmen eingespannt, welche Öffnungsmittel aufweisen,
die die Frontseite der Klappen selbsttätig anheben. Als Öffnungsmittel
kann der Rahmen ansich eingesetzt werden, der mit seiner Frontseite
die Klappen so öffnet,
daß der
Ein- oder Auslaß freigegeben
wird und der Transport der Flachbaugruppen ohne Konatkt mit den
Klappen erfolgt. Der Förderrahmen
kann das Öffnungsmittel
aber auch nur betätigen,
bzw. dessen Bewegung auslösen,
wenn das Öffnungsmittel
z. B. als federbelasteter Hebel ausgebildet ist, der beim Transport
des Förderrahmens durch
dessen Lageveränderung
sich aus seiner Ruhestellung in seine Öffnungsstellung bewegt.
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Die
Klappen nach der Erfindung liegen auf den beiden Rahmenseiten des
Förderrahmens
auf, verschließen
unabhängig
von der Position des Transportrahmes den darüber befindlichen Querschnitt des
Ein- und Auslasses, wobei keine Bauteile der Flachbaugruppen berührt und
so beschädigt,
umgeworfen oder verschoben werden können. Nach dem Passieren des
Förderrahmens
fallen die Klappen durch das Eigengewicht selbsttätig in die
alte Lage zurück
und verschließen
den gesamten Querschnitt des Ein- und Auslasses.
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Die
Klappen werden an die jeweilige Geometrie der Transportschienen
angepaßt,
der bewegliche Teil befindet sich bei allen Ausbildungen zwischen den
Transportschienen.
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Durch
die Anordnung von jeweils zwei oder drei solcher Klappen jeweils
im Einlaß-
und Auslaß werden
Schleusen aufgebaut.
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Diese
Schleusen sind dadurch gekennzeichnet, daß unabhängig vom Durchsatz zu keiner
Zeit alle Klappen einer Schleuse geöffnet sind und so kein freies
Abströmen
des erwärmten
Schutz- bzw. Inertgases gegeben ist. Abhängig von der Transportgeschwindigkeit
und/oder dem Abstand der Flachbaugruppen zueinander und/oder den
Abmessungen des Förderrahmens
wird die Anzahl und der Abstand der Klappen festgelegt. Hierdurch
kann ein minimaler Abstand zwischen zwei aufeinanderfolgenden Flachbaugruppen
eingehalten werden. Die Schutzgasverluste bei der Durchfahrt eines
Förderrahmens
sind somit stark eingeschänkt
und können
durch die bevorzugt vorgesehenen Gasvorhänge, die vor oder hinter den
Klappen angeordnet sind, ausgeglichen werden.
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Eine
Ausführung
der Erfindung ist in der Zeichnung dargestellt und wird im folgenden
näher beschrieben.
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Es
zeigen:
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1 eine
schematische Darstellung einer Ummantelung eines Lotbehälters
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2 eine
schematische Darstellung einer Klappe
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3 eine
schematische Darstellung des Ein- und Auslasses mit einer Klappe
und einem Förderrahmen
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4 eine
schematische Darstellung eines Schleusensystems mit zwei Klappen
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5 eine
schematische Darstellung eines Schleusensystems gemäß 4 mit
zwei Gasvorhangsdichten und metallischer Versteifung der Klappen
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In 1 ist
eine Lötvorrichtung 16 im
Schnitt schematisch dargestellt, die im wesentlichen aus einem Vortunnel 17 mit
einer Vorrichtung für
den Flußmittelauftrag 18,
einen Eingangstunnel 20, eine den Lotbehälter 22 umgebenden
Haube 21 und einem Auslauftunnel 23 besteht. Unter
Ummantelung wird im vorliegenden Fall mindestens die den Lotbehälter 22 abdeckende
Haube 21 verstanden. Die Lotwelle ist mit 24 und
Flachbaugruppen mit 12 bezeichnet. Die Leiterplatte 12 wird
durch die Ummantelung 17, 20, 21 und 23 transportiert
und während
ihres Transportes durch die Ummantelung mit einer Lotwelle 24 in
Kontakt gebracht. Die Ummantelung enthält einen Einlaß 25 auf
einer Einlaßseite
und einen Auslaß 26 für die Flachbaugruppen 12 auf
einer Auslaßseite. Der
Ein- und Auslaß 25, 26 wird
durch Klappen 32, 33, 34, 35 und
Gasvorhänge 60 von
der Umgebungsatmosphäre
abgeschirmt. Die Gasvorhangsdüsen 10, 11, 14, 15, 27, 28, 29, 30 sind
als Spaltdüsen
ausgelegt, und erzeugen über
die gesamte Transportbreite des Ein- und Auslasses einen schmalen
Gasstrahl. Die Gasvorhangsdüsen
sind als Mehrkammerdüsen
ausgebildet, und weisen mindestens zwei Entspannungskammern 50, 51, 52, 53 (5)
auf. Jede erste Entspannungskammer 50 bzw. 52,
die mit einer Gasversorgung über
Gaszuführung 54 bzw. 55 verbunden
ist, ist über
mehrere Öffnungen 56, 57 mit der
jeweils zweiten Entspannungskammer 51 bzw. 53 verbunden,
in der die spaltförmigen
Ausstrittsöffnungen 58, 59 für den Gasvorhang 60 vorgesehen sind.
Die Öffnungen 56, 57 sind
in einer im wesentlichen rechtwinkligen Richtung zu den Gaszuführungen 54 bzw. 55 und
die Austrittsflächen 58, 59 zu
den Öffnungen 56, 57 ausgebildet.
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Dadurch,
daß die Öffnung 56; 57 in
einer zum Eingang der Gaszuführung 54, 55 im
wesentlichen rechtwinkeligen Richtung ausgebildet ist, erfolgt eine
Entspannung des Schutzgases, eine Reduzierung der Strömungsgeschwindigkeit
und die Umwandlung von Strömungsenergie,
da den Öffnungen 56, 57 der
ersten Entspannungskammer 50, 52 eine Wand der
zweiten Entspannungskammer 51, 53 gegenüber steht,
so daß der
gerichtete Schutzgasstrom auf diese Wand trifft und die Stömung somit
gebrochen und auf den Raum verteilt wird. Vorteilhaft wird durch
die Verwendung von mehreren Entspannungskammern und der entsprechenden
Anordnung von mehreren Öffnungen
zwischen der ersten und zweiten Entspannungskammer eine gleichmäßige Verteilung über die
gesamte Länge
der Vorhangsdüsen
erreicht. Dabei werden evtl. verbleibende Inhomogenitäten in der
Druckverteilung der ersten Entspannungskammer 50, 52 über die
Verteilung der Anzahl und Größe der Öffnungen 56, 57 ausgeglichen.
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Eine
im wesentlichen rechtwinklig zur Strömungsrichtung der Öffnungen 56, 57 der
ersten Entspannungskammer 50, 52 angeordnete schlitzförmige Austrittsfläche 58, 59 ermöglicht den
Austritt des Gasvorhangs 60.
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In
der Haube 22 sind Gasverteiler 19 und 31 angeordnet, über die
ein nicht oxidierendes Gas in die Ummantelung gelangt. Der Gasverteiler 31 umgibt
die Lotwelle 24 rahmenförmig
an allen Seiten. Der Gasverteiler 31 ist unterhalb der
Leiterplatte 12 und der Gasverteiler 19 oberhalb
der Leiterplatte 12 angeordnet.
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In 2 ist
eine Klappe aus flexiblem leitfähigen
Material, vorzugsweise Kunststoff, dargestellt. Die flexible Klappe 32 ist
mindestens an einer Seite der Klappenunterkante 36 mit
einem Versteifungselement 37 zur Verhinderung des Durchhängens versehen.
Das Versteifungselement kann aus elektrisch leitfähigem Material
gebildet sein, um die statischen Aufladungen der Flachbaugruppen
abzuleiten. Nach einem Ausführungsbeispiel
ist das Versteifungselement an der der Transportrichtung 38 zugewandten Seite
der Klappe 32, 33, 34, 35 angeordnet
und erstreckt sich über
die gesamte Breite der Klappe 32, 33, 34, 35.
Dieses Versteifungselement 37 ist als leitfähige Kunststoffschürze 63 ausgebildet.
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Nach
einer weiteren Ausbildung ist das Versteifungselement 37 an
der der Transportrichtung 38 abgewandten Seite der Klappe 32, 33, 34, 35 angeordnet
und erstreckt sich über
die gesamte Breite der Klappe 32, 33, 34, 35.
Dabei ist das Versteifungselement 37 als eingearbeitetes
Element, beispielsweise als metallischer Draht 62, ausgebildet,
der leitfähig
ist und in die flexible Klappe eingearbeitet (5)
ist.
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In
den 3 bis 5 ist der Einlaß 25 schematisch
dargestellt, wobei 3 eine geöffnete Klappe 32 zeigt
und die 4 und 5 eine Schleuse,
die aus zwei Klappen 32, 33 gebildet ist, zeigt.
Die Klappen 32 bzw. 33, 34, 35 weisen
an der Klappenoberkante 40 eine metallische Ummantelung 61 auf,
die Besfestigungsöffnungen 41, 42, 43, 44 (2)
aufweist. Die Klappen 32 bis 35 werden mit der
Klappenoberkante an dem oberen Teil des Ein- und Auslasses mittels
Schrauben 45 befestigt.
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Die
Klappen 32 bis 35 verschließen den gesamten Querschnitt
des Ein- und Auslasses 25, 26 und
liegen an den drei Seiten durch das Eigengewicht an der Ummantelung
an. Die in Förderrahmen 46 eingespannten
Flachbaugruppen werden kontinuierlich mittels nicht näher dargestellter
Fördermittel durch
die Ummantelung transportiert. Vorzugsweise an dem Förderrahmen 46 sind Öffnungsmittel 39 ausgebildet,
beispielsweise die Frontkante des Förderrahmes oder von dem Förderrahmen
abstehende Elemente, die die Klappen 32 bis 35 beim
Transport der Flachbaugruppen in die Ummantelung und aus der Ummantelung
so bewegen, daß der
Ein- oder Auslaß 25, 26 freigegeben
wird und der Transport der Flachbaugruppen 12 ohne Kontakt
mit den Klappen erfolgt. Wie insbesondere 3 zeigt, öffnet der
Förderrahmen 46 in
Kontakt mit der Versteifung 37 die Klappe 32,
die sich mit ihrer Oberfläche
auf den Förderrahmen 46 auflegt
und dabei unabhängig
von der Position des Förderrahmes
den darüber
befindlichen Querschnitt verschließt. Es können keine Flachbaugruppen 12 von
der Klappe 32 bis 35 berührt werden, da diese an der
der Lotwelle 24 zugewandten Seite am Förderrahmen 46 hängend angeordnet
sind. Die auf der Leiterplatte montierten Bauteile können so weder
beschädigt,
umgeworfen oder verschoben werden, da sie an der der Befestigungsseite
der Klappen 32 bis 35 abgewandten Seite von dem
Förderrahmen
gehalten werden. Nach dem Passieren des Förderrahmens 46 fällt die
Klappe 32 bis 35 durch das Eigengewicht selbsttätig in die
alte Lage zurück
und verschließt
den Ein- und Auslaß.
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In
den 4 und 5 sind zwei Klappen 32 und 33 so
hintereinander im Ein- und/oder Auslaß angeordnet, daß sich eine
Schleuse bildet. Diese Schleusen sind dadurch gekennzeichnet, daß unabhängig vom
Durchsatz zu keiner Zeit alle Klappen 32 bis 35 einer
Schleuse für
den Einlaß 25 oder
Auslaß 26 geöffnet sind
und so kein freies Abströmen
des erwärmten
Schutzgases erfolgt. Abhängig
von der Transportgeschwindigkeit und/oder den Abmessungen des Förderrahmes 46 und/oder
dem Abstand der Flachbaugruppen zueinander wird die Anzahl und der
Abstand der Klappen 32, 33 bzw. 34, 35 festgelegt.
Die Schutzgasverluste bei der Durchfahrt eines Förderrahmens werden durch die
Klappen 32 bis 35 erheblich begrenzt.
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In 5 ist
eine Schleuse dargestellt, die aus zwei Klappen 32, 33 und
zwei Gasvorhangsdüsen 10, 11 gebildet
ist. Die Klappen 32, 33 weisen an der Klappenunterkante 36 ein
metallisches Versteifungselement 37 auf, das als Draht 62 ausgebildet ist.
Das Versteifungselement 37 ist in die Klappen 32 bis 35 eingearbeitet,
indem die Klappen 32 bis 35 um den Draht 63 umgeschlagen
und mit dem eingelegten Versteifungselement 37 verklebt
sind.
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Durch
die von den Gasvorhangsdüsen 27, 28, 10, 11, 14, 15, 29, 30,
die in Transportrichtung 38 vor oder hinter den Klappen 32 bis 35 angeordnet sind,
gebildeten Gasvorhänge 60,
erfolgt vorteilhaft eine weitere Reduzierung der Schutzgasverluste,
so daß Restsauerstoffgehalte < 1000 ppm durch
die Erfindung erzielt werden.