DE3785663T2

DE3785663T2 - Loetgeraet.

Info

Publication number: DE3785663T2
Application number: DE8787310891T
Authority: DE
Inventors: Kenshi Kondo
Original assignee: Nihon Den Netsu Keiki Co Ltd
Current assignee: Nihon Den Netsu Keiki Co Ltd
Priority date: 1987-02-12
Filing date: 1987-12-10
Publication date: 1993-09-02
Anticipated expiration: 2007-12-11
Also published as: DE3785663D1; EP0278166A3; EP0278166B1; US4848642A; KR920008948B1; EP0278166A2; KR880010638A

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Vorrichtung zum Löten von Platinen mit gedruckten Schaltungen.
Bis jetzt sind verschiedene Arten von solchen Vorrichtungen vorgeschlagen worden. Wenn die bekannten Vorrichtungen jedoch für Platinen mit gedruckten Schaltungen verwendet werden, welche chip-artige elektrische Teile wie Widerstände oder Kondensatoren tragen, treten immer Probleme durch Lötfehler auf, welche von Aussparungen herrühren, zwischen benachbarten chip-artigen Teilen oder in Bewegungsrichtung der Platinen gesehen hinter den chipartigen Teilen ausgebildet sind. Solche Aussparungen oder Räume können das geschmolzene Lötmittel am Hineinfließen hindern und können Gase in sich einschließen, welche eine unvollständige Ablagerung des Lötmittels hervorrufen. Einmal in den Aussparungen eingeschlossene Luftblasen sind schwer zu entfernen, selbst wenn das geschmolzene Lötmittel lange Zeit über die Platine gegossen wird.
Zur Lösung dieses Problems wird in der US-A-4.465.219 bereits eine Wellen-Löt-Vorrichtung vorgeschlagen, welche fähig ist, die Richtung und die Höhe der Lötwelle zu regulieren, um einen optimalen Kontakt zwischen dem geschmolzenen Lötmittel und der Platine mit den gedruckten Schaltungen zu schaffen. Eine Ausführungsform dieser Vorrichtung gemäß dem Stand der Technik ist in Fig. 7 der Zeichnung dargestellt. Darin bezeichnet das Bezugszeichen 3 ein nach oben zulaufendes Düsenbauteil, welches einen Überfluß-Auslaß 4 aufweist, der sich senkrecht zur durch den Pfeil A dargestellten Richtung, in welcher sich eine Platine 1 mit temporär aufgebrachten chip-Teilen 2 bewegt, erstreckt. Ein geschmolzenes Lötmittel 5 wild zum Überfließen des Auslasses 4 gebracht, um darüber eine Lötmittelwelle 5a zu bilden. Die Frontplatte des Düsenbauteils 3 weist eine L-förmige Platte 6 auf, welche auf einer V-förmigen Platte 7 befestigt ist, die umgedreht an einer stationären Platte 9 befestigt ist. Die Position der L-förmigen Platte 6 ist in Richtung parallel zur Bewegungsrichtung A der Platine 1 horizontal einstellbar, während die Position der V-förmigen Platte 7 vertikal einstellbar ist, so daß die Orientierung und die Größe des Bereichs des Überfluß-Auslasses 4 variiert werden kann, um die Richtung und Höhe der überfließenden Lötmittelwelle 5a einstellen zu können.
Ein dabei auf tretendes Problem besteht darin, daß die Variation der Position von den Platten 6 und 7 schwierig und zeitaufwendig ist. Insbesondere ist es sehr schwierig, die Orientierung des Überfluß-Auslasses zu regulieren
In "IBM Technical Disclosure Bulletin, Vol.18, No.5, Oktober 1975, Seiten 1335-6" ist eine Vorrichtung zum Löten von Platinen mit gedruckten Schaltungen oder dgl., welche sich entlang eines vorbestimmten Wegs bewegen, offenbart, die folgende Merkmale umfaßt:
einen oben offenen Tank zur Aufnahme eines geschmolzenen Lötmittels;
ein nach oben gerichtetes Düsenbauteil, dessen unteres Ende zum Einströmen in dem Tank angeordnet ist und dessen oberes Ende eine Öffnung bildet, die sich lateral in Richtung quer zum vorbestimmten Bewegungsweg der Platinen erstreckt;
Mittel zur Förderung des Lötmittels, die das geschmolzene Lötmittel in dem Tank zu dem Düsenbauteil befördern, so daß das geschmolzene Lötmittel aus der Öffnung ausfließt und die untere Oberfläche der Platine an bestimmten Stellen mit dem überfließenden Lötmittel in Kontakt kommt; und
Auslaßmittel, die in der oberen Öffnung des Düsenbauteils angeordnet sind, um einen sich lateral erstreckenden Auslaß zu bilden, wobei das Auslaßmittel rotierbar um eine Achse angeordnet ist, die quer zum vorbestimmten Bewegungsweg der Platinen orientiert ist, so daß durch Einstellung der Winkelposition des Auslaßmittels die Orientierung des Ausflusses zur Einstellung der Richtung des überfließenden Lötmittels variiert werden kann, wobei die Breite des sich lateral erstreckenden Auslasses einstellbar ist, um die Höhe des überfließenden Lötmittels einstellen zu können.
Es ist das Ziel der Erfindung, eine Lötvorrichtung zu schaffen, die verschiedene Formen von Lötwellen vorsehen kann, wie bspw. dünne Lötwellen mit einer hohen Flußgeschwindigkeit, die zum Löten von Platinen mit gedruckten Schaltungen, welche integrierte Schaltungen mit kleinen Konturen tragen, geeignet sind.
In Übereinstimmung mit der vorliegenden Erfindung wird eine Lötvorrichtung gemäß Anspruch 1 vorgeschlagen. Bevorzugte Ausführungsbeispiele der Erfindung werden nun unter Bezugnahme auf die begleitende Zeichnung beschrieben.
Es zeigt:
Fig. 1 eine Aufrißansicht im Querschnitt, die schematisch eine Ausführungsform der Lötvorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung zeigt;
Fig. 2 bis 4 teilweise Aufrißansichten im Querschnitt, die schematisch verschiedene Formen von Lötwellen zeigen, welche durch eine Vorrichtung gemäß Fig. 1 produziert worden sind;
Fig. 5 und 6 Ansichten ähnlich denen der Fig. 2 bis 4, welche eine weitere Ausführungsform der Erfindung darstellen; und
Fig. 7 eine Aufrißansicht im Querschnitt, welche ein konventionelles Überfluß-Düsenbauteil für Lötmittel zeigt.
Unter Bezugnahme auf Fig. 1 und 2 bezeichnet das Bezugszeichen 12 einen Tank, welcher generell eine rechteckige Form aufweist und an seiner oberen Seite offen ist. Der Tank 12 enthält geschmolzenes Lötmittel oder eine Schmelze 13, welche durch ein Heizmittel (nicht dargestellt) auf einer geeigneten Temperatur gehalten wird. Die Schmelze 13 wird den Platinen mit gedruckten Schaltungen durch ein im allgemeinen mit dem Bezugszeichen 11 versehenes Lötmittel-Auftragungs-Mittel zugeführt.
Innerhalb des Tanks 12 ist ein sich nach oben erstreckendes Düsenbauteil 14 angeordnet, dessen unteres Ende mit dem Ende einer Leitung 17 verbunden ist. Am anderen Ende ist die Leitung 17 mit einem Loch 18 zur Zuführung von geschmolzenem Lötmittel versehen, welches in Richtung des Bodens vom Tank 12 geöffnet ist. Folglich steht der untere Bereich des Düsenbauteils 14 mit dem Tank 12 in Flußkontakt. Das Düsenbauteil 14 ist in einer im wesentlichen rechteckigen Querschnittsform ausgebildet und weist in Richtung seines oberen Endes einen Querschnittsbereich auf, welcher sich von seinem mittleren Bereich aus gesehen allmählich reduziert. Spezifischer gesagt, von den zwei Paar gegenüberliegender Wände, die die Konfiguration des Düsenbauteils 14 ausbilden, sind die Seitenplatten im wesentlichen parallel zueinander angeordnet. Die vordere und die rückwärtige Seite laufen jedoch in Richtung des oberen Endes des Düsenbauteils 14 zusammen.
In dem Tank 12 ist ein Zuführungsmittel vorgesehen, um das im Tank 12 befindliche geschmolzene Lötmittel 13 kontinuierlich dem Düsenbauteil 14 zuzuführen. Das Zuführungsmittel enthält vorteilhafterweise eine Antriebsanordnung 15, die innerhalb der Leitung 17 benachbart zum Loch 18 angeordnet ist. Der Antrieb (die Antriebsschraube) 15 ist mit einer Welle versehen, welche mit einem einen Motor 16 enthaltenen Antriebsmittel verbunden ist, so daß er (der Antrieb) durch den Antrieb des Motors um die Welle rotiert wird, um das geschmolzene Lötmittel 13 im Tank 12 kontinuierlich der Düse 14 zuzuführen. Das zugeführte geschmolzene Lötmittel fließt aufwärts durch die Düse 14, läuft am oberen Ende 19 über, um eine Überlauf-Welle oder Schicht 13a zu bilden und um dann wieder in den Tank 12 zurückzufließen.
Die Öffnung 19, welche am oberen Ende der Düse 14 ausgebildet ist, erstreckt sich lateral in Richtung quer zu einer Richtung A, aus der eine Platine mit gedruckten Schaltungen 1, auf der chipartige elektrische Teile 2 gelagert sind, welche an deren Unterseite zeitweilig durch eine Klebe- oder Lötpaste befestigt sind, durch ein gewöhnliches Übertragungsmittel zugeführt wird. Hierbei läuft die Platine mit den gedruckten Schaltungen 1 vorzugsweise in einer rückwärtig geneigten Lage und entlang eines ähnlich geneigten Bewegungswegs, wobei die Neigung einen Winkel R&sub1; in bezug auf eine horizontale Ebene aufweist, so daß das überschüssige geschmolzene Lötmittel, welches der Platine 1 zugeführt worden ist, auf einfache Weise abtropfen kann. Wenn die bedruckte Platine 1 über die Düse 14 hinwegläuft, wird ihre untere Seite mit dem überfließenden geschmolzenen Lötmittel 13a in Kontakt gebracht, um die elektrischen Teile 2 auf der Unterseite der Platine mit gedruckten Schaltungen 1 anzulöten.
Innerhalb der Öffnung 19 ist am oberen Ende der Düse 14 ein Auslaßmittel 20 vorgesehen, um den Größenbereich der Öffnung 19 zu reduzieren und um einen sich lateral erstreckenden Ausfluß 32 zu erzeugen (Fig. 2). In dieser Ausführungsform enthält das Auslaßmittel 20 eine gekrümmte Platte 30, welche an einem Ende eine Befestigungsplatte 36 aufweist. Die Verbindungsplatte 36 wird von einer Welle 34, welche an einer Seitenplatte des Düsenbauteils 14 befestigt ist, rotierbar gehalten. Das andere Ende der gekrümmten Platte 30 ist an einer Befestigungsplatte (nicht dargestellt) befestigt, welche mit einer Welle (nicht dargestellt) gesichert ist. Die Welle wird rotierbar durch eine Bohrung in der Seitenwand der Düse 14 aufgenommen. Von den beiden Seitenwandpaaren, die die Düse 14 bilden, weist die Frontseite einen langgestreckten oberen Bereich 33 auf, welcher in Richtung des Pfeils A gekrümmt ist. Zwischen dem oberen Bereich 33 und der gekrümmten Platte 30 ist ein Überfluß-Auslaß festgelegt. Die Orientierung und die Breite des Auslasses 32 kann durch die Regelung der Winkelposition der gekrümmten Platte 30 variiert werden.
Wenn die gekrümmte Platte 30 derart positioniert ist, daß sie gemäß Fig. 2 einen Auslaß 32 mit großer Breite schafft, wird eine Lötmittelwelle geschaffen, welche zur Durchführung des Fließ- Tauch-Lötens (flow-dip-soldering) der gedruckten Platinen, die elektrische Komponenten tragen, deren Führungsdrähte von der Unterseite der Platinen herabhängen, geeignet ist. Das Bezugszeichen 27 bezeichnet eine Führungsplatte, auf welcher eine laufende Schicht 13a des überfließenden geschmolzenen Lötmittels getragen wird. An dem rückwärtigen Ende der Platte 27 ist über Schrauben 29 eine Dämmplatte 28 befestigt. Die Position der Platte 28 ist vertikal einstellbar, damit die Höhe der Lötmittelschicht 13a kontrolliert werden kann. Das geschmolzene Lötmittel im Tank 12 (Fig. 1) wird in die Düse 14 eingespeist und zum Überfluß-Auslaß 32 transportiert. Das überfließende Lötmittel bildet eine Schicht oder Welle, welche auf der Platte 27 parallel oder entgegengesetzt zur Richtung A läuft, entlang derer die die elektrischen Teile 2a tragende Platine 1 läuft. Die Platinen mit den gedruckten Schaltungen werden in Kontakt mit der Lötmittelwelle 13a gebracht, um das Tauchlöten durchzuführen.
Wenn die Platinen, welche die Chip-Teile tragen, tauchgelötet werden, wird der Überfluß-Auslaß 32 eng gestellt und nach oben orientiert, wie dies aus Fig. 3 ersichtlich ist, um eine vorspringende Welle 13b zu bilden. Die gedruckten Platinen (in Fig. 3 nicht dargestellt) werden mit dem Scheitelbereich der vorspringenden Welle 13b in Kontakt gebracht.
Wie aus Fig. 4 ersichtlich wird, wird bei weiterer Verengung der Breite des Auslasses 32, was den Effekt hat, daß der Auslaß in entgegengesetzter Richtung zur Bewegungsrichtung A der Platinen orientiert wird, eine Überfluß-Welle 13C gebildet, die sich in entgegengesetzter Richtung zur Richtung A erstreckt. Diese überfließende Lötmittelwelle 13c vermeidet effizient die Bildung von "Brücken" und "Zapfen" des Lötmittels.
Eine weitere Ausführungsform ist in den Fig. 5 und 6 dargestellt, wobei gleiche Komponenten durch gleiche Bezugszeichen bezeichnet sind. Das Auslaßmittel 20 in diesem Ausführungsbeispiel enthält eine gekrümmte Platte 40, die eine ähnliche Struktur aufweist wie diejenige aus den Fig. 2 bis 4. Der einwärts gekrümmte Bereich 33 aus Fig. 2 wird entfernt und durch die sich nach auswärts erstreckende Führungsplatte 43 ersetzt. Wenn die gekrümmte Platte 40 positioniert wird, um gemäß Fig. 5 eine große Breite für den Auslaß 42 zu schaffen, wird eine Schicht 13a aus geschmolzenem Lötmittel ähnlich der aus Fig. 2 gebildet. Wenn, wie in Fig. 6 dargestellt ist, die Breite verengt wird, wird in gleicher Weise wie in Fig. 4 eine dünne Welle 13c gebildet.
Die oben beschriebenen Auftragungsmittel 11 für die Lötmittelwellen werden geeigneterweise als eines der zwei Auftragungsmittel für Lötmittel einer zweistufigen Lötvorrichtung in Kombination mit einem anderen Lötmittel-Auftragungsmittel verwendet, welches zur Bildung einer sich lateral bewegenden progressiven Welle fähig ist.

Claims

1. Lötgerät für Platinen mit gedruckten Schaltungen (1), die sich entlang einer festgelegten Förderstrecke (A) bewegen, enthaltend folgende Merkmale:

- ein oben offener Tank zur Aufnahme eines geschmolzenen Lötmittels (13);

- ein nach oben gerichtetes Düsenteil (14), dessen unteres Ende zum Einströmen in dem Tank (12) angeordnet ist und dessen oberes Ende eine Öffnung (19) bildet, die sich seitlich quer zu der Förderstrecke (A) erstreckt;

- Mittel zur Förderung des Lötmittels (15, 17, 18), die das geschmolzene Lötmittel (13) in dem Tank (12) zu dem Düsenteil (14) befördern, so daß das geschmolzene Lötmittel (13) aus der Öffnung (19) ausfließt und 'die untere Oberfläche der Schaltungsplatine (1) an bestimmten Stellen mit dem überströmenden Lötmittel (13a, 13b, 13c) in Kontakt kommt;

- Mittel zur Ausströmsteuerung (20), die in dem Öffnung (19) angeordnet sind und zur Reduzierung der Größe der Öffnung (19) dienen und die seitliche Ausdehnung des Auslasses (32, 42) bestimmen;

- eine drehbare Anordnung der Ausströmmittel (20), wobei die Drehung um eine Achse (C) erfolgt, die quer zu der Förderstrecke (A) angeordnet ist, so daß durch Einstellung einer bestimmten Winkelposition dieses Ausströmmittels (20) die Richtung des Auslasses (32, 42) zur Einstellung das überströmenden Lötmittels (13a, 13b, 13c) verändert werden kann, wobei die Werte des sich seitlich erstreckenden Auslasses (32, 42) zur Festlegung der Höhe des überströmenden Lötmittels (13a, 13b, 13c) einstellbar ist, dadurch gekennzeichnet, daß die. Auslaßmittel (20) eine in der Länge gekrümmte Platte (30, 40) einschließen, die drehbar an der Achse (C) angeordnet ist und den Auslaß (32, 42) zwischen einer, oberen Kante des Düsenteils (14) und der Platte (30, 40) festlegt, wobei durch Einstellung der Winkelposition der gekrümmten Platte (30, 40) die Orientierung und die Breite des Auslasses, (32, 42) beide soweit variiert werden können, daß die Richtung des überströmenden Lötmittels (13a, 13b, 13c) zwischen einer ersten Fließrichtung entgegen der festgelegten Förderrichtung (A) der Platinen mit der gedruckten Schaltung und einer zweiten Fließrichtung in Förderrichtung (A) der Platinen veränderbar ist.

2. Lötgerät nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß eine Führungsplatte (27) an ihrem von der Öffnung (19) entfernt liegenden Ende eine sich aufwärts erstreckende Platte (28) zur Steuerung der Höhe des überfließenden Lötmittels (13a, 13b) auf der Führungsplatte (27) besitzt.

3. Lötgerät nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die vertikale Höhe der sich aufwärts erstreckenden Platte (28) einstellbar ist.