DE4028082C2

DE4028082C2 - Dip soldering device

Info

Publication number: DE4028082C2
Application number: DE19904028082
Authority: DE
Inventors: Johann Fessmaier; Helmut Kernstock; Walter Dipl Ing Holzer; Karl Galliwoda; Johann Dipl Ing Dantonello
Original assignee: Robert Bosch GmbH
Current assignee: Robert Bosch GmbH
Priority date: 1990-09-05
Filing date: 1990-09-05
Publication date: 1999-05-06
Anticipated expiration: 2010-09-06
Also published as: DE4028082A1

Description

State of the art

Die Erfindung geht aus von einem Tauchlötgerät nach dem Gattungsbegriff des Hauptanspruchs.The invention is based on an immersion soldering device according to the generic concept of the main claim.

Durch die DE-AS 23 46 992 ist eine Vorrichtung zum Tauchlöten von Trägerplättchen mit kleinen elektri schen Bauteilen bekannt geworden, die ein Zinnbad mit Zinnumwälzung aufweist, bei der das Zinn aus einem Vorratsbehälter durch einen Kanal in eine mit einem Überlauf versehene Lötwanne und von dort in den Vor ratsbehälter zurückströmt. Der Kanal hat einen Steig schacht, durch den das flüssige Lot mit Hilfe einer Zinn umwälzpumpe in die oberhalb des Vorratsbehälters en geordnete Lötwanne gefördert wird. Im Bereich des Steigschachtes ist ein Drosselventil beziehungsweise ei ne Blende angeordnet, derart, daß durch Querschnitts veränderung im Kanal die Strömungsgeschwindigkeit des schmelzflüssigen Zinns einstellbar ist. Zum Lötver binden von mit Bauteilen bestückten Schaltungsplatten ist es weiter bekannt, diese Teile durch einen aus schmelzflüssigen Zinn bestehenden Schwall zu führen. Ein derartiges Schwall-Lötbad (zum Beispiel DE-AS 17 77 016) besteht aus einem Vorratsbehälter mit einer Zinnumwälzpumpe, die das schmelzflüssige Zinn über einen Steigschacht in eine mit einem Überlauf versehe ne Rinne fördert. Beim Hindurchführen der Schaltungs platte durch den Schwall (zumeist entgegen der Strö mungsrichtung des schmelzflüssigen Zinns) werden die Anschlußelemente der Bauteile mit den Leiterbahnen der Schaltungsplatte verlötet.DE-AS 23 46 992 is a device for Dip soldering of carrier plates with small electri known components that have a tin bath Tin circulation, in which the tin from a Storage container through a channel into one with one Overflow provided soldering tub and from there in the fore back flow of the container. The channel has a climb shaft through which the liquid solder with the help of a tin Circulation pump in the above the storage tank orderly soldering tub is promoted. In the area of Rising shaft is a throttle valve or egg ne aperture arranged such that by cross section change in the channel the flow velocity of the molten tin is adjustable. For soldering bind circuit boards equipped with components it is further known to distinguish these parts by one lead to molten tin existing gush. Such a wave solder bath (for example DE-AS 17 77 016) consists of a storage container with a Tin circulating pump that carries the molten tin over provide a riser in one with an overflow ne channel promotes. When performing the circuit plate through the surge (mostly against the stream direction of the molten tin) Connection elements of the components with the conductor tracks the circuit board is soldered.

Eine wichtige Voraussetzung zum Herstellen ein wandfreier Lötstellen in einem Tauchlötgerät besteht darin, daß das Niveau des Lötbadspiegels in der Löt wanne während des Betriebs in engen Grenzen kon stant gehalten wird. Hierzu ist es durch die DE-PS 19 51 016 bekannt, der Zinn-Umwälzpumpe einen Dreh zahlregler zuzuordnen, welcher beim Absinken des Löt badspiegels in der Lötwanne die Drehzahl der Umwälz pumpe erhöht, so daß die Pumpenleistung innerhalb ei nes vorgegebenen Regelintervalls ansteigt, während bei Absinken des Lötbadspiegels unter ein zulässiges Maß ein Alarmsignal gegeben und der Betrieb der Vorrich tung automatisch unterbrochen wird.An important prerequisite for making one wall-free solder joints in an immersion soldering device in that the level of the solder bath level in the solder trough during operation within narrow limits is kept constant. For this it is through the DE-PS 19 51 016 known, the tin circulation pump one turn assign number controller, which when the solder drops bath level in the soldering tub the speed of the circulation pump increased so that the pump output within egg nes predetermined control interval increases, while at The solder bath level drops below a permissible level given an alarm signal and the operation of the Vorrich device is automatically interrupted.

Advantages of the invention

Das erfindungsgemäße Tauchlötgerät mit den kenn zeichnenden Merkmalen des Anspruchs 1 hat demge genüber den Vorteil, daß in einem definierten Drehzahl bereich der Löt-Umwälzpumpe störende Einflußgrö ßen, welche eine Niveauänderung in der Lötwanne her vorrufen, auf überraschend einfache Weise auf ein Mini mum begrenzt werden. Durch die besondere Ausbil dung des Steigschachtes wird die Höhendifferenz des Lötbadspiegels nur durch einen Teil des Volumen stroms der pro Zeiteinheit geförderten Flüssiglotmenge bestimmt und ist dementsprechend geringer, als wenn die gesamte, pro Zeiteinheit geförderte Flüssiglotmenge in die Lötwanne eingeleitet wird. Die Reduzierung der Höhendifferenz des Lötbadspiegels schafft in der Löt wanne außerdem ein Lötbad mit beruhigter Oberfläche, die von Verwirbelungen und starken Strömungen weit gehend frei ist.The dip soldering device according to the invention with the kenn drawing features of claim 1 has demge compared to the advantage that at a defined speed area of the soldering circulation pump which caused a level change in the soldering tub call in a surprisingly simple way on a mini mum be limited. Due to the special training of the riser, the height difference of the Solder bath level only through part of the volume currents of the amount of liquid solder conveyed per unit of time determined and is accordingly lower than if the total amount of liquid solder delivered per unit of time is introduced into the soldering tub. The reduction of Height difference of the solder bath level creates in the solder tub also a solder bath with a calmed surface, that of swirls and strong currents far walking is free.

Durch die in den Unteransprüchen aufgeführten Maßnahmen sind vorteilhafte Weiterbildungen und Verbesserungen des im Hauptanspruch angegebenen Tauchlötgeräts möglich. Besonders geringe Höhendiffe renzen des Lötbadspiegels in der Lötwanne lassen sich durch eine solche Ausbildung des Steigschachtes errei chen, daß ein kleinerer Teil der pro Zeiteinheit geför derten Flüssiglotmenge der Lötwanne zugeführt wird und der größere Teil der Lotmenge in den Vorratsbe hälter zuruckströmt. Um die Lotwanne mit Flüssiglot zu versorgen, kann der Steigschacht mit einer in Höhe der Lötwanne angeordneten Einlaßöffnung für das Flüssi glot versehen sein. Es ist vorteilhaft, die Einlaßöffnung durch einen mit Drosselbohrungen versehenen, aus tauschbaren Schieber abzudecken. Dieser Schieber er füllt eine Filterfunktion, indem er Krätzepartikel und dergleichen von der Lötwanne fernhält. Der Steig schacht hat weiter einen Überlauf für die an der Löt wanne vorbeifließende Restmenge des Flüssiglots. Die ser Überlauf des Steigschachtes ist in Förderrichtung des Flüssiglots oberhalb der Einlaßöffnung des Schach tes angeordnet. Eine baulich besonders einfache Ausge staltung des Tauchlötgeräts besteht darin, daß der Steigschacht Bestandteil einer im Vorratsbehälter ange ordneten Pumpenkammer ist, deren obere Gehäuse wand den Boden der Lötwanne bildet.By those listed in the subclaims Measures are advantageous training and Improvements to what is stated in the main claim Dip soldering device possible. Particularly low height differences limit the solder bath level in the soldering tub achieved by such a design of the riser chen that a smaller part of the per unit time amount of liquid solder is fed to the soldering tub and the greater part of the amount of solder in the storage tanks flows back. To the solder pan with liquid solder supply, the riser can with a height of Soldering tub arranged inlet opening for the liquid be glot. It is advantageous to have the inlet opening through a throttle bore cover interchangeable slider. This slider he fills a filter function by adding dross particles and the like keeps away from the soldering tub. The climb Schacht also has an overflow for those on the solder remaining amount of the liquid solder flowing into the tub. The This overflow of the riser is in the conveying direction of the liquid solder above the chess inlet arranged. A structurally particularly simple solution staltung the dip soldering device is that the Climbing shaft part of one in the reservoir is arranged pump chamber, its upper housing wall forms the bottom of the soldering tub.

drawing

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der Zeichnung dargestellt und in der nachfolgenden Be schreibung näher erläutert. Die Figur zeigt die für die Erfindung wesentlichen Teile eines Tauchlötgeräts in einem Längsschnitt.An embodiment of the invention is in the Drawing shown and in the following Be spelling explained in more detail. The figure shows that for the Invention essential parts of a dip soldering device in a longitudinal section.

Description of the embodiment

In der Figur ist mit 1 ein vorzugsweise rechteckig ausgebildeter Vorratsbehälter bezeichnet, der bis zu ei nem durch eine Dreiecksmarke 2 angedeuteten Niveau mit schmelzflüssigem Lot 3 gefüllt ist. Eine nicht darge stellte, im Vorratsbehälter 1 installierte Heizung sorgt dafür, daß das Lot in seinen schmelzflüssigen Aggregat zustand überführt wird und in diesem Zustand verbleibt.In the figure, 1 denotes a preferably rectangular storage container which is filled to the level indicated by a triangular mark 2 with molten solder 3 . A not Darge presented, installed in the reservoir 1 heater ensures that the solder is transferred to its molten state and remains in this state.

Im Vorratsbehälter 1 befindet sich eine Pumpenkam mer 4, welche eine nicht dargestellte Umwälzpumpe an sich bekannter Bauart enthält. Diese Pumpe drückt das Flüssiglot 3 im Behälter 4 nach oben in eine nachstehend noch näher beschriebene Lotwanne 5. Die Forderlei stung der von einem drehzahlgeregelten Elektromotor angetriebenen Pumpe ist so ausgelegt, daß der Lötwan ne 5 während des Betriebs etwas mehr Flüssiglot 3 zu geführt wird als diese unter Berücksichtigung des beim Löten entstehenden Verbrauchs aufzunehmen vermag. Das überschüssige Flüssiglot fließt über einen Überlauf in den Vorratsbehälter 1 zurück. Der Überlauf wird durch ein schräg ansteigendes Wehr 6 gebildet, damit Wirbel innerhalb der Lotströmung auf ein Minimum reduziert werden.In the reservoir 1 there is a Pumpenkam mer 4 , which contains a circulation pump, not shown, of a known type. This pump pushes the liquid solder 3 in the container 4 upwards in a described in more detail below Lotwanne 5. The Forderlei stung driven by a speed-controlled electric motor pump is designed so that the Lötwan ne 5 during operation slightly more liquid solder 3 is guided to the this can take into account the consumption of soldering. The excess liquid solder flows back into the reservoir 1 via an overflow. The overflow is formed by an inclined weir 6 so that eddies within the solder flow are reduced to a minimum.

Das Niveau des durch eine Dreiecksmarke angedeu teten Lötbadspiegels in der Lötwanne 5 sollte zur Erzie lung einwandfreier Lötverbindungen während des Be triebs möglichst konstant bleiben. Es ist aber aufgrund der Trägheit des dem Umwälzpumpenmotor zugeord neten Regelkreises und anderer Einflußgrößen gewis sen Schwankungen unterworfen. Um diese Schwankun gen (Δh₂) auf ein Minimum zu begrenzen, wird der Löt wanne 5 das Flüssiglot 3 über einen Steigschacht 7 zuge führt, welcher von der Pumpenkammer 4 abgeht und so ausgebildet ist, daß nur ein Teil der den Schacht durch strömenden Flüssiglotmenge der Lötwanne 5 zugeführt wird, während ein weiterer Teil über einen Überlauf des Schachtes unmittelbar in den Vorratsbehälter 1 zurück strömt. Es wird also eine erhebliche größere Flüssiglot menge pro Zeiteinheit gefördert, als es zur Versorgung der Lötwanne 5 allein notwendig wäre. Dadurch ma chen sich Unterschiede in der Förderleistung bezüglich des Lötspiegelniveaus in der Lötwanne 5 auch nur antei lig, daß heißt im Verhältnis der der Lotwanne 5 und dem Überlauf des Steigschachtes pro Zeiteinheit zugeführ ten Flüssiglotmengen bemerkbar. Je kleiner der Anteil des der Lötwanne 5 zugeführten Volumenstroms an der Gesamtmenge ist, desto geringer fällt auch die Höhen differenz Δh₂ des Lötbadspiegels in der Lötwanne 5 bei Förderleistungsschwankungen der Umwälzpumpe aus.The level of the solder bath level indicated by a triangle mark in the soldering tub 5 should remain as constant as possible in order to achieve perfect soldered connections during operation. However, it is subject to certain fluctuations due to the inertia of the control circuit assigned to the circulation pump motor and other influencing variables. In order to limit these fluctuations (Δh ₂ ) to a minimum, the soldering tub 5 leads the liquid solder 3 via a riser 7 which leads from the pump chamber 4 and is designed so that only part of the shaft flows through flowing liquid solder is supplied to the soldering tub 5 , while another part flows directly back into the storage container 1 via an overflow of the shaft. It is therefore promoted a significantly larger amount of liquid solder per unit of time than would be necessary to supply the soldering tub 5 alone. This makes ma differences in the delivery rate with respect to the soldering level in the soldering tub 5 only partially, that is, in the ratio of the soldering tub 5 and the overflow of the riser per unit of time th liquid solder quantities noticeable. The smaller the proportion of the volume flow supplied to the soldering tub 5 in the total amount, the smaller the height difference Δh _{2 of} the solder bath level in the soldering tub 5 in the event of fluctuations in the delivery rate of the circulation pump.

Die Pumpenkammer wird durch zwei parallele, plat tenförmige Längswände 8, zwei parallele Querwände 9, 10 und eine obere Gehäusewand 11 gebildet, welche zugleich als Boden der Lötwanne 5 dient. Die eine Quer wand 10 der Pumpenkammer 4 ist über das Niveau des Lötbadspiegels in der Lötwanne 5 hochgezogen und hat eine Überlaufkante 12, über die ein Teil der geförderten Flüssiglotmenge in den Vorratsbehälter 1 zurückströmt. Wie aus der Zeichnung ersichtlich, kann sich dort, ab hängig vom Volumenstrom des Flüssiglots eine Höhen differenz Δh₁ des Lotschwalls einstellen, die beträchtlich größer ist als die Höhendifferenz Δh₂ des Lotbadspie gels in der Lötwanne 5. The pump chamber is formed by two parallel, plat-shaped longitudinal walls 8 , two parallel transverse walls 9 , 10 and an upper housing wall 11 , which also serves as the bottom of the soldering tub 5 . The one transverse wall 10 of the pump chamber 4 is raised above the level of the solder bath level in the soldering tub 5 and has an overflow edge 12 through which part of the quantity of liquid solder conveyed flows back into the reservoir 1 . As can be seen from the drawing, depending on the volume flow of the liquid solder, there can be a height difference .DELTA.h _{1 of} the solder wave which is considerably greater than the height difference .DELTA.h _{2 of} the solder bath mirror in the soldering tub 5.

Außer der Wand 10 und den hochgezogenen Teilen 8a der Längswände 8 der Pumpenkammer 4 hat der Steigschacht noch ein Wandstück 13, dessen Unterkante mit Abstand zum Boden 11 der Lotwanne etwa in Höhe der Oberkante des Wehrs 6 angeordnet ist. Dadurch ist zwischen dem Lötwannenboden 11 und der Unterkante des Wandstücks 13 ein Spalt 14 vorhanden, der die Ein laßöffnung für das Flüssiglot in die Lötwanne 5 bildet. Der Spalt 14 ist im Ausführungsbeispiel durch einen mit mindestens einer Drosselbohrung versehenen Schieber 15 abgedeckt, welcher an der Innenseite des Wand stücks 13 geführt ist. Die Größe dieser Bohrung (Dros selquerschnitt) bestimmt die in die Lötwanne 5 gelan gende Flüssiglotmenge.In addition to the wall 10 and the raised parts 8 a of the longitudinal walls 8 of the pump chamber 4 , the riser also has a wall piece 13 , the lower edge of which is arranged at a distance from the bottom 11 of the soldering tub approximately at the level of the upper edge of the weir 6 . As a result, there is a gap 14 between the soldering tub base 11 and the lower edge of the wall piece 13 , which forms the inlet opening for the liquid solder into the soldering tub 5 . The gap 14 is covered in the exemplary embodiment by a slide 15 provided with at least one throttle bore, which is guided on the inside of the wall piece 13 . The size of this hole (Dros selquerschnitt) determines the amount of liquid solder gelan in the soldering tub 5 .

Während des Betriebs wird durch die Umwälzpumpe eine bestimmte Lotmenge pro Zeiteinheit über die Pumpenkammer 4 in den Steigschacht 7 gedrückt. Von dieser Lotmenge strömt ein Teil durch die Drosselboh rung des Schiebers 15 in die Lötwanne 5. Die der Wanne 5 pro Zeiteinheit zugeführte Lotmenge wird bestimmt durch den Querschnitt der Drosselbohrung im Schieber 15 und durch die Strömungsgeschwindigkeit des Lots im Steigschacht 7. Diese Parameter sind so gewählt, daß der Wanne 5 etwas mehr Lot zugeführt wird als durch den Lötprozeß jeweils verbraucht wird. Überschüssiges Lot fällt über das Wehr 6 der Lötwanne 5 in den Vor ratsbehälter 1 zurück.During operation, the circulation pump presses a certain amount of solder per unit time into the riser 7 via the pump chamber 4 . A part of this amount of solder flows through the Drosselboh tion of the slide 15 into the soldering tub 5. The amount of solder supplied to the tub 5 per unit of time is determined by the cross section of the throttle bore in the slider 15 and by the flow rate of the solder in the riser 7. These parameters are so chosen that the tub 5 is fed a little more solder than is consumed by the soldering process. Excess solder falls back over the weir 6 of the soldering tub 5 into the storage container 1 .

Die Höhendifferenz Δh₁ des Lotschwalls an der Kan te 12 pendelt, bedingt durch Förderleistungsschwankun gen der Pumpe zwischen einem Minimum und einem Maximum. Minimum und Maximum liegen dabei infolge des relativ großen Volumenstroms des Flüssiglots rela tiv weit auseinander. Durch die im Schieber 15 ausgebil dete Drosselbohrung gelangt ein kleiner Teil des Volu menstroms in die Lötwanne 5. Dadurch reduziert sich die Höhendifferenz des Lotbadspiegels auf Δh₂. Auf die se Weise werden innerhalb eines definierten Drehzahl bereichs des Pumpenmotors störende Einflußgrößen, welche Schwankungen in der Höhe des Lotbadspiegels sowie Turbulenzen im Lotbad hervorrufen, auf ein Mi nimum begrenzt.The height difference .DELTA.h _{1 of} the solder surge on the edge te 12 oscillates between a minimum and a maximum due to fluctuations in the delivery capacity of the pump. The minimum and maximum are relatively far apart due to the relatively large volume flow of the liquid solder. Through the throttle bore trained in the slide 15 , a small part of the volume flow enters the soldering tub 5. This reduces the height difference of the solder bath level to Δh ₂ . In this way, disturbing influencing factors, which cause fluctuations in the height of the solder bath level and turbulence in the solder bath, are limited to a minimum within a defined speed range of the pump motor.

Der der Lotwanne 5 zugeführte Anteil des Volumen stroms des Flüssiglots beträgt nur ein Bruchteil, bei spielsweise 10%, des Gesamtvolumenstroms. Entspre chend klein fällt auch die Höhendifferenz Δh es Lot badspiegels gegenüber der Höhendifferenz Δh₁ des über die Kante 12 des Steigrohrs 7 in den Vorratsbehäl ter 1 zurückströmenden Flüssiglots aus.The proportion of the volume flow of the liquid solder supplied to the solder tub 5 is only a fraction, for example 10%, of the total volume flow. Accordingly, the height difference .DELTA.h it plumb bath level is opposite to the height difference .DELTA.h _{1 of} the liquid solder flowing back over the edge 12 of the riser pipe 7 into the reservoir 1 .

Claims

1. Immersion soldering device with a storage container which holds the liquid solder, a soldering trough arranged above the storage tank with an overflow and a riser arranged between storage tank and trough, through which liquid solder is introduced into the tub under pressure, characterized by egg ne such a design of the riser shaft (7), that only a portion of the conveyed Flüssiglotmenge (3) of the Lötwanne (5) is fed during a wei more excellent part flows back through the riser shaft (7) container in the supply (1).

2. Immersion soldering device according to claim 1, characterized by such a design of the riser ( 7 ) that a smaller part of the amount of liquid solder delivered per unit of time leads to the soldering tub ( 5 ) and the larger remainder of the amount of solder via the riser ( 7 ) in the Backflow tank ( 1 ) flows.

3. Immersion soldering device according to claim 1 or 2, characterized in that the riser ( 7 ) with an at the level of the soldering tub ( 5 ) arranged inlet opening ( 14 ) for the liquid solder ( 3 ) is provided.

4. Immersion soldering device according to claim 3, characterized in that the inlet opening ( 14 ) is covered by an interchangeable slide ( 15 ) provided with at least one throttle bore.

5. plunge soldering device according to one of the preceding claims, characterized in that the riser ( 7 ) has an overflow ( 12 ) for the on the solder tub ( 5 ) flowing past the remaining amount of the liquid glotes ( 3 ).

6. plunge soldering machine according to one of claims 3 to 5, characterized in that the overflow ( 12 ) of the riser ( 7 ) in the conveying direction of the liquid tes ( 3 ) above the inlet opening ( 14 ) of the chess tes is arranged.

7. plunge soldering device according to one of the preceding claims, characterized in that the riser shaft ( 7 ) is part of a in the reservoir ( 1 ) arranged pump chamber ( 4 ), the upper housing wall ( 11 ) forms the bottom of the soldering tub ( 5 ).