CH685413A5

CH685413A5 - Annex to the wave soldering of printed circuit boards.

Info

Publication number: CH685413A5
Application number: CH84293A
Authority: CH
Inventors: Ernst Dr Wandke
Original assignee: Linde Ag
Priority date: 1992-03-20
Filing date: 1993-03-19
Publication date: 1995-06-30
Also published as: NL9300495A; DE4209133A1

Description

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CH 685 413 A5 CH 685 413 A5

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Beschreibung description

Die Erfindung betrifft eine Lötanlage zum Verlöten bestückter Leiterplatten nach dem Weilenlötprin-zip nach dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1. The invention relates to a soldering system for soldering printed circuit boards according to the principle of soldering according to the preamble of claim 1.

Der Einsatz von elektronischen Bauelementen, die in Form von Leiterplatten mit einsteckbaren, aufsetzbaren oder oberflächenmontierbaren (Surface Mounted Devices = SMDs) und schliesslich zu verlötenden Bauelementen gestaltet sind, erfährt einen ständigen Zuwachs. Zur Herstellung dieser Baueinheiten sind geeignet vorbereitete Leiterplatten mit den entsprechenden Bauelementen zu bestücken, diese sind in Vorbereitung auf den Lötvorgang gegebenfalls mit einem Klebstoff oder einer Lotpaste zu fixieren und schliesslich sind die Leiterplatten und die Bauteile durch einen Lötvorgang fest und leitfähig miteinander zu verbinden. Dieser Lötvorgang wird zum einen heute in gängiger Weise mit Wellenlötanlagen ausgeführt, bei denen Lot durch eine oder mehrere, die Leiterplatten von unten berührende Lotwellen auf entsprechende Bereiche aufgebracht wird und so die Teile verlötet werden (Wellenlöten). Zum anderen ist bei mit Lotpaste oder auch Lot-preforms oder Lotdepots aufgebrachten Bauteilen lediglich ein Aufschmelzen des jeweiligen Lotanteils zu bewirken (Reflowlöten). Für eine gute Verlötungsqualität sind beim Löten zudem Flussmittel anzuwenden, die entweder - im Falle der Wellenlötung - vor dem eigentlichen Lötvorgang getrennt aufgebracht werden, oder es enthalten im Falle der Anwendung von Lotpasten, Lot-preforms oder Lotdepots bereits diese sowohl das Lot als auch das Flussmittel. Die Flussmittel dienen dem Lötprozess vor allem insofern, als sie die die Lötung beeinträchtigende Metalloxidschicht auf den Lötpartnern zerstören, eine hohe Fliessfähigkeit des Lotes herstellen sowie eine Oxidation der beteiligten Metalle beim Lötvorgang verhindern. The use of electronic components, which are designed in the form of printed circuit boards with insertable, attachable or surface-mountable devices (SMDs) and finally components to be soldered, is constantly increasing. For the manufacture of these units, suitably prepared circuit boards have to be equipped with the appropriate components, these may have to be fixed with an adhesive or a solder paste in preparation for the soldering process and finally the circuit boards and the components must be firmly and conductively connected to one another by a soldering process. On the one hand, this soldering process is carried out in the usual way with wave soldering systems, in which solder is applied to corresponding areas by one or more soldering waves touching the circuit boards from below and the parts are thus soldered (wave soldering). On the other hand, in the case of components applied with solder paste or solder preforms or solder deposits, only the respective solder portion has to be melted (reflow soldering). To ensure good soldering quality, flux must also be used for soldering, which either - in the case of wave soldering - is applied separately before the actual soldering process, or if solder pastes, solder preforms or solder deposits are used, they already contain both the solder and that Flux. The fluxes serve the soldering process primarily in that they destroy the metal oxide layer affecting the soldering on the soldering partners, produce a high flowability of the solder and prevent oxidation of the metals involved during the soldering process.

Im Falle des Wellenlötens ist es für ein gutes Lötergebnis darüber hinaus günstig, wenn die bestückten und im Aufbau etwas variierenden Leiterplatten mit unterschiedlichem und jeweils angepass-tem Steigungswinkel an der oder den Lötwellen vorbeigeführt werden. Dazu ist aus der DE-PS 3 744 917 eine Lötanlage bekannt, mit der aufgrund der Aufhängung des gesamten Anlagengehäuses samt Transporteinrichtung auf einer Trag-und Schwenkachse über dem Lotbad dies möglich ist. Die Abdichtung zum ruhenden Lotbad wird dabei mit einer in das Lotbad eintauchenden Dichtschürze hergestellt. In the case of wave soldering, it is also favorable for a good soldering result if the printed circuit boards, which are somewhat different in their construction, are guided past the soldering wave or waves with different and respectively adapted pitch angles. For this purpose, a soldering system is known from DE-PS 3 744 917, with which this is possible due to the suspension of the entire system housing together with the transport device on a supporting and swiveling axis above the solder bath. The seal to the resting solder bath is made with a sealing apron immersed in the solder bath.

Nachteilig hierbei ist, dass das gesamte Gewicht der Anlage mit Gehäuse und Transporteinrichtung auf nur einer Achse aufgehängt ist, wodurch eine spezielle, in sich tragende Konstruktion des Gehäuses mit Transporteinrichtung benötigt wird. Die Neukonstruktion sowie auch der Umbau bestehender Anlagen ist daher nach diesem Prinzip mit relativ grossem Aufwand verbunden. The disadvantage here is that the entire weight of the system with the housing and the transport device is suspended on only one axis, as a result of which a special, self-supporting construction of the housing with the transport device is required. The new construction as well as the conversion of existing systems is therefore associated with a relatively large effort according to this principle.

Die Aufgabenstellung vorliegender Erfindung besteht deshalb darin, einen Lötmaschinenaufbau mit veränderbarer Steigung oder Schrägstellung der Leiterplatten beim Lötvorgang anzugeben, der konstruktiv besonders einfach realisierbar ist. The object of the present invention is therefore to specify a soldering machine structure with a variable slope or inclined position of the printed circuit boards during the soldering process, which is particularly simple to construct.

Diese Aufgabenstellung wird gemäss der Erfindung durch eine Lötanlage der eingangs genannten Art mit einem Aufbauprinzip gelöst, das dadurch gekennzeichnet ist, dass ein mittleres Gehäuseteil im Bereich des Lotbades fest positioniert ausgebildet ist, wobei das Lotbad untenseitig daran angeschlossen ist und wobei die Transporteinrichtung mit dem mittleren Gehäuseteil nicht in starrer Verbindung steht, während ein zum mittleren Gehäuseteil zuführendes Gehäuseteil und/oder ein abführendes Gehäuseteil zusammen mit der Transporteinrichtung derart höhenverstellbar ist/sind, dass sich hinsichtlich der mit der Transporteinrichtung bewegten Leiterplatten im Bereich des Lotbades unterschiedliche Steigungswinkel ergeben. This object is achieved according to the invention by a soldering system of the type mentioned at the outset with a construction principle which is characterized in that a central housing part is designed to be firmly positioned in the area of the solder bath, the solder bath being connected to the underside thereof and the transport device being connected to the middle Housing part is not in rigid connection, while a housing part feeding to the middle housing part and / or a discharging housing part together with the transport device is / are height-adjustable such that there are different pitch angles in the area of the solder bath with regard to the printed circuit boards moving with the transport device.

Der erfindungsgemässe Vorschlag stellt ein vorteilhaftes und in der Praxis relativ einfach umsetzbares Aufbauprinzip für Wellenlötanlagen dar. Aufgrund des ruhend ausgebildeten Gehäuseteils im Bereich des Lotbades treten in dem Bereich, in dem ohnehin viele wichtige Teilelemente einer Lötanlage vorhanden sind, im Vergleich zum konventionellen Anlagenaufbau keine wesentlichen Änderungsnotwendigkeiten auf. Andererseits wird durch die bewegbare, insbesondere höhenverstellbare Ausführung des zuführenden und/oder des abführenden Gehäuseteils zusammen mit der Transporteinrichtung eine Steigungsveränderung auf einfache Weise ermöglicht. Erfindungsgemäss wird also der im Lot-bad-Gehäuseteil meist ohnehin vorhandene, räumliche Spielraum der Transporteinrichtung ausgenutzt. The proposal according to the invention represents an advantageous and, in practice, relatively simple to implement construction principle for wave soldering systems. Because of the stationary part of the housing in the area of the solder bath, in the area in which there are already many important sub-elements of a soldering system, there are no significant ones in comparison to the conventional system structure Change needs on. On the other hand, the movable, in particular height-adjustable design of the feeding and / or discharging housing part together with the transport device make it possible to change the incline in a simple manner. According to the invention, the spatial latitude of the transport device, which is usually present anyway in the solder bath housing part, is used.

In einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung wird das zum Lotbad-Gehäuseteil zuführende Gehäuseteil 1c und/oder das abführende Gehäuseteil 1a dazu von einem höhenverstellbaren Tragelement getragen. Prinzipiell sind hierzu selbstverständlich auch andere Halterungen oder Aufhängungen möglich. In an advantageous embodiment of the invention, the housing part 1c leading to the solder bath housing part and / or the discharging housing part 1a is carried by a height-adjustable support element. In principle, of course, other brackets or suspensions are also possible.

Um den Austritt von Lot- und Flussmitteldämpfen auch aus der erfindungsgemässen Lötanlage verhindern zu können, wird auch diese zweckmässigerweise geschlossen ausgebildet. Dies geschieht vorteilhafterweise zwischen den einzelnen, gegeneinander bewegbaren Gehäuseteilen dadurch, dass das erfindungsgemäss entstandene, zum zentralen Gehäuseteil zuführende Gehäuseteil 1a sowie das abführende Gehäuseteil 1c über flexible Verbindungsstücke, insbesondere Faltenbälge, mit dem zentralen Gehäuseteil 1b verbunden sind. In order to also be able to prevent the escape of solder and flux vapors from the soldering system according to the invention, this is also expediently designed to be closed. This advantageously takes place between the individual housing parts which can be moved relative to one another in that the housing part 1a which is produced according to the invention and which leads to the central housing part and the discharging housing part 1c are connected to the central housing part 1b via flexible connecting pieces, in particular bellows.

Schliesslich wird - um die Vorteile einer Verlötung unter Schutzgas zu erhalten - die erfindungsgemässe Lötaniage bevorzugt insgesamt gasdicht ausgebildet und mit einer Schutzgasversorgung ausgestattet. Finally - in order to obtain the advantages of soldering under protective gas - the soldering device according to the invention is preferably designed to be gas-tight overall and equipped with a protective gas supply.

Die Gasdichtheit zwischen Lotbad und Lotbad-Gehäuseteil ist zudem problemlos z.B. durch eine Schraubverbindung mit Dichtungseinlage herzustellen. The gas tightness between the solder bath and the solder bath housing part is also easy, e.g. by means of a screw connection with a sealing insert.

Eine andere vorteilhafte Lösung hierzu besteht darin, dass eine Dichtrinne an der Lotbadwanne vorgesehen wird und am Gehäuseteil (1b) passend dazu ein Dichtrand vorhanden ist, so dass eine dichte, jedoch schnell lösbare Verbindung zwischen Lotbad und zugehörigem Gehäuseteil besteht. Another advantageous solution to this is that a sealing channel is provided on the solder bath tub and a sealing edge is provided on the housing part (1b) to match it, so that there is a tight but quickly releasable connection between the solder bath and the associated housing part.

Anhand der Zeichnung wird die Erfindung nachstehend beispielhaft näher beschrieben. The invention is described in more detail below by way of example with reference to the drawing.

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Die Figur zeigt den für die Erfindung wesentlichen Teil einer Lötanlage, nämlich den das Lotbad umgebenden Teil. The figure shows the part of a soldering system essential for the invention, namely the part surrounding the solder bath.

Die gezeigte, wie auch andere gängige, unter Schutzgas betriebene Wellenlötanlagen für Leiterplatten sind im wesentlichen in einen Einlaufbereich mit Flussmittelauftrag, einen Lötbereich mit Lotwellen 4 und Lotbad 5 sowie einen Auslaufbereich mit Abkühlung der Leiterplatten einteilbar. Alle diese Bereiche sind durch ein einen Tunnel bildendes Gehäuse bzw. Gehäuseteile 1a, 1b, 1c gegen die Umgebung abgeschirmt, wobei im Tunnelinneren durch an das Gehäuse angeschlossene Gaszuleitungen 21, 22, 23 und geeignete Zufuhr eines entsprechenden Gases, z.B. Stickstoff, eine Schutzgasatmosphäre erzeugbar ist. Die Leiterplatten werden von einer im Gehäuse installierten Transporteinrichtung 11, beispielsweise einem umlaufenden, in einer Rinne geführten Gliederband, vom Eingang bis zum Ausgang der Anlage befördert. The shown, as well as other common wave soldering systems for circuit boards operated under protective gas, can essentially be divided into an inlet area with flux application, a soldering area with solder waves 4 and solder bath 5 and an outlet area with cooling of the circuit boards. All of these areas are shielded from the environment by a housing or housing parts 1a, 1b, 1c forming a tunnel, the inside of the tunnel being connected by gas supply lines 21, 22, 23 connected to the housing and a suitable supply of a corresponding gas, e.g. Nitrogen, a protective gas atmosphere can be generated. The printed circuit boards are conveyed from the entrance to the exit of the system by a transport device 11 installed in the housing, for example a revolving link belt guided in a trough.

In der Figur ist insbesondere der im Bereich des Lotbades 5 liegende Abschnitt einer Lötanlage gezeigt. Der Teil 1b des Gehäuses der Lötanlage, der sich oberhalb des Lotbades 5 befindet, ist unbeweglich ausgebildet, d.h. - im gezeigten Fall - dass er auf einer starren Standkonstruktion mit unveränderbaren Standbeinen 6, 7 auf dem Boden steht. In the figure, the section of a soldering system lying in the area of the solder bath 5 is shown in particular. The part 1b of the housing of the soldering system, which is located above the solder bath 5, is designed to be immobile, i.e. - In the case shown - that it stands on a rigid stand construction with unchangeable legs 6, 7 on the floor.

Das Lotbad ruht auf einer unter der starren Standkonstruktion 6, 7 plazierten Hebebühne 8, wobei das Lotbad über Schraubverbindungen 12 und eine nicht sichtbare Dichtung gasdicht mit dem Gehäuseteil 1b verbunden ist. Nach dem Lösen der Schraubverbindungen 12 zwischen dem Gehäuseteil 1b und Lotbad 5 kann das Lotbad und die darin installierten Einrichtungen abgesenkt und problemlos Manipulationen oder gegebenenfalls notwendige Reparaturen dort vorgenommen werden. Im Betrieb der Lötanlage bleiben jedoch das Gehäuseteil 1b und das Lotbad 5 in unveränderter Position und gasdicht miteinander verbunden. The solder bath rests on a lifting platform 8 placed under the rigid stand construction 6, 7, the solder bath being connected gas-tight to the housing part 1b via screw connections 12 and an invisible seal. After loosening the screw connections 12 between the housing part 1b and the solder bath 5, the solder bath and the devices installed therein can be lowered and manipulations or any necessary repairs can be carried out there without any problems. When the soldering system is in operation, however, the housing part 1b and the solder bath 5 remain connected to one another in an unchanged position and in a gas-tight manner.

Mit dem Gehäuseteil 1b sind über Faltenbälge 14, 15 die Gehäuseteile 1a und 1c verbunden. Die Transporteinrichtung 11 durchläuft alle gezeigten Gehäuseteile, wobei diese jedoch nur in den Gehäuseteilen 1a und 1c fest gelagert ist, während sie das Gehäuseteil 1b beispielsweise frei hängend durchläuft. Die Gehäuseteile 1a und 1c werden ihrerseits von Trägern 9, 10 getragen und in bezug zum Gehäuseteil 1b in geeigneter Höhe gehalten. The housing parts 1a and 1c are connected to the housing part 1b via bellows 14, 15. The transport device 11 runs through all the housing parts shown, but this is only fixedly mounted in the housing parts 1a and 1c, while it runs through the housing part 1b, for example, hanging freely. The housing parts 1a and 1c are in turn carried by carriers 9, 10 and held at a suitable height in relation to the housing part 1b.

Zur Veränderung des Steigungswinkels der Leiterplatten gegenüber den Lotwellen ist im gezeigten Fall der Träger 10 beispielsweise durch eine Spindeleinrichtung 25 höhenverstellbar ausgebildet. Dadurch kann das Gehäuseteil 1c in seiner Höhe verändert und somit die Leiterplatten in ihrem durch die Transporteinrichtung 11 festgelegten Steigungswinkel varriert werden. Auf diese Weise sind, aufgrund der freien Beweglichkeit der Transporteinrichtung 11 im Gehäuse 1b, problemlos alle für das Wellenlöten von Leiterplatten erforderlichen Steigungswinkel einstellbar, wobei es sich bevorzugt um Steigungswinkel im Bereich von 2 bis 15° handelt. Für eine weiterreichende Flexibilität kann auch der zweite, das Gehäuseteil 1a tragende Träger 9 höhenverstellbar vorgesehen werden. In order to change the pitch angle of the printed circuit boards with respect to the solder waves, the support 10 is designed to be height-adjustable, for example by means of a spindle device 25. As a result, the height of the housing part 1c can be changed and thus the printed circuit boards can be varied in their pitch angle determined by the transport device 11. In this way, due to the free mobility of the transport device 11 in the housing 1b, all pitch angles required for the wave soldering of printed circuit boards can be set without problems, which are preferably pitch angles in the range from 2 to 15 °. For greater flexibility, the second support 9, which carries the housing part 1a, can also be provided such that it can be adjusted in height.

Mit dem erfindungsgemässen Anlagenaufbauprin-zip wird auf vergleichsweise einfachem Weg eine hinsichtlich der Steigungswinkels der Leiterplatten variable Lötanlage zur Verfügung gestellt, die auch weitergehenden Anforderungen, wie Dichtigkeit zur Ausbildung einer Schutzbegasung, problemlos erfüllt. With the system construction principle according to the invention, a soldering system which is variable with regard to the pitch angle of the printed circuit boards is provided in a comparatively simple way and also easily fulfills further requirements, such as tightness for forming protective gas.

Claims

1. Soldering system for soldering printed circuit boards according to the wave soldering principle, with a housing (1a, 1b, 1c) comprising a supply, a middle and a discharge housing part and a transport device (11) with which the circuit boards pass through the housing and a soldering station arranged therein can be transported with one or more solder waves (4) and an associated solder bath, the transport past the solder waves being able to be carried out with a variable pitch, characterized in that the central housing part (1b) is firmly positioned in the area of the solder bath (5) and the solder bath is connected to it on the underside, the transport device (11) not being rigidly connected to the middle housing part (1b), while the housing part (1a) leading to the middle housing part (1b) and / or the discharging housing part (1c) together with the transport device (11) is or are height-adjustable in such a way that I the PCBs moved with the transport device (11) in the area of the solder bath result in different pitch angles.

2. Soldering system according to claim 1, characterized in that the laxative housing part (1c) and / or the feeding housing part (1a) is constructed on a height-adjustable support element (10, 9).

3. Soldering system according to one of claims 1 to 2, characterized in that the supplying housing part (1a) and the discharging housing part (1c) via flexible connecting pieces (14, 15), e.g. Bellows, with the firmly positioned middle solder bath housing part (1b) is connected.

4. Soldering system according to one of claims 1 to 3, characterized in that the housing is gas-tight and is equipped with a protective gas supply.

5. Soldering system according to one of claims 1 to 4, characterized in that a screw connection (12) with a seal between the solder bath and the middle housing part is present.

6. Soldering system according to one of claims 1 to 4, characterized in that a sealing groove is provided on the solder bath and a sealing edge is provided on the middle housing part (1b), so that a tight but quickly releasable connection between the solder bath and the associated middle housing part (1b) exists.

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