DE102004004279A1

DE102004004279A1 - Vorrichtung und Verfahren zum korrektiven Löten

Info

Publication number: DE102004004279A1
Application number: DE102004004279A
Authority: DE
Inventors: Johannes Coleta Maria Van Den Broek; Lambertus Petrus Christinus Willemen; Gerardus Johannes Adrianus Maria Diepstraten
Original assignee: Vitronics Soltec BV
Current assignee: Vitronics Soltec BV
Priority date: 2003-01-29
Filing date: 2004-01-28
Publication date: 2004-08-12
Also published as: NL1022515C2; GB2397791B; US7159754B2; GB0401834D0; GB2397791A; US20040200880A1

Abstract

Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zum Löten eines verschiedene Lötverbindungen aufweisenden Gegenstands, welches Verfahren die nachfolgenden Schritte umfaßt: das maschinelle Löten von wenigstens einem Teil der gelöteten Verbindungen; die visuelle Beurteilung der gelöteten Verbindungen und das korrektive Löten der visuell beurteilten Lötverbindungen, die nicht den gestellten Qualitätsanforderungen entsprechen, wobei die visuelle Beurteilung mittels einer Videokamera und eines mit der Videokamera verbundenen Rechners erfolgt, in dem die Beurteilungskriterien für die Lötverbindungen gespeichert sind. DOLLAR A Die Erfindung betrifft ebenfalls eine Vorrichtung zur Durchführung eines solchen Verfahrens.

Description

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zum Löten eines verschiedene Lötverbindungen aufweisenden Gegenstands, welches Verfahren die nachfolgenden Schritte umfaßt:
Das maschinelle Löten von wenigstens einem Teil der gelöteten Verbindungen; die visuelle Beurteilung der gelöteten Verbindungen; und das korrektive Löten der visuell beurteilten Lötverbindungen, die nicht den gestellten Qualitätsanforderungen entsprechen.
Ein solches Verfahren ist allgemein bekannt. Nach diesen bekannten Verfahren werden die gelöteten Gegenstände von Personen visuell überprüft, und wenn die die Überprüfung vornehmende Person festgestellt hat, daß eine oder mehrere solcher Lötverbindungen nicht den gestellten Anforderungen entsprechen, wird die betreffende Lötverbindung von Hand, zum Beispiel mit einem Lötkolben neu verlötet.
Es dürfte offensichtlich sein, daß ein solches Verfahren viel menschlichen Arbeitsaufwand erfordert, wobei es schwierig ist, die gestellten Qualitätskriterien zu einzuhalten, zumal die visuelle Überprüfung der Qualität der Lötverbindungen Fachkönnen erfordert.
Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist die Schaffung eines solchen Verfahrens, bei dem der humane Beurteilungsfaktor weitestgehend ausgeschaltet wird, und wobei möglichst wenig menschlicher Arbeitsaufwand eingesetzt wird.
Diese Aufgabe wird dadurch erreicht, daß die visuelle Beurteilung mittels einer Videokamera und eines mit der Videokamera verbundenen Rechners erfolgt, in dem die Beurteilungskriterien für die Lötverbindungen gespeichert sind.
Diese Maßnahmen führen dazu, daß die Beurteilungskriterien im Speicher des Rechners festgelegt. sind, so daß sie reproduzierfähig sind. Dabei wird der humane Beurteilungsfaktor weitestgehend ausgeschaltet.
Die Aufgabe der Erfindung wird ebenfalls von einer Vorrichtung zum Löten vorschiedene Lötverbindungen umfassender Gegenstände gelöst, welche Vorrichtung eine Transportvorrichtung zur Zufuhr der zu verlötenden Gegenstände und zur Abfuhr der gelöteten Gegenstände umfaßt, eine Lötvorrichtung zum Löten der zu verlötenden Gegenstände, die durch eine Videokamera zur Aufnahme von wenigstens einem Bild von wenigstens einem Teil der von der Lötvorrichtung gemachten Lötverbindungen und durch einen mit der Videokamera verbundenen Rechner zum Empfang der von der Videokamera stammenden, die von der Videokamera erfaßten Bilder darstellenden Signale gekennzeichnet ist, womit der Rechner dazu ausgelegt ist, die Signale mit Signalen zu vergleichen, die für korrekte Lötverbindungen repräsentativ sind.
Die obigen Maßnahmen schalten die Variation in der humanen Beurteilung aus. Trotzdem wird die Korrektivverlötung von Hand ausgeführt werden müssen.
Dies erfordert selbstverständlich auch einen erheblichen Arbeitsaufwand, während das Ergebnis außerdem stark von der Art und Weise abhängig ist, in der der korrektive Lötvorgang durchgeführt wird.
Eine weitere Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist die Schaffung eines Verfahrens und einer Vorrichtung, wobei auch die Qualität des korrektiven Lötvorgangs möglichst wenig Variationen unterliegt.
Diese Aufgabe wird von einem Verfahren gelöst, bei dem das korrektive Löten der Lötverbindungen, die nicht den gestellten Anforderungen genügen, automatisch mit Ansteuerung seitens des Rechners erfolgt.
Diese Aufgabe wird ebenfalls von einer solchen Vorrichtung gelöst, die mit einer korrektiven Lötvorrichtung zum korrektiven Löten von Lötverbindungen versehen ist, von denen festgestellt worden ist, daß sie nicht den im Rechner gespeicherten Kriterien genügen.
Vorzugsweise wird für die Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens und für die erfindungsgemäße Vorrichtung eine Vorrichtung verwendet, die Gegenstand der niederländischen Patentanmeldung mit der Nummer 1017843 ist.
Vorzugsweise ist die erfindungsgemäße Vorrichtung zum Löten von Platinen geeignet. Platinen stellen ja den Großteil der einem Lötverfahren zu unterziehenden Gegenstände dar.
Andere attraktive bevorzugte Ausführungsformen gehen aus den Unteransprüchen hervor.
Nunmehr wird die vorliegende Erfindung an Hand der beiliegenden Zeichnungen erläutert, in denen darstellen:
1: eine perspektivische, schematische Ansicht einer erfindungsgemäßen Vorrichtung, die vorzugsweise bei der Ausführung des erfindungsgemäßen Verfahrens eingesetzt wird;
2: eine waagerechte, Schnittansicht der in 2 dargestellten Vorrichtung; und
3: eine schematische, perspektivische Detailansicht des Transportsystems der erfindungsgemäßen Vorrichtung.
In 1 ist eine insgesamt mit 1 bezeichnete Lötmaschine dargestellt. Die Lötmaschine umfaßt einen schematisch dargestellten Rahmen 2, auf dem das Gehäuse 3 befestigt ist, wie auch die verschiedenen zu der Lötmaschine gehörenden Komponenten.
So umfaßt die Maschine, die in 1 dargestellt ist, zwei Lötvorrichtungen, 4,5 und zwar vorzugsweise der Gattung, die in der niederländischen Ratentanmeldung 1017843 beschrieben ist. Diese Lötvorrichtungen sind insbesondere geeignet für das sogenannte selektive Löten, das heißt, daß nur an den Stellen gelötet wird, an denen eine tatsächliche Lötverbindung hergestellt werden muß.
Es ist allerdings ebenfalls möglich, wenigstens eine dieser in der erfindungsgemäben Maschine angewandten Lötvorrichtungen 4, 5 durch eine allgemein bekannte Wellenlötmaschine zu ersetzen, die dazu eingerichtet ist, den zu lötenden Gegenstand über dessen gesamte Fläche hinweg zu verlöten. In der Vorrichtung ist weiter eine Kamera 6 vorgesehen sowie eine Transportvorrichtung für die Zu- und Abfuhr der zu verlötenden bzw. der verlöteten Gegenstände.
Weiter umfaßt die Vorrichtung eine Hantiervorrichtung, die zum Beispiel als Roboter 8 ausgeführt sein kann. An der Außenseite der Maschine ist weiter ein Rechner 9 mit Bildschirmgerät 10 und Tastatur 11 vorgesehen.
Die Hantiervorrichtung 8 ist in der 3 mehr im Detail dargestellt. Daraus geht hervor, daß das Robotersystem 2 sich in der Längsrichtung der Maschine erstreckende Trageschienen umfaßt, von denen nur eine, mit dem Bezugszeichen 12, dargestellt ist. Längs dieser Schienen sind zwei sich in der Querrichtung der Maschine erstreckende Querschienen 13,14 angebracht, die in der Längsrichtung an den Trageschienen 12 entlang bewegbar sind.
Der Wagen 15 ist mit einer Trägerplatte 16 verbunden, die mittels eines nicht in der Zeichnung dargestellten linearen Verstellungselements mit einer an sich vorwiegend in der Senkrechten sich erstreckenden Konstruktion 17 verbunden ist. Diese Konstruktion 17 ist somit in senkrechten Richtungen bewegbar relativ zu dem senkrechten Arm 16.
An der Unterseite ist die Konstruktion 17 gelenkig verbunden mit einer Trägerplatte 18, an der eine Trägerkonstruktion 19 verbunden ist. Mittels eines linearen Betätigungsorgans 20 kann die Trägerplatte 18 zusammen mit der Trägerkonstruktion 19 um die waagerechte Achse gekippt werden.
weiter ist der Trägerrahmen 19 um eine waagerechte Achse relativ zu der Konstruktion 17 hantierbar als Folge der Wirkung eines Elektromotors 21. Weiter zeigt 3 die Kamera 6 mehr im Detail. Die Kamera 6 ist in einem Gehäuse 25 untergebracht, während das Gehäuse an seiner Oberseite von einem beweglichen Deckel 26 verschlossen werden kann. Dieser Deckel ist im Zusammenhang mit der ziemlich verunreinigten Umgebung als Folge von Lötspritzern, Fluxspritzern und dergleichen von Bedeutung.
Unterhalb der Transportvorrichtung sind der Reihe nach die Vorbehandlungsvorrichtungen angebracht, und zwar ein Fluxer 32, und zwei Vorerhitzungsvorrichtungen 33, 34. Die Position 35 ist die Position, von der aus die gelöteten Gegenstände weiter befördert werden.
Nachstehend wird die Wirkung der erfindungsgemäßen Vorrichtung beschrieben. Der Lötbehandlung zu unterziehende Gegenstände, wie Platinen 27 werden auf der Transportvorrichtung 7 angeführt. Von der Transportvorrichtung 7 werden sie von der Hantiervorrichtung 8 aufgehoben und anschließend auf den Fluxer 31 gestellt, wo sie an ihrer gelöteten Seite mit Flux versehen werden. Vorzugsweise wird dabei eine Spritzvorrichtung der Art eines Tintenstrahlers verwendet.
Danach wird der zu verlötende Gegenstand auf eine Vorerhitzungsvorrichtung 33 oder 34 gestellt, um erhitzt zu werden, und wird danach gemäß den Pfeilen 28 bis über der Lötvorrichtung 5 geführt.
Dazu wird angemerkt, daß in dem vorliegenden Fall nur eine einzige Lötvorrichtung vorliegt, die sowohl für die normale verlötung als auch für die korrektive verlötung verwendet wird, gebildet wird von einer Vorrichtung zum selektiven Löten, damit nämlich nur beim korrektiven Löten die Lötverbindungen erreicht werden, die bei der vorhergehenden Qualitätsüberprüfung sich als unzureichend herausgestellt haben. Nachdem der verlötende Gegenstand dem Lötvorgang bei der Lötvorrichtung 5 unterzogen worden ist, wird der Gegenstand bis über der Kamera 6 geführt. Dabei macht die Kamera eine Aufnahme der gesamten gelöteten Fläche, wobei das somit erfaßte Bild in elektronischer Form dem Rechner 9 übermittelt wird.
In dem Rechner 9 wird das Bild, oder wenn mehrere Aufnahmen gemacht worden sind, werden die Bilder einem Kriterienvergleich unterzogen, aus dem hervorgehen soll, ob eine Reihe, häufig die kritischsten, von Lötverbindungen den gestellten Anforderungen entsprechen. Wenn der Rechner feststellt, daß die Lötverbindungen den gestellten Qualitätsnormen genügen, so nimmt die Hantiervorrichtung den gelöteten Gegenstand 27 auf und stellt ihn wieder auf die Transportvorrichtung 7.
Wenn dagegen die Lötverbindungen nicht den gestellten Anforderungen genügen, wird erneut ein Lötvorgang durchgeführt. Dabei kann dieselbe Lötvorrichtung verwendet werden, wie beim vorliegenden Ausführungsbeispiel, es kann aber auch eine andere Lötvorrichtung verwendet werden. Es dürfte klar sein, daß für das korrektive Löten vorzugsweise eine Vorrichtung zum selektiven Löten verwendet wird, wie sie in der niederländischen Patentanmeldung Nummer 1017843 beschrieben ist. Denn damit ist es bekanntlich möglich, nur einen Teil der Lötverbindungen zu löten.
Dabei wird keineswegs ausgeschlossen, daß es zum Beispiel möglich ist, eine Wellenlötmaschine zum korrektiven Löten einzusetzen. Dabei ergibt sich allerdings das Problem, daß der gesamte zu verlötende Gegenstand erneut gelötet wird, wodurch möglicherweise neue Lötverbindungen entstehen, die nicht den gestellten Qualitätsanforderungen genügen.
Beim vorliegenden Ausführungsbeispiel handelt es sich um eine einzelne Lötvorrichtung, die zum normalen Löten und zum korrektiven Löten verwendet wird. Es ist jedoch ebenfalls möglich, jeweils eine gesonderte Vorrichtung zum normalen Löten und zum korrektiven Löten zu verwenden. Dabei kann zum normalen Löten zum Beispiel eine wellenlötmaschine und zum korrektiven Löten eine Vorrichtung zum selektiven Löten verwendet werden.
Die Vorrichtung zum selektiven Löten bietet weiter die Möglichkeit, Platten, die selbstverständlich den betreffenden zu verlötenden Stellen angepaßt sind, den Lötverbindungen anzupassen, die korrektiv verlötet werden müssen. Es ist ja möglich, daß in einer ersten Situation eine erste Lötverbindung nicht den gestellten Qualitätsanforderungen entspricht und bei einem folgendem Lötvorgang eine andere Verbindung nicht den gestellten Qualitätsanforderungen genügt. Durch Austausch der betreffenden Platten ist es möglich eine Wahl hinsichtlich der neu zu verlötenden Verbindungen zu treffen.
Man kann jedoch auch von der Situation ausgehen, in der eine beschränkte Anzahl von Lötverbindungen zu potentiellen Fehlern führen kann. Es ist dann klug, eine Platte zu verwenden, die dazu ausgelegt ist, jede dieser schwierigen Lötverbindungen neu zu verlöten.
Weiter liegt bei der vorstehenden Ausführungsform eine einzige Hantierungsvorrichtung in Form einer Roboterkonstruktion vor. Es wird klar sein, daß dafür zahllose Konstruktionen verwendet werden können, wie andere roboterartige Konstruktionen oder ganz andere Konstruktionen.

Claims

Verfahren zum Löten eines verschiedene Lötverbindungen aufweisenden Gegenstands, welches Verfahren die nachfolgenden Schritte umfaßt: – Das maschinelle Löten von wenigstens einem Teil der gelöteten Verbindungen; – die visuelle Beurteilung der gelöteten Verbindungen; – und das korrektive Löten der visuell beurteilten Lötverbindungen, die nicht den gestellten Qualitätsanforderungen entsprechen. dadurch gekennzeichnet, daß die visuelle Beurteilung mittels einer Videokamera und eines mit der Videokamera verbundenen Rechners erfolgt, in dem die Beurteilungskriterien für die Lötverbindungen gespeichert sind.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das korrektive Löten der Lötverbindungen, die nicht den gestellten Anforderungen entsprechen, automatisch erfolgt unter Ansteuerung durch den Rechner.
Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß das korrektive Löten mit denselben Lötmitteln wie das maschinelle Löten erfolgt.
Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß das Löten in einer Vorrichtung erfolgt, die Gegenstand der niederländischen Patentanmeldung nr. 1017843 ist.
Verfahren nach einem der vorigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Transport mittels eines Roboters erfolgt.
Verfahren nach einem der vorigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Vorrichtung zum Löten von Platinen geeignet ist.
Vorrichtung zum Löten von verschiedene Lötverbindungen umfassenden Gegenständen, welche umfaßt: – eine Transportvorrichtung für die Zufuhr zu lötender Gegenstände und für die Abfuhr der gelöteten Gegenstände; und – eine Lötvorrichtung zum Löten der zu lötenden Gegenstände, gekennzeichnet durch: – eine Videokamera zur Aufnahme von wenigstens einem Bild von wenigstens einem Teil der von der Lötvorrichtung gemachten Lötverbindungen; – einen mit der Videokamera verbundenen Rechner zum Empfang der von der Videokamera stammenden, die von der Videokamera erfaßten Bilder darstellenden Signale, womit der Rechner dazu ausgelegt ist, die Signale mit Signalen zu vergleichen, die für korrekte Lötverbindungen repräsentativ sind.
Vorrichtung nach Anspruch 7, gekennzeichnet durch eine korrektive Lötvorrichtung zum korrektiven Löten von Lötverbindungen, von denen festgestellt worden ist, daß sie nicht den im Rechner gespeicherten Kriterien entsprechen.
Vorrichtung nach Anspruch 7 oder 8, dadurch gekennzeichnet, daß die korrektive Lötvorrichtung dazu ausgelegt ist, nur diejenigen Lötverbindungen korrektiv zu löten, von denen festgestellt worden ist, daß sie nicht den gestellten Kriterien entsprechen.
Vorrichtung nach Anspruch 7, 8 oder 9, dadurch gekennzeichnet, daß die korrektive Lötvorrichtung von der Lötvorrichtung gebildet wird.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 7-10, dadurch gekennzeichnet, daß die Vorrichtung eine Hantiervorrichtung umfaßt, um unter Ansteuerung durch den Rechner: – die zu lötenden Gegenstände von der Transportvorrichtung zu der Lötvorrichtung zu bewegen; – die gelöteten Gegenstände von der. Lötvorrichtung bis in den Aufnahmebereich der Videokamera. zu bewegen; – die gelöteten Gegenstände aus dem Aufnahmebereich der Videokamera zu der Transportvorrichtung zu bewegen; und – die gelöteten Gegenstände von der Videokamera zu der korrektiven Lötvorrichtung und wieder zurück zu bewegen, wenn das erfaßte Bild dazu Anlaß bieten sollte.
Vorrichtung nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß die Hantiervorrichtung von einem Roboter gebildet wird, der vorn Rechner gesteuert wird.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 7-12, dadurch gekennzeichnet, daß die Vorrichtung zum Hantieren von Platinen geeigt ist.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 7-13, dadurch gekennzeichnet, daß die korrektive Lötvorrichtung dazu ausgelegt ist, unter der Ansteuerung durch den Rechner. lediglich eine einzelne oder eine Gruppe von Lötverbindungen zu löten.
Vorrichtung nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, daß die korrektive Lötvorrichtung von einer in der niederländischen Patentanmeldung Nr. 1017843 beschriebenen Lötvorrichtung gebildet wird.
Vorrichtung nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, daß die Hantiervorrichtung dazu geeignet ist, unter der Ansteuerung durch den Rechner Abdeckplatten auszutauschen.