DE102005018539B4 - Tool for performing a heat treatment - Google Patents
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Abstract
Werkzeug (01) zur Durchführung einer Wärmebehandlung, insbesondere zum Löten oder Schweißen, an einem flächigen Werkstück (02), dadurch gekennzeichnet, dass das Werkzeug (01) eine Bearbeitungszone aufweist, die flächig am Werkstück (02) zur Anlage bringbar ist, wobei in der Bearbeitungszone zumindest ein Heizelement (12, 13) vorgesehen ist, mit dem das Werkstück (02) in zumindest einer Heizzone (10, 11) bei Durchführung der Wärmebehandlung beheizt werden kann.Tool (01) for implementation a heat treatment, especially for soldering or welding, on a plane workpiece (02), characterized in that the tool (01) is a processing zone has, the area on the workpiece (02) can be brought to the plant, wherein in the processing zone at least one Heating element (12, 13) is provided, with which the workpiece (02) in at least one heating zone (10, 11) can be heated when performing the heat treatment.
Description
Die Erfindung betrifft ein Werkzeug zur Durchführung einer Wärmebehandlung an einem flächigen Werkstück.The The invention relates to a tool for carrying out a heat treatment on a plane Workpiece.
Gattungsgemäße Werkzeuge werden insbesondere zum Löten oder Schweißen eingesetzt. Zur Belötung von Leiterplatten ist es beispielsweise bekannt, Tunnelöfen einzusetzen, durch die die mit Bauteilen und Lot bestückten Leiterplatten hindurchgefahren werden. Diese Lötöfen haben jedoch den Nachteil, dass die Größe der belötbaren Bauteile durch die lichte Weite der Ofenöffnung begrenzt wird. Außerdem erfordern Lötöfen sehr große Investitionen, so dass sie nur in der Großserienfertigung eingesetzt werden. Außerdem sind Lötwerkzeuge, beispielsweise Lötkolben oder Laserlötanlagen, bekannt, mit denen die Lötstellen auf einem Werkstück einzeln verlötet werden können. Diese Art von Werkzeugen hat den Nachteil, dass die Herstellung der Lötverbindungen sehr langsam erfolgt und damit ebenfalls kostenintensiv ist.Generic tools especially for soldering or welding used. To the soldering PCBs, for example, it is known to use tunnel ovens, passed through the printed circuit boards equipped with components and solder become. These brazing furnaces have However, the disadvantage that the size of the solderable components the clear width of the oven opening is limited. Furthermore require soldering ovens very much size Investment, so they only used in mass production become. Furthermore are soldering tools, for example, soldering iron or laser soldering machines, known with which the solder joints individually on a workpiece soldered can be. This type of tools has the disadvantage that the production the solder joints is very slow and therefore also costly.
Ausgehend von diesem Stand der Technik ist es deshalb Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein neues Werkzeug zur Durchführung von Wärmebehandlungen, insbesondere zum Löten oder Schweißen, an flächigen Werkstücken vorzuschlagen.outgoing From this prior art, it is therefore an object of the present Invention, a new tool for performing heat treatments, in particular for soldering or welding, on flat workpieces propose.
Diese Aufgabe wird durch ein Werkzeug nach der Lehre des Anspruchs 1 gelöst.These Task is solved by a tool according to the teaching of claim 1.
Vorteilhafte Ausführungsformen der Erfindung sind Gegenstand der Unteransprüche.advantageous embodiments The invention are the subject of the dependent claims.
Das erfindungsgemäße Werkzeug beruht auf dem Grundgedanken, dass es in einer Bearbeitungszone flächig an dem flächigen Werkstück, beispielsweise einer Leiterfolie, zur Anlage kommt, wobei in der Bearbeitungszone zumindest ein Heizelement am Werkzeug vorgesehen ist, mit dem das Werkstück beheizt werden kann. Abhängig von der Größe der Heizzone kann auf diese Weise eine Vielzahl von Bauteilen gleichzeitig auf dem Werkstück verlötet oder verschweißt werden. Die Größe der Bearbeitungszone ist dabei nur durch die Größe des Werkzeugs selbst begrenzt und kann somit im Grundsatz beliebig angepasst werden. Auf welcher Seite des Werkstücks das Werkzeug dabei flächig zur Anlage kommt, ist grundsätzlich beliebig.The inventive tool based on the idea that it is in a processing zone flat on the plane Workpiece, For example, a conductor foil, comes to rest, in the Processing zone provided at least one heating element on the tool is with which the workpiece can be heated. Dependent the size of the heating zone In this way, a variety of components can be used simultaneously soldered to the workpiece or welded become. The size of the processing zone is only by the size of the tool itself limited and can therefore be adjusted in principle as desired. On which side of the workpiece the tool thereby flat to Plant comes is basically any.
Um eine möglichst homogene Temperaturverteilung in der Bearbeitungszone zu erhalten, ist es vielfach vorteilhaft, wenn das Heizelement in zumindest zwei Bereichen der Bearbeitungszone mit jeweils unterschiedlichen Heizleistungen betrieben werden kann. Dies kann beispielsweise durch jeweils unterschiedliche Querschnitte der in Reihe geschalteten Heizelemente geschehen, da die Heizelemente mit kleinerem Querschnitt bei gleichem Stromdurchfluss stärker aufgeheizt werden.Around one possible to obtain homogeneous temperature distribution in the processing zone, It is often advantageous if the heating element in at least two Areas of the processing zone, each with different heat outputs can be operated. This can be done, for example, by different ones Cross sections of the series-connected heating elements happen because the heating elements with a smaller cross-section with the same flow of electricity stronger be heated.
Insbesondere zur angepassten Erwärmung des Randes der Bearbeitungszone ist diese Art der Beheizung mit jeweils unterschiedlichen Heizleistungen sinnvoll, da die Wärme am Rand der Bearbeitungszone stärker abfließt. Um diese stärkere Kühlung der Bearbeitungszone am Rand auszugleichen, kann das Heizelement am Rand der Bearbeitungszone mit höherer Heizleistung betrieben werden als im Zentrum der Bearbeitungszone.Especially for adapted heating of the Edge of the processing zone is this type of heating with each different heating benefits, as the heat at the edge the processing zone stronger flows. To get this stronger cooling To compensate for the processing zone on the edge, the heating element operated at the edge of the processing zone with higher heating power be considered in the center of the processing zone.
Nach einer bevorzugten Ausführungsform sind in der Bearbeitungszone, in der das Werkstück flächig auf dem Werkzeug anliegt, zumindest zwei Heizelemente vorgesehen. Damit ist es möglich, dass das Werkstück in getrennten Heizzonen beheizt werden kann. Insbesondere bei großflächigen Werkstücken mit nur wenigen Lötpunkten ist diese Ausführungsform von großem Vorteil, da die notwendige Lötenergie sehr zielgenau ins Werkstück eingebracht werden kann, wohingegen weite Teile des Werkstücks keiner Wärmebelastung ausgesetzt sind. Insbesondere bei großflächigen Leiterfolien erweist sich dies als Vorteil, da bei Leiterfolien die große Gefahr besteht, dass sie bei großflächiger Erhitzung Falten werfen.To a preferred embodiment in the processing zone, in which the workpiece rests flat on the tool, provided at least two heating elements. With that it is possible that the workpiece can be heated in separate heating zones. Especially with large workpieces with only a few solder points is this embodiment of great Advantage, because the necessary soldering energy very accurately into the workpiece can be introduced, whereas far parts of the workpiece none heat stress are exposed. Especially with large-area conductor films proves this is an advantage because there is a high risk of that when heated over a large area Throw wrinkles.
Die unterschiedlichen Heizelemente sollten dabei vorzugsweise unabhängig voneinander beheizbar, insbesondere unabhängig voneinander abschaltbar und/oder temperatursteuerbar und/oder temperaturregelbar, sein. Auf diese Weise können beim Belöten oder Verschweißen in den verschiedenen Heizzonen unterschiedliche Heizzustände realisiert werden, die dann jeweils auf den dort gewünschten Befestigungseffekt abgestimmt sind. Insbesondere können in den unterschiedlichen Heizzonen verschiedene Temperaturprofile abgefahren werden, die spezifisch auf die entsprechenden Prozesserfordernisse abgestimmt sind.The different heating elements should preferably be independent of each other heated, in particular independently disconnectable from each other and / or temperature controllable and / or temperaturregelbar, be. This way you can Belöten or welding realized in the different heating zones different heating conditions which are then each on the desired attachment effect there are coordinated. In particular, you can Different temperature profiles in the different heating zones which are specific to the respective process requirements are coordinated.
Insbesondere beim Löten hängt das Bearbeitungsergebnis sehr stark von der Einhaltung vorgegebener Prozessparameter, insbesondere vorgegebener Temperaturgrenzen, ab. Um diese Prozessparameter zuverlässig einstellen und/oder dokumentieren zu können, kann am Werkzeug zumindest ein Sensorelement vorgesehen sein, mit dem die Temperatur in der Heizzone mittelbar oder unmittelbar messbar ist.Especially when soldering that depends Processing result very much of the compliance of predetermined Process parameters, in particular predetermined temperature limits, from. To make these process parameters reliable can set and / or document at least one tool Sensor element may be provided, with which the temperature in the heating zone is measurable directly or indirectly.
Mit Hilfe eines solchen Temperatursensors kann gemeinsam mit einem zugeordneten Heizelement eine Temperatursteuerstrecke und/oder ein Temperaturregelkreis aufgebaut werden, so dass während des Bearbei tungsprozesses die Temperatur in der Heizzone gesteuert oder geregelt werden kann.With the help of such a temperature sensor, together with an associated heating element, a temperature control distance and / or a Temperature control circuit can be constructed so that during the machining process, the temperature can be controlled or regulated in the heating zone.
Für die Ausbildung des Sensorelements gibt es zwei bevorzugte Messtypen. Der erste Messtyp von Sensorelementen ist dabei dazu geeignet, die Durchschnittstemperatur in der Heizzone zu messen. Alternativ bzw. additiv dazu können Sensorelemente eingesetzt werden, mit denen die Temperatur in einer im Wesentlichen punktförmigen Messzone (Hotspot) innerhalb der Bearbeitungszone messbar ist. Abhängig von der geforderten Messgenauigkeit können durch kombinierte Verwendung der verschiedenen Messtypen an Sensorelementen die aufgebrachten Bearbeitungstemperaturen beliebig genau gemessen und überprüft werden.For training There are two preferred types of measurement of the sensor element. The first Measurement type of sensor elements is suitable, the average temperature to measure in the heating zone. Alternatively or in addition thereto, sensor elements can be used are used to measure the temperature in a substantially punctiform measuring zone (Hotspot) within the processing zone is measurable. Depending on the required measurement accuracy can be achieved by combined use the different measurement types on sensor elements the applied processing temperatures be measured and checked as accurately as possible.
In welcher Art das Heizelement konstruktiv ausgebildet ist, ist grundsätzlich beliebig. Nach einer bevorzugten Ausführungsform wird das Werkzeug aus einer Leiterfolie hergestellt, auf deren Ober- und/oder Unterseite zumindest ein Heizelement und/oder zumindest ein Temperatursensorelement vorgesehen ist. Die Heizelemente und/oder Temperatursensorelemente können auf solchen Leiterfolien mit bekannten Fertigungstechnologien, insbesondere durch photolithographische Ätzung, von einer auf einer Trägerfolie angeordneten Kupferschicht sehr einfach und kostengünstig, insbesondere auch bei kleinen Losgrößen, hergestellt werden. Der überragende Vorteil von Leiterfolien als Wärmebehandlungswerkzeugen, insbesondere beim Löten von Bauteilen, liegt in ihrer sehr geringen Wärmespeicherkapazität. D.h. die Heizelemente auf einer Leiterfolie können durch An- und Abschaltung einer elektrischen Beheizung mit steilen Temperaturgradienten aufgeheizt und wieder abgekühlt werden. Dies ist insbesondere beim Löten von mit Lötpaste bestückten SMD-Bauteilen von großer Bedeutung, da die pastösen Anteile der Lötpaste durch Abfahren eines exakt vorgegeben Temperaturprofils ausgetrieben werden müssen. Die Einhaltung eines solchen Temperaturprofils ist mit einem auf einer Leiterfolie realisierten Herzelement aufgrund der geringen Wärmespeicherkapazität der Leiterfolie sehr gut möglich. Außerdem ist es wünschenswert, die Heizzone nach dem Aufschmelzen des Lots schnell wieder abkühlen zu können, um die Bauteile durch Erstarrung des Lots mechanisch zu befestigen.In Which type of heating element is designed constructively, is basically arbitrary. According to a preferred embodiment the tool is made of a conductor foil, on the top and / or Bottom at least one heating element and / or at least one temperature sensor element is provided is. The heating elements and / or temperature sensor elements can on Such conductor foils with known manufacturing technologies, in particular by photolithographic etching, from one on a carrier foil arranged copper layer very simple and inexpensive, in particular also for small lot sizes become. The towering Advantage of conductor foils as heat treatment tools, especially when soldering of components, lies in their very low heat storage capacity. That the heating elements on a conductor foil can be switched on and off an electric heating with steep temperature gradient heated and cooled again become. This is especially true when soldering solder paste SMD components of great Meaning, because the pasty Proportions of solder paste driven by driving off a precisely predetermined temperature profile Need to become. Compliance with such a temperature profile is on with one a conductor foil realized heart element due to the low Heat storage capacity of the conductor foil very possible. Besides that is it desirable Cool the heating zone quickly after the solder melts can, to fix the components by solidification of the solder mechanically.
Um den verschiedenen Funktionselementen auf der Leiterfolie, insbesondere dem Heizelement, dem Sensorelement bzw. der Steuer- und/oder Auswerteeinrichtung, die erforderlichen Eingangsdaten zuzuführen bzw. die anfallenden Ausgangsdaten abzuführen bzw. die erforderliche Energieversorgung zu gewährleisten, sollte an der Leiterfolie eine Kontaktierungseinrichtung, insbesondere ein Stecker oder ein Schleifkontakt, vorgesehen sein. Durch Anstecken dieser Kontaktierungseinrichtung an entsprechend vorgesehene externe Funktionselemente können die Daten beispielsweise an eine Zentralsteuerung übertragen bzw. kann elektrische Energie zur Leiterfolie übertragen werden.Around the various functional elements on the conductor foil, in particular the heating element, the sensor element or the control and / or evaluation device, to supply the required input data or the resulting output data dissipate or to ensure the required power supply, should be on the conductor foil a contacting device, in particular a plug or a Slip contact, be provided. By plugging this contacting device to appropriately provided external functional elements, the For example, transmit data to a central control or can electrical Transfer energy to the conductor foil become.
Zur Ansteuerung des Heizelements während des Werkzeugbetriebs bzw. zur Auswertung der vom Sensor gelieferten Messdaten ist eine Steuer- und/oder Auswerteeinrichtung notwendig. Diese Steuer- und/oder Auswerteeinrichtung kann außerhalb des Werkzeugs realisiert sein, wobei die Steuer- und Messsignale dann über entsprechende Leitungen vom Heizelement bzw. Sensorelement zur Steuer- und/oder Auswerteeinrichtung bzw. in Gegenrichtung übertragen werden muss. Um eine möglichst geringe Signalverfälschung während der Signalübertragung zu ermöglichen, sollte die Steuer- und/oder Auswerteeinrichtung möglichst nah bei dem Heizelement bzw. bei dem Sensorelement angeordnet sein. Dies ist insbesondere dadurch in einfacher Weise möglich, dass die Steuer- und/oder Auswerteeinrichtung ebenfalls Teil der Leiterfolie ist.to Control of the heating element during the Tool operation or for the evaluation of the sensor supplied Measurement data is a control and / or Evaluation device necessary. This control and / or evaluation device can outside be implemented of the tool, the control and measuring signals then over corresponding lines from the heating element or sensor element to the control and / or evaluation or transferred in the opposite direction must become. To the lowest possible aliasing while the signal transmission to enable should the control and / or evaluation as possible be arranged near the heating element or at the sensor element. This In particular, this makes it possible in a simple manner that the control and / or evaluation also part of the conductor foil is.
In welcher Weise die Heizelemente und Sensorelemente auf der Leiterfolie relativ zueinander angeordnet sind, ist grundsätzlich beliebig. Ein möglichst kurzer Abstand zwischen einem Heizelement und dem zur Messung der Temperatur in dieser Heizzone vorgesehenen Sensorelement ist dabei wünschenswert, damit die gemessenen Temperaturdaten mit möglichst geringer Verzögerung die tatsächlich vom Heizelement erzeug ten Bearbeitungstemperaturen mit möglichst hoher Genauigkeit wiederspiegeln. Besonders bevorzugt ist es deshalb, wenn ein Heizelement und das jeweils zur Messung der Bearbeitungstemperaturen dieses Heizelements vorgesehene Sensorelement einander gegenüberliegend auf der Oberseite und Unterseite der Leiterfolie angeordnet sind. Der Abstand zwischen Heizelement und Sensorelement wird dann durch die Dicke der Leiterfolie bestimmt. Bei Verwendung beispielsweise einer Leiterfolie kann dieser Abstand bis auf einige Mikrometer verringert werden, so dass die vom Heizelement aufgebrachten Bearbeitungstemperaturen sehr genau und mit sehr geringen Verzögerungen gemessen werden können.In which way the heating elements and sensor elements on the conductor foil are arranged relative to each other, is basically arbitrary. One possible short distance between a heating element and that for measuring the Temperature in this heating zone provided sensor element is desirable, so that the measured temperature data with the least possible delay the actually from Heating element generated th processing temperatures as possible high accuracy. It is therefore particularly preferred if a heating element and each for measuring the processing temperatures This heating element provided sensor element opposite each other are arranged on the top and bottom of the conductor foil. The distance between heating element and sensor element is then through determines the thickness of the conductor foil. For example, when using a conductor foil can this distance down to a few microns be reduced, so that the processing temperatures applied by the heating element can be measured very accurately and with very little delay.
Zur Herstellung der Heizelemente bzw. Sensorelemente auf den Leiterfolien ist es nach einer bevorzugten Ausführungsform vorgesehen, dass dazu elektrisch leitende Leiterstrukturen, insbesondere Kupfer- oder Nickelbahnen, vorgesehen sind. Diese Leiterstrukturen können in beinahe jeder beliebigen Geometrie sehr einfach durch photolitographische Herstellungsprozesse, insbesondere durch Ätzen einer Metallschicht, hergestellt werden.to Production of the heating elements or sensor elements on the conductor foils It is provided according to a preferred embodiment that For this purpose, electrically conductive conductor structures, in particular copper or nickel sheets, are provided. These ladder structures can be found in almost any geometry very easily by photolithographic manufacturing processes, in particular by etching a metal layer.
Um die Leiterstrukturen zur Bildung der Heizelemente bzw. Sensorelemente gegen äußere Beschädigungen bzw. unerwünschte Verzunderung zu schützen, können diese durch Abdeckelemente, insbesondere Abdeckfolien, und nach außen hin abgedeckt werden. Als Abdeckelemente sollten dabei Werkstoffe zum Einsatz kommen, die eine hohe Temperaturleitfähigkeit und möglichst geringe Wärmekapazität aufweisen.To the ladder structures for the formation of Hei zelemente or sensor elements to protect against external damage or unwanted scaling, they can be covered by cover, in particular cover sheets, and to the outside. As cover elements materials should be used, which have a high thermal conductivity and the lowest possible heat capacity.
Besonders geeignet zur Herstellung erfindungsgemäßer Werkzeuge sind Leiterfolien aus hochtemperaturfestem Kunststoff, insbesondere Polyimid. Diese hochtemperaturfesten Kunstofffolien können außerordentlich dünn hergestellt und mit Leiterbahnen versehen werden. Aufgrund ihrer geringen Schichtdicke weisen diese Leiterfolien bei hoher Temperaturfestigkeit eine nur sehr geringe Wärmekapazität auf. Auf diese Weise wird in der Leiterfolie nur sehr wenig Wärme gespeichert, so dass die Heizzone nach Abschaltung des Heizelements sehr rasch wieder abkühlt.Especially suitable for the production of tools according to the invention are conductor foils made of high-temperature resistant plastic, in particular polyimide. These High-temperature-resistant Kunstofffolien made extremely thin and be provided with tracks. Due to their small layer thickness These conductor foils have a high temperature resistance only one very low heat capacity. On this way, very little heat is stored in the conductor foil, so that the heating zone after switching off the heating element very quickly cools.
Beim Belöten von Werkstücken hat dies insbesondere den Vorteil, dass das Lot in der Bearbeitungszone sehr rasch nach dem Aufschmelzen wieder erstarrt und der Lötprozess auf diese Weise sicher geführt werden kann. Die Leiterfolie zur Herstellung des erfindungsgemäßen Werkzeugs sollte dabei vorzugsweise eine Schichtdicke von weniger als 200 μm, insbesondere eine Schichtdicke von ungefähr 30 μm bis 70 μm, aufweisen.At the Belöten of workpieces this has the particular advantage that the solder in the processing zone re-solidifies very quickly after melting and the soldering process safely guided in this way can be. The conductor foil for the production of the tool according to the invention should preferably have a layer thickness of less than 200 microns, in particular a layer thickness of approximately 30 μm to 70 microns, have.
Um dem erfindungsgemäßen Werkzeug bei Verwendung einer Leiterfolie die erforderliche mechanische Festigkeit zu geben, kann die Leiterfolie auf einem mechanischen Trägerelement, beispielsweise einer Trägerplatte, angeordnet werden. Dadurch kann insbesondere die im Wesentlichen faltenfreie Auslegung der Leiterfolie gewährleistet werden, wenn die Leiterfolie beispielsweise an mehreren Befestigungspunkten fixiert bzw. vollflächig mit dem Trägerelement verbunden ist.Around the tool according to the invention when using a conductor foil, the required mechanical strength to give the conductor foil on a mechanical support element, for example, a carrier plate, to be ordered. As a result, in particular the substantially wrinkle-free design of the conductor foil can be ensured if the Conductor foil fixed, for example, at several attachment points or full surface with the carrier element connected is.
Um eine Speicherung von größeren Wärmemengen im Trägerelement zu vermeiden, sollte auch das Trägerelement vorzugsweise aus einem Werkstoff mit geringer Wärmekapazität hergestellt sein.Around a storage of larger amounts of heat in the carrier element The support element should also be avoided preferably be made of a material with low heat capacity.
Soweit die oben vorgeschlagenen Maßnahmen zur Verringerung der Wärmekapazität im Werkzeug nicht ausreichen, um eine ausreichend schnelle Abkühlung der Heizzone nach Abschaltung des Heizelements zu gewährleisten, kann zusätzlich auch ein Kühlelement zur Kühlung der Bearbeitungszone am Werkzeug vorgesehen werden. Dabei kann es sich je nach Anwendungsfall um eine Luftkühlung oder auch um eine Flüssigkeitskühlung handeln. Wird beispielsweise die Trägerplatte permanent gekühlt, so kann durch das Bestromen des Heizelements die Heizzone während des Bearbeitungsvorgangs mit steilem Temperaturgradienten aufgeheizt und nach Abschaltung des Heizelements mit einem ebenfalls sehr steilen Temperaturgradienten wieder abgekühlt werden.So far the measures proposed above to reduce the heat capacity in the tool are not sufficient to cool off sufficiently fast To ensure heating zone after switching off the heating element, can additionally also a cooling element for cooling the machining zone are provided on the tool. It can be Depending on the application, it can be air cooling or liquid cooling. Becomes for example, the carrier plate permanently cooled, Thus, by energizing the heating element, the heating zone during the Heating process with steep temperature gradient heated and after switching off the heating element with a likewise very steep Temperature gradients are cooled again.
Soll das Werkstück durch die Heizelemente nur in bestimmten Zonen beheizt werden, so ist für die richtige Durchführung des Bearbeitungs prozesses eine lagerichtige Relativanordnung zwischen Werkzeug und Werkstück zwingend erforderlich. Um diese lagerichtige Anordnung des Werkstücks auf dem Werkzeug in einfacher Weise gewährleisten zu können, sollten deshalb Positionierelemente am Werkzeug vorgesehen sein. Beispielsweise können am Werkzeug Positionierstifte nach oben überstehen, die entsprechende Konturen oder Ausnehmungen im Werkstück durchgreifen, so dass beim Auflegen des Werkstücks auf dem Werkzeug die richtige Relativposition ohne Weiteres aufgefunden werden kann.Should the workpiece be heated by the heating elements only in certain zones, so is for the correct execution the machining process a correct position relative arrangement between the tool and workpiece absolutely necessary. To this positionally correct arrangement of the workpiece on the Ensure tool in a simple manner to be able to Therefore, positioning should be provided on the tool. For example, on Tool positioning pins protrude upward, the corresponding Pass through contours or recesses in the workpiece, so that when Placing the workpiece found the right relative position on the tool easily can be.
Für die Realisierung eines erfindungsgemäßen Werkszeugs sind verschiedene Bauformen denkbar. Gemäß einer ersten Bauform ist die Bearbeitungszone des Werkzeugs in der Art einer Kontaktfläche ausgebildet, auf die das Werkstück aufgelegt wird. Beispielsweise kann eine zu belötende Leiterfolie auf ein flächiges Lötwerkzeug aufgelegt werden, wobei die Heizelemente bzw. Sensorelemente des flächigen Lötwerkzeugs durch Leiterbahnen auf einer entsprechenden Lötfolie realisiert werden. Soweit erforderlich, kann der notwendige Kontakt zwischen Werkstück und Werkzeug in der Bearbeitungszone durch Auflegung eines Beschwerungselements, beispielsweise einer Beschwerungsplatte, realisiert werden. Durch Bestromung der Heizelemente werden die Heizzonen soweit erwärmt, dass der jeweils gewünschte Bearbeitungsprozess, beispielsweise das Schweißen oder Löten, durchgeführt werden kann.For the realization a tool according to the invention Different types are conceivable. According to a first design is the machining zone of the tool is designed in the manner of a contact surface, on the the workpiece is hung up. For example, to be soldered conductor foil on a flat soldering tool be placed, wherein the heating elements or sensor elements of the flat soldering tool be realized by conductor tracks on a corresponding solder foil. So far required, the necessary contact between the workpiece and tool in the processing zone by placing a weighting element, For example, a weighting plate, be realized. By Energizing the heating elements, the heating zones are heated to such an extent that the respectively desired Machining process, such as welding or soldering, are performed can.
Besonders bevorzugt ist es, dass das Werkzeug in der Art eines Lötwerkzeugs zum Belöten insbesondere großflächiger Leiterfolien ausgebildet ist. Die großflächigen Leiterfolien werden flächig auf das Lötwerkzeug ausgelegt, wobei die Leiterfolien mit elektronischen und/oder elektrischen Bauteilen bestückt sind. In den Kontaktstellen der zu belötenden Leiterfolie zu den elektronischen bzw. elektrischen Bauteilen hin befindet sich ein Lötwerkstoff, insbesondere eine Lotpaste, die durch Bestromung der Heizelemente soweit aufgeheizt werden kann, dass der Löt werkstoff aufschmilzt und die Kontaktstellen elektrisch leitend miteinander verbindet.Especially it is preferred that the tool in the manner of a soldering tool for soldering in particular large-scale conductor foils is trained. The large-scale conductor foils become flat on the soldering tool designed, wherein the conductor foils with electronic and / or electrical Components assembled are. In the contact points of the conductor foil to be soldered to the electronic or electrical components there is a soldering material, in particular, a solder paste by energizing the heating elements as far as can be heated, that the solder material melts and the contact points electrically conductively connects to each other.
Zur
Verbesserung der Lötergebnisse
kann zusammen mit dem Lötwerkzeug
ein Löthilfswerkzeug
eingesetzt werden. Das Löthilfswerkzeug
wird dabei auf der mit elektronischen und/oder elektrischen Bauteilen
(
Weiterhin kann durch das Löthilfswerkzeug eine geschlossene Heizkammer über den elektronischen und/oder elektrischen Bauteilen gebildet werden. Im Ergebnis wird dadurch erreicht, dass die vom Lötwerkzeug eingebrachte Prozesswärme sich in der Heizkammer sammelt und somit für einen Temperaturausgleich sorgt.Farther can through the soldering tool a closed heating chamber over the electronic and / or electrical components are formed. The result is achieved by that of the soldering tool introduced process heat collects in the heating chamber and thus for a temperature compensation provides.
Alternativ dazu kann die Bearbeitungszone des erfindungsgemäßen Werkzeugs auch in der Art einer Stempelfläche ausgebildet sein, die von der Ober- oder Unterseite an das Werkstück angedrückt wird. Auf diese Weise kann in der Bearbeitungszone neben der Wärmebehandlung auch ein Bearbeitungsdruck aufgebracht werden, um auf diese Weise beispielsweise zwei Bauteile in einer Lötstelle dauerhaft miteinander zu verbinden. Insbesondere ist es auf diese Weise denkbar, dass zwei Lötfolien in entsprechend vorgesehenen Kontaktstellen miteinander verlötet werden. Weiterhin erlauben solche Stempellötwerkzeuge das selektive Belöten einzelner Bauteile.alternative For this purpose, the processing zone of the tool according to the invention also in the manner of stamp surface be formed, which is pressed from the top or bottom of the workpiece. In this way, in the processing zone in addition to the heat treatment Also, a processing pressure can be applied to this way, for example two components in one solder joint permanently connect with each other. In particular, it is on this Way conceivable that two solder foils be soldered together in accordance with intended contact points. Furthermore, such stamping tools allow the selective soldering of individual components.
Sind am Werkzeug zwei einander gegenüberliegende Stempelflächen vorgesehen, so kann das Werkstück zwischen diesen Stempelflächen verpresst werden. Auf diese Weise können beispielsweise Lötzangen realisiert werden.are on the tool two opposite each other punch faces provided, so the workpiece between these stamp faces be pressed. In this way, for example, soldering guns will be realized.
Auch zum Aufbau von Lötanlagen sind erfindungsgemäße Werkzeuge gut geeignet. Werden beispielsweise mehrere Werkzeuge umlaufend angetrieben, so können die Werkstücke im Durchlauf gelötet werden und auf diese Weise die bisher verwendeten Durchlauflötöfen ersetzt werden. Insbesondere bei sogenannten Rolle-zu-Rolle-Lötverfahren, bei denen eine Leiterfolie belötet wird, wobei die Leiterfolie vor dem Belöten von einer Vorratsrolle abgespult und nach dem Belöten auf eine Speicherrolle aufgespult wird, sind erfindungsgemäße Werkzeuge von großem Vorteil. Denn beim Belöten der Werkstücke mit solchen Rolle-zu-Rolle-Lötverfahren unter Verwendung eines Durchlauflötofens besteht die Gefahr, dass bei Prozessstörungen und entsprechendem Rollenstillstand alle im Lötofen befindlichen Werkstücke zerstört werden. Diese Gefahr wird bei Verwendung erfindungsgemäßer Werkzeuge vermieden, da bei Prozessstörungen die erfindungsgemäßen Werkzeuge einzeln angesteuert und die Lötprozesse dadurch individuell zu Ende gebracht werden können und damit eine Beschädigung der Werkstücke ausgeschlossen ist.Also for the construction of soldering systems are tools according to the invention well suited. For example, if several tools are circulating driven, so can the workpieces soldered in the pass be replaced in this way, the previously used continuous brazing become. Especially in so-called roll-to-roll soldering processes, in which soldered a conductor foil is, wherein the conductor foil before the soldering of a supply roll unpacked and after soldering is wound on a storage reel, tools according to the invention of great Advantage. Because when soldering the workpieces with such roll-to-roll soldering processes using a continuous soldering furnace there is a risk that in case of process disturbances and corresponding roll standstill all workpieces located in the brazing furnace to be destroyed. This danger is avoided when using tools according to the invention, since at process disturbances the tools according to the invention individually controlled and the soldering processes can be brought to an end individually and thus damage the workpieces is excluded.
In den Zeichnungen ist eine Ausführungsform der Erfindung schematisch dargestellt und wird nachfolgend beispielhaft erläutert.In The drawings is an embodiment The invention is shown schematically and is exemplified below explained.
Es zeigen:It demonstrate:
In
Um
die Bauteile
Das
Werkzeug
Auf
der Unterseite
Wie
aus
Mit
den Sensorelementen
In
Wie
in
Claims (35)
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