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Die
Erfindung betrifft eine Lötanlage
zum Herstellen selektiver Lötstellen
an einem elektronischen Bauteil, mit einer an einer Lotzuführung angeschlossenen,
eine Lotaustrittsöffnung
aufweisenden Lotführungsröhre, mit
Gasführungsmitteln
zur Umströmung
der Lotaustrittsöffnung
mit Schutzgas und mit Mitteln zum Bewegen des Bauteils über die Lotaustrittsöffnung.
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Eine
derartige Lötanlage
ist beispielsweise aus der
DE
43 14 241 C2 bekannt. Über
die Lotführungsröhre wird
der Lotaustrittsöffnung
flüssiges
Lot, insbesondere Lötzinn,
zugeleitet, welches dort aufgrund des die Lotaustrittsöffnung umströmenden Schutzgases,
insbesondere Stickstoff, eine stabile Lötwelle ausbildet. Zum Herstellen
einer selektiven Lötstelle
wird das elektronische Bauteil, insbesondere eine bestückte Leiterplatine,
mit der zu verlötenden
Stelle wie beispielsweise einem Anschlussdraht eines elektronischen
Bauelements, welcher mit einer Leiterbahn kontaktiert werden muss,
gegenüber
der Lotaustrittsöffnung
positioniert. Anschließend
wird das Bauteil abgesenkt, so dass die zu verlötende Stelle in die Lötwelle eintaucht.
Nach dem Herausfahren aus der Lötwelle
bleibt ein Teil des Lotes aufgrund oberflächenphysikalischer Effekte,
insbesondere aufgrund der Oberflächenspannung,
haften, so dass nach Abkühlen
die gewünschte
selektive Lötstelle
erzielt ist. Zum Erzielen guter Lötergebnisse kann es auch vorgesehen
sein, die zur Verlötung
vorgesehene Stelle mit geeigneten Fluxmitteln zu behandeln, so dass
beim Eintauchen in die Lötwelle eine
gute Benetzung durch das flüssige
Lot gewährleistet
ist.
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Eine
Lötanlage
der beschriebenen Art wird insbesondere zur Herstellung selektiver
Lötstellen eingesetzt,
die mit herkömmlichen
großtechnischen Lötanlagen
mit einer breiten Lötwelle, über die
die vorbestückten
Bauteile bewegt werden, oder mit großtechnischen Lötanlagen,
die Lötstellen
durch Tempern von aufgetragenen Lötpasten erzeugen, nicht hergestellt
werden können.
Beispielsweise betrifft dies das Einlöten von elektrischen Anschlüssen oder
Kontakten mit vorgegebener Dimensionierung sowie von großen, unförmigen oder
kundenspezifisch geformten Bauelementen. Auch zum Einlöten ausgetauschter
Bauelemente auf elektronischen Bauteilen ist eine derartige Lötanlage
zum Herstellen von selektiven Lötstellen
geeignet.
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Nachteiligerweise
kann sich das zu verlötende
elektronische Bauteil während
der Bewegung über
die Lotaustrittsöffnung
aufgrund des Eigengewichts verformen. Insbesondere tritt dies bei
schweren Bauteilen oder bei Bauteilen mit einer instabilen Leiterplatine
auf. Durch diese Verformung ist eine genaue Positionierung der zu
verlötenden
Stelle der Lötwelle
nicht mehr möglich,
was zu unbefriedigenden Ergebnissen hinsichtlich der Qualität der erreichbaren
Lötstelle
führen
kann.
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Aufgabe
der Erfindung ist es, eine Lötanlage der
eingangs genannten Art anzugeben, mit der sich eine möglichst
hohe Qualität
der selektiven Lötstellen erzielen
lässt.
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Diese
Aufgabe wird für
eine Lötanlage
zum Herstellen selektiver Lötstellen
an einem elektronischen Bauteil, mit einer an einer Lotzuführung angeschlossenen,
eine Lotaustrittsöffnung
aufweisende Lotführungsröhre, mit
Gasführungsmitteln
zur Umströmung
der Lotaustrittsöffnung
mit Schutzgas und mit Mitteln zum Bewegen des Bauteils über die Lotaustrittsöffnung erfindungsgemäß dadurch
gelöst, dass
die Lotführungsröhre zwischen
einer Lötposition
und einer Ruheposition verschiebbar angeordnet ist.
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Die
Erfindung geht dabei von der Überlegung aus,
dass sich insbesondere bei schweren Bauteilen oder bei Bauteilen
mit instabiler Leiterplatine eine höhere Positioniergenauigkeit
der zu verlötenden
Stelle bezüglich
der austretenden Lötwelle
erzielen lässt, wenn
zumindest eine Bewegungskomponente auf die Lotführungsröhre übertragen wird. Eine unvorteilhafte
Verformung des Bauteils aufgrund der eigenen Masse oder der Massenträgheit während der
Führung
wird bezüglich
der auf die Lotführungsröhre übertragenen
Bewegungskomponenten vermieden. Ins besondere bietet es sich an,
die Lotführungsröhre entlang
der Vertikalen verschiebbar anzuordnen. In dieser Richtung ist zu
erwarten, dass sich die größte Verformung
eines zu lötenden
Bauteils ergeben wird. Die Erfindung ist jedoch nicht darauf eingeschränkt, die
Lotführungsröhre in der
Vertikalen verschiebbar vorzusehen.
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Eine
vergleichsweise kostengünstige,
da konstruktiv leicht umzusetzende Ausgestaltung der Erfindung sieht
vor, die Lotführungsröhre axialverschiebbar
auszugestalten. Dabei bewegt sich die Lotführungsröhre zwischen der Lötposition
und der Ruheposition in axialer Richtung, d.h. entlang ihrer Längsausdehnung.
Selbstverständlich
sind von der Erfindung aber auch Ausgestaltungen umfasst, wobei
sich die Lotführungsröhre in einer
geneigten Position und nicht zwingend entlang der Axialrichtung zwischen
einer Löt-
und einer Ruheposition bewegt.
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Zum
Herstellen einer selektiven Lötstelle braucht
das elektronische Bauteil nur noch in Richtungen orthogonal zur
Bewegungsrichtung der Lotführungsröhre verfahren
zu verwenden, d.h. im Falle einer vertikalen Bewegungssteuerung
der Lotführungsröhre in die
beiden horizontalen Richtungen. Ist die zu lötende Steile des Bauteils an
der Austrittsöffnung
der Lotführungsröhre positioniert,
so wird die Lotführungsröhre zum
Erzielen einer Lötposition
in die Lötposition
verschoben. Hierdurch wird die an der Austrittsöffnung der Lotführungsröhre austretende Lötwelle gegen
die zu verlötende
Stelle geführt,
so dass flüssiges
Lot die elektrisch zu kontaktierenden Anschlusselemente berührt. Anschließend wird
die Lotführungsröhre in die
Ruheposition zurückgefahren.
Das an den Anschlusselementen haftende und ausgekühlte Lot
bildet schließlich
die herzustellende selektive Lötstelle.
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Für eine stabile
Lötwelle
bietet es sich an, den Fluss des flüssigen Lots während des
Verfahrens der Lotführungsröhre aufrecht
zu erhalten. Ebenso gut ist aber auch vorstellbar, die Lötwelle nur
in der Lötposition
zu generieren. Die Lötwelle
wird insbesondere durch die Umströmung der Lotaustrittsöffnung mit
Schutzgas wie insbesondere Stickstoff stabilisiert. Das Schutzgas
verhindert hierbei eine o berflächliche
Oxidation des flüssigen
Lotes, was zu einem unregelmäßigen und
unvorhersehbaren Verlauf der an der Lotaustrittsöffnung austretenden Lötwelle führt.
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In
einer vorteilhaften Ausführungsvariante der
Erfindung ist eine Auflagefläche
vorgesehen, die eine Öffnung
zum Durchtritt der Lotführungsröhre aufweist,
wobei die Lotführungsröhre derart
verschiebbar, insbesondere axialverschiebbar, ist, dass die Austrittsöffnung in
der Lötposition
oberhalb der Auflagefläche
und in der Ruheposition demgegenüber
abgesenkt ist. Durch das Vorsehen einer Auflagefläche kombiniert
mit dem Absenken der Austrittsöffnung
ist eine optimale Umhüllung
der Lötwelle
mit Schutzgas ermöglicht.
In der Ruheposition befindet sich die Lotaustrittsöffnung etwa
auf oder unterhalb der Ebene der Auflagefläche und ist insofern von einer
Schutzgaswolke sicher umhüllt.
Wird die Lotführungsröhre in die
Lötposition
verfahren, so befindet sich die austretenden Lötwelle auch hierbei aufgrund der
abdeckenden Wirkung des zu lötenden
Bauteils innerhalb einer Schutzgashülle. Insofern ist es nicht erforderlich,
die Gasführungsmittel
mit der Lotführungsröhre mit
zu bewegen. Die Auflagefläche
bietet sich insofern insbesondere dazu an, die Gasführungsmittel
ortsfest an ihr zu befestigen. In der Lötposition taucht somit die
Austrittsöffnung
der Lotführungsröhre zum
Herstellen einer selektiven Lötverbindung
aus den Gasführungsmitteln
auf.
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Das
Vorsehen einer insbesondere horizontalen Auflagefläche bietet
aber auch den weiteren Vorteil, das zu lötende Bauteil gegenüber der
Auflagefläche
abzustützen,
so dass ein Verbiegen aufgrund der eigenen Masse des Bauteils verhindert
werden kann. Eine Abstützung
gegenüber
der Auflagefläche
ist möglich,
da eine Bewegung des Bauteils senkrecht zur Auflagefläche nicht
mehr zu erfolgen hat. Diese Bewegung wird von der Lotführungsröhre übernommen.
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Zweckmäßigerweise
ist zur Gasführung
eine die Lotführungsröhre umschließende Gasführungshülse vorgesehen,
die insbesondere in einer ringförmigen
Gasaustrittsöffnung
endet. Durch das Vorsehen einer derartigen Hülse ist die Lotführungsröhre insgesamt
von Schutzgas umhüllbar.
Insbesondere kann die Lotaus trittsöffnung in der Ruheposition
der Lotführungsröhre innerhalb
der Gasführungshülse angeordnet
sein, so dass die austretende Lötwelle Idealerweise
vor einer Oxidation geschützt
ist. Durch eine ringförmige
Gasaustrittsöffnung
kann weiter erzielt werden, dass eine vorteilhafte Gasströmung über die
Lötwelle
eintritt.
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Zum
Erzielen einer hohen Qualität
der selektiven Lötstellen
ist es zweckdienlich, das Bauteil in einem vorgesehenen Abstand
zu einer ebenen Auflagefläche
zu verfahren, was insbesondere durch geeignete Abstandselemente
oder Unterlagen erzielt werden kann. Ein Anheben oder ein Absenken
des Bauteils gegenüber
der Auflagefläche
ist somit nicht mehr erforderlich. Die Mittel zum Bewegen des Bauteils
sind daher vorteilhafterweise im Wesentlichen zu einer Führung des
Bauteils entlang der Auflagefläche
ausgebildet. Dies kann beispielsweise mit geeigneten Linearantrieben
leicht verwirklicht werden.
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Zur
Führung
des Bauteils entlang der Auflagefläche sind vorzugsweise Führungshilfsmittel,
insbesondere Gleiter, vorgehen. Durch derartige Führungshilfsmittel
wird zum einen die Position des Bauteils gegenüber der Auflagefläche fixiert,
zum anderen wird hierdurch eine Abstützung insbesondere schwerer
Bauteile ermöglicht.
Die Führungshilfsmittel
können
beispielsweise Gleiter sein, die zur Führung und Abstützung an
das Bauteil montiert werden. Beilspielsweise kann eine zu lötende Platine
mit derartigen Gleitern an geeigneten Stellen versehen werden und
mittels der Gleiter über
die Auflagefläche zum
Löten bewegt
werden. Dabei wird die Lage der Platine durch die Gleiter stabilisiert,
so dass ein exaktes Positionieren der Lötwelle mittels der verschiebbaren
Lotführungsröhre möglich ist.
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In
einer alternativen Ausgestaltung ist als Mittel zur Führung des
Bauteils entlang der Auflagefläche
ein Halterahmen vorgesehen, der der Auflagefläche über Gleiter aufliegt. In diesem
Fall wird das Bauteil zur Lötung
in den Halterahmen montiert, und mit diesem entlang der Auflagefläche bewegt.
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Die
Oberfläche
der Auflagefläche
ist insbesondere glatt und planar auszugestalten, um eine leichte
Führung
des Bauteils entweder mittels der Gleiter oder des Halterahmens
zu ermöglichen.
Form und Beschaffenheit des Gleiters sind hierbei an die Oberfläche der
Auflagefläche
entsprechend anzupassen. Als Material für die Auflagefläche ist
insbesondere ein poliertes Metall oder eine Glaskeramik geeignet.
Auch ist es vorstellbar, zur Verringerung der Reibung ein Luftkissen
zwischen den Gleitern und der Auflagefläche zu schaffen.
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Zweckmäßigerweise
ist weiter eine Fluxmittelzuführung
zur Aufbringung eines Fluxmittels auf das Bauteil vorgesehen, die
insbesondere in einer weiteren Öffnung
der Auflagefläche
mündet.
Durch entsprechende Führung
des Bauteils über
die Fluxmittelzuführung
und insbesondere entlang der Auflagefläche über die weitere Öffnung kann
der zur Lötung
vorgesehen Stelle des Bauteils vor dem eigentlichen Lötvorgang
ein Fluxmittel aufgebracht werden, so dass sich eine sichere Lötverbindung
herstellen lässt.
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In
einer bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung ist die Lotführungsröhre mit
einem Lottiegel verbunden, wobei der Lottiegel zur Verschiebung
der Lotführungsröhre insbesondere
in vertikaler Richtung bewegbar ausgebildet ist. In dieser Ausgestaltungsvariante
wird der Lottiegel, in dem sich während des Betriebs ein flüssiges Lötbad befindet,
zur Verschiebung der Lotführungsröhre bewegt.
Die Verschiebung der Lotführungsröhre wird
durch eine Bewegung des Lottiegels insgesamt erzielt. Durch eine
Bewegung des Lottiegels insgesamt wird eine komplexe Führung des
flüssigen
Lotes zur Lotführungsröhre und
insbesondere ein langer Laufweg von dem beheizten Lottiegel bis
zur Lotaustrittsöffnung
vermieden. Selbstverständlich
ist aber auch eine separate Verschiebung der Lotführungsröhre vorstellbar,
wobei der Lottiegel unbeweglich bleibt.
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Zweckmäßigerweise
ist die Lotzuführung
als eine in dem Lottiegel angeordnete, von einer Lotpumpe speisbare
Pumpenkammer ausgebildet, die austrittsseitig mit der Lotführungsröhre verbunden
ist. Um eine aufwändige
Konstruktion des Pumpenantriebs hinsichtlich des verfahrbaren Lottiegels
zu vermeiden, empfiehlt es sich, auch die Pumpe selbst an dem Lottiegel
zu befestigen. In diesem Fall wird der Lottiegel mit samt der Pumpenkammer
verfahren. Die Pumpenkammer ist da bei in dem Lötbad getaucht, wobei flüssiges Lot
aus dem Lötbad
mittels einer Pumpe in die Pumpenkammer bedrückt wird. An der Austrittseite
strömt
das flüssige
Lot die Lotführungsröhre entlang
und tritt an der Lotaustrittsöffnung als
eine Lötwelle
aus. Das der Lotführungsröhre austretende
flüssige
Lot rinnt insbesondere der Lotführungsröhre entlang
und wieder in das Lötbad
zurück.
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In
einer weiter vorteilhaften Ausführung
weist der Lottiegel eine Abdeckplatte auf, wobei die Lotführungsröhre durch
die Abdeckplatte geführt
ist, und wobei die Gasführungshülse gegen
die Abdeckung verschiebbar durch diese hindurchtritt Diese Variante bietet
bei einer einfachen mechanischen Konstruktion eine sichere Schutzgasführung beispielsweise von
der Oberfläche
des sich im Lottiegel befindlichen Lötbades bis hin zur Austrittsfläche der
Lotführungsröhre. Eine
aufwändige
Konstruktion einer geeigneten Gaszuführung zur beweglichen Lotaustrittsöffnung der
Lotführungsröhre wird
hierdurch vermieden. Die über
die Abdeckplatte gegenüber
dieser beweglich in den Schutzgasraum eintauchende Gasführungshülse stellt,
abgesehen von dem Antrieb des Lottiegels, die einzige mechanische
Kopplungsstelle zwischen den feststehenden und den beweglichen Bauteilen
des Systems dar. Die Gasführungshülse kann
in einfacher Art und Weise an der Auflagefläche oder an einer gehäusefesten
Strebe montiert sein.
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In
einer bevorzugten Ausgestaltung erstreckt sich die Gasführungshülse innerhalb
des Lottiegels auf eine derartige Länge, dass sie endseitig während des
Betriebs in das sich im Lottiegel befindliche flüssige Lötbad eintaucht. Damit wird
eine Flüssigkeitsdichtung
zur gegebenenfalls nicht mit Schutzgas abgedeckten Oberfläche des
Lötbades
erzielt. In die Gasführungshülse wird
Schutzgas mittels eines entsprechenden Verteilers eingeleitet. Bei
diese Ausführungsform
wird der Raum zwischen der Abdeckung und der Oberfläche des
Lötbades
kleinvolumig gehalten, so dass hierbei als ein weiterer Vorteil
zum Erzielen eines Schutzgasraums nur eine sehr geringe Schutzgasmenge
mit geringem Durchsatz benötigt wird.
Der Schutzgasraum wird hierbei nicht von dem Schutzgas in Richtung
zur Gasführungshülse durchströmt. Insgesamt
wird hierdurch eine Absenkung des Schutzgasverbrauchs erzielt. Zu
einer weiteren Verringerung des Volumens des Schutz gasraums oberhalb
der Oberfläche
des flüssigen
Lötbades kann
es vorgesehen werden, dort dem Lötbad
eine Schablone aus einem geeigneten hitzebeständigen Material als Schwimmkörper aufzulegen.
Als Material für
den Schwimmkörper
eignet sich insbesondere eine Glaskeramik oder Edelstahl.
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Um
eine sichere Verlötung
der Bauteile zu erhalten und zur Steuerung der Bewegung des Bauteils
empfiehlt es sich, eine Kamera zur Beobachtung der Lotaustrittsöffnung vorzusehen.
Insbesondere kann ein Kamerasignal zu einer Repositionierung des
Bauteils oder zur kompletten Navigation des Bauteils eingesetzt
sein. Um eine möglichst
freie Arbeitsfläche
auf der Auflagefläche
zu erhalten, empfiehlt es sich, die Kamera unterhalb der Auflagefläche anzuordnen
und eine entsprechende Beobachtungsöffnung in der Auflagefläche vorzusehen.
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Ausführungsbeispiele
der Erfindung werden anhand einer Zeichnung näher erläutert. Dabei zeigen:
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1 in
perspektivischer und teilweise aufgebrochener Darstellung eine Lötanlage
mit einer verschiebbaren Lotführungsröhre in einer
Ruheposition,
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2 in
einer perspektivischen und teilweise aufgebrochenen Darstellung
die Lötanlage
gemäß 1 mit
einer verschiebbaren Lotführungsröhre in einer
Lötposition,
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3 in
perspektivischer Darstellung eine Lötanlage gemäß 1 mit aufgesetzter
Auflagefläche
und einem über
die Auflagefläche
gleitenden elektronischen Bauteil,
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4 in
perspektivischer Darstellung eine Lötanlage gemäß 1 mit aufgesetzter
Auflagefläche
und einem elektronischen Bauteil, welches mittels eines Halterahmens über die
Auflagefläche
geführt
wird und
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5 einen
Querschnitt durch die Lötanlage gemäß 1.
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In 1 ist
in perspektivischer und teilweise aufgebrochener Darstellung eine
Lötanlage 1 zum Herstellen
von selektiven Lötstellen
an einem elektronischen Bauteil 3 wie insbesondere einer
dargestellten Elektronikplatine dargestellt. Die Lötanlage 1 umfasst
dabei einen Antriebsteil 4 zum steuerbaren Bewegen des
Bauteils 3 sowie einen Bearbeitungsteil 5 zur
Erzeugung der gewünschten
selektiven Lötstelle.
Weiter umfasst die Lötanlage 1 eine
Bedienkonsole 6 zur Bedienung und Steuerung des Geräts.
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Der
Antriebsteil 4 der Lötanlage 1 ist
gebildet durch ein Gehäuse 7,
dem ein Tisch 8 mit einer planen, horizontal ausgerichteten
Auflagefläche 9,
die vorliegend transparent gezeichnet ist, aufgesetzt ist. Der Antriebsteil 4 ist
mit einer abgenommenen Deckplatte dargestellt, um eine bessere Sicht
auf den Antriebsmechanismus zu ermöglichen.
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In
das Gehäuse 7 ist
unterhalb der Auflagefläche 9 ein
Lottiegel 10 montiert, in welchem sich während des
Betriebs der Lötanlage 1 ein
flüssiges Lötbad, insbesondere
flüssiges
Lötzinn,
befindet. Dem Lottiegel 10 ist ein Pumpenantrieb 12 aufgesetzt,
der einen Antriebsmotor 14 umfasst, welcher einen Riemen 15 antreibt,
der ein Pumpenantriebsrad 17 umläuft. Das Pumpenantriebsrad 17 ist
hierbei mit einem nicht sichtbaren Pumpenrad verbunden, welches
flüssiges
Lot zur Austrittsseite einer abgetauchten Pumpenkammer innerhalb
des Lottiegels 10 bewegt.
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Zum
Schutz des flüssigen
Lötbades
und zum Verhindern einer Wärmeabstrahlung
weist der Lottiegel 10 eine Abdeckung 19 mit Abstand
zur Oberfläche
des eingefüllten
Lötbades
auf. Der Raum zwischen der Abdeckung 19 und der Oberfläche des flüssigen Lötbades ist
mit Schutzgas, insbesondere mit Stickstoff, gefüllt, so dass hierdurch ein
Schutzgasraum gebildet wird, der das flüssige Lötbad vor Oxidation schützt.
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Durch
die Abdeckung 19 und gegen diese bewegbar taucht in den
Schutzgasraum eine hohlzylindrische Gasführungshülse 21 ein, an deren
oberen Ende eine Austrittsdüse 22 angeordnet
ist. Die Gasführungshülse 21 und
die Austrittsdüse 22 sind
gehäusefest
und damit ortsfest bezüglich
der Auflagefläche 9 montiert.
Im Inneren der Gasführungshülse 21 befindet
sich – in 1 nicht
ersichtlich – eine
Lotführungsröhre, die
eintrittsseitig mit dem Austritt der in dem Lottiegel 10 angeordneten
Pumpenkammer verbunden ist.
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Der
Lottiegel 10 ist samt Pumpenantrieb 12, der damit
verbundenen Pumpenkammer sowie der daran angeordneten Lotführungsröhre auf
einer Bodenplatte 24 montiert, die mittels eines Hubantriebs 26, 26' entlang der
Führungsstangen 27, 27' in vertikaler
Richtung anheb- bzw. absenkbar ist. Bei dieser Bewegung bewegt sich
die Abdeckung 19 entlang der ortsfesten Gasführungshülse 21.
Ebenso bewegt sich das im Inneren der Gasführungshülse 21 angeordnete
Lotführungsröhre in axialer
Richtung entlang der Gasführungshülse 21.
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Gemäß 1 befindet
sich der Lottiegel 10 in einer abgesenkten Position, in
welcher die Lotführungsröhre – nicht
sichtbar – in
einer Ruheposition innerhalb der Gasführungshülse 21 angeordnet
ist. Die Gasführungshülse 21 taucht
endseitig in das sich im Lottiegel 10 befindliche Lötbad ein
und wird separat von Schutzgas durchströmt. Hierzu ist an geeigneter Stelle
ein Schutzgaseinlass vorgesehen, der beispielsweise von einer Druckflasche
gespeist wird. Durch durchströmendes
Schutzgas ist die Lotaustrittsöffnung
der Lotführungsröhre sicher
von Schutzgas umhüllt.
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Weiter
weist der Arbeitsteil 5 der Lötanlage 1 eine Fluxmittelzuführung 30 auf,
aus welcher über eine
entsprechende Öffnung
der Auflagefläche 9 dem
darüber
bewegten Bauteil 3 an entsprechender Stelle ein Fluxmittel
zur besseren Benetzbarkeit mit dem Lot aufgebracht werden kann.
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In
unmittelbarer Nähe
zur Austrittsdüse 22 ist in
dem Gehäuse 7 eine
Kamera 32 montiert, die der Beobachtung der Lotaustrittsöffnung bzw.
der zu lötenden
Stelle dient. Die Kameraaufnahmen können sowohl zur Repositionierung
des Bauteils 3 als auch zu dessen kompletter Navigation
eingesetzt werden. Auch können
Lötstellen
minderer Qualität
erkannt werden.
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Zum
Herstellen einer selektiven Lötstelle wird
das Bauteil 3 mittels Gleiter 34 entlang der aus einer
Glaskeramik gefertigten Auflagefläche über die Lotaustrittsöffnung geführt. Unmittelbar über der Lotaustrittsöffnung befindet
sich eine entsprechende Bohrung der Auflagefläche 9. Die Führung des
Bauteils 3 geschieht dabei über einen Zwei-Achsen-Linearantrieb,
der einen Längsantrieb 39 in
Längsrichtung
der Lötanlage 1 sowie
einen Querantrieb 40 in Querrichtung aufweist. Zur exakten
Positionierung des Bauteils 3 kann der Antrieb hierzu steuerbare
Linear- oder Schrittmotoren
umfassen. Das elektronische Bauteil 3 ist mit dem Antrieb
des Antriebsteils 4 über
eine Klemmhalterung 37 verbunden.
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Ist
das Bauteil 3 mittels des Längsantriebs 39 und
des Querantriebs 40 mit der zu verlötenden Stelle exakt auf der
ebenen Auflagefläche 9 über der Lotaustrittsöffnung positioniert,
wird der Lottiegel 10 mittels des Hubantriebs 26, 26' entlang der
Führungsstangen 27, 27' vertikal nach
oben verfahren. Gemäß 2,
die die Lötanlage 1 mit
der angehobenen Position des Lottiegels 10 zeigt, verfährt die
Lotführungsröhre 42 mit
ihrer Lotaustrittsöffnung 43 hierbei
in eine Lötposition
oberhalb der Auflagefläche 9. Die
im Betrieb aus der Lotaustrittsöffnung 43 austretende
und stabile Lötwelle
erfasst die zu lötenden
Anschlusselemente wie beispielsweise Kontaktdrähte und Leiterbahnen, und benetzt
diese aufgrund oberflächenphysikalischer
Effekte. Durch die Form der Austrittsdüse 22 sowie durch
die abdeckende Wirkung der oberhalb der Lotführungsröhre 42 angeordneten
Platine wird die an der Lotaustrittsöffnung 43 austretende
Lötwelle
weiterhin, eine Oxidation verhindernd, von Schutzgas umströmt.
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Nach
Benetzen der zu verlötenden
Anschlusselemente wird der Löttiegel 10 abgesenkt, wodurch
die Lötführungsröhre 42 wieder
in Ihre Ruheposition in das Innere der Gasführungshülse 21 bzw. der Austrittsdüse 22 eintaucht.
Das an den Anschlusselementen haftende bzw. diese benetzende zurückbleibende
Lot härtet
aus und bildet die gewünschte
selektive Lötstelle.
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Da
das Bauteil 3 mittels Gleiter gegenüber der planen Auflagefläche 9 sicher
gestützt
bzw. geführt
ist und da zudem eine Führung
in vertikaler Richtung für
das Bauteil nicht erforderlich ist, werden mit der Lötanlage 1,
wobei die Lotführungsröhre 42 mit
ihrer Lotaustrittsöffnung 43 verschiebbar
zwischen einer Ruheposition und einer Lötposition bewegbar ist, selektive
Lötstellen
hoher Qualität
erzielt. Das Bauteil 3 wird durch Eigengewicht auch bei
einer instabilen Platine nicht verformt. Insofern wird eine genaue
Positionierung der Lötwelle
gegenüber
den zu verlötenden
Bauelementen in vertikaler Richtung erreicht.
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In 3 ist
die Lötanlage 1 gemäß 1 und 2 wiederum
perspektivisch in einer geschlossenen Darstellung gezeigt. Man erkennt
nun deutlich die ebene Auflagefläche 9,
die eine horizontale Führungsebene
darstellt, entlang derer das Bauteil 3 mittels stützender
Gleiter zum Herstellen selektiver Lötstellen verfahren wird. Der
Antriebsteil 4 bewegt zum Herstellen der selektiven Lötstelle
das Bauteil 3 mittels der Klemmhalterung 37 entlang
der durch die Auflagefläche 9 gebildeten
Ebene über
die Lotführungsröhre 42,
die aus einer Ruheposition unterhalb der Auflagefläche 9 durch
die Öffnung 44 in eine
Lötposition
oberhalb der Auflagefläche 9 verfahrbar
ist. Ist das Bauteil 3 exakt positioniert, wird die Lotführungsröhre 42 mit
der aus ihrer Lotaustrittsöffnung 43 ausfließenden Lötwelle durch
Anheben des Lottiegels 10 (siehe 1 und 2)
in vertikaler Richtung verfahren, so dass das Lot der Lötwelle die
zu verlötenden
Anschlusselemente benetzt.
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Weiter
erkennt man in 3 eine Öffnung 45 in der Auflagefläche 9,
durch welche dem Bauteil 3 auf der Unterseite ein geeignetes
Fluxmittel aufgebracht werden kann. Über die weitere Öffnung 46 der Auflagefläche 9 erhält die unter
der Auflagefläche 9 in dem
Gehäuse 7 montierte
Kamera einen Blick auf die Lötstelle,
was zur exakten Positionierung oder zur Kontrolle der fertigen Lötstellen
verwendet werden kann.
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In 4 ist
wiederum eine Lötanlage 1 gemäß der 1 und 2 in
perspektivischer und geschlossener Darstellung gezeigt. Im Unterschied
zu den 1 bis 3 ist nun jedoch das Bauteil 3 nicht über eine
Klemmhalterung 37 mit dem Antrieb des Antriebsteils 4 verbunden,
sondern in einen Halterahmen 48 eingesetzt. Das eingesetzte
Bauteil 3 wird durch Führung
des Halterahmens 48 entlang der ebenen Auflagefläche 9 positioniert.
Dabei gleitet der Halterahmen 48 wiederum mittels Gleitern 34 über die
Auflagefläche 9.
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In 5 ist
nun ein Querschnitt der Lötanlage
gemäß 2 gezeigt,
wobei sich die Lotführungsröhre 42 mit
Ihrer Lotaustrittsöffnung 43 in
einer Lötposition
oberhalb der Auflagefläche 9 befindet.
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Man
erkennt in der der Schnittzeichnung deutlich das Gehäuse 7,
dem im Bearbeitungsteil 5 ein Tisch 8 mit einer
ebenen Auflagefläche 9 aufgesetzt
ist. Ebenso wird der Antriebsteil 4 ersichtlich.
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Zum
Herstellen einer selektiven Lötverbindung
wird das Bauteil 3 vom Antriebsteil 4 mittels
der Klemmhalterung 37 gleitend entlang bewegt. Hierbei stützt sich
das Bauteil 3 über
die erkennbaren Gleiter 34 auf der Auflagefläche ab.
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Aus 5 wird
insbesondere der Aufbau des Löttiegels 10 erkennbar.
Man erkennt das Pumpenantriebsrad 17, welches über den
Riemen 12 von dem Antriebsmotor 14 angetrieben
wird. Das Pumpenantriebsrad 17 ist mit einer Pumpenschraube 52 verbunden,
die flüssiges
Lot aus dem in dem Lottiegel 10 befindlichen Lötbad in
die Pumpenkammer 50 drückt.
An der Austrittsseite der Pumpenkammer 50 ist die Lotführungsröhre 42 montiert.
Das leicht unter Druck stehende flüssige Lot strömt im Inneren
der Lotführungsröhre 42 empor
und tritt an der Lotaustrittsöffnung 43 in
Form einer Lötwelle
aus.
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Das
sich im Lottiegel 10 im Betrieb befindliche flüssige Lötbad ist
mittels der Abdeckung 19 abgeschlossen. Der kleinvolumige
Zwischenraum zwischen der Oberfläche
des Lötbads
und der Abdeckung 19 (Schutzgasraum 55) ist mit
Schutzgas gefüllt.
Aufgrund des geringen Volumens wird ein geringer Schutzgasumsatz
erreicht. Die Gasführungshülse 21 taucht
endseitig in das sich im Lottigel 10 befind liche flüssige Lötbad ein,
wodurch eine Flüssigkeitsdichtung
zwischen der Gasführungshülse 21 und
dem Lottiegel 10 geschaffen wird. Über eine separate Gaseinleitung
wird die Gasführungshülse 21 mit
Schutzgas versorgt. Somit strömt
Schutzgas durch die Gasführungshülse 21 empor
und umströmt durch
die Form der Austrittsdüse 22 die
sich an der Lotaustrittsöffnung
bildende Lötwelle.
Hierdurch wird die Lötwelle
sicher vor Oxidation geschützt
und insbesondere stabil gehalten. Aufgrund der Flüssigkeitsdichtung
wird ein unnötiger
Gasverlust aus der Gasführungshülse 21 vermieden,
so dass insgesamt ein niedriger Gasumsatz erzielt wird.
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Wird
der Lottiegel 10 entlang der Führungsstange 27 abgesenkt,
so bewegt sich die Lotführungsröhre 42 innerhalb
der ortsfest montierten Gasführungshülse 21 nach
unten. In der Ruheposition befindet sich die Lotaustrittsöffnung 43 der
Lotführungsröhre 42 im
Inneren der Austrittsdüse 22 und wird
weiter von Schutzgas umströmt.
Die austretende Lötwelle
bleibt weiter stabil und räumlich
erhalten.
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- 1
- Lötanlage
- 3
- Bauteil
- 4
- Antriebsteil
- 5
- Bearbeitungsteil
- 6
- Bedienkonsole
- 7
- Gehäuse
- 8
- Tisch
- 9
- Auflagefläche
- 10
- Lottiegel
- 12
- Pumpenantrieb
- 14
- Antriebsmotor
- 15
- Riemen
- 17
- Pumpenantriebsrad
- 19
- Abdeckung
- 21
- Gasführungshülse
- 22
- Austrittsdüse
- 24
- Bodenplatte
- 26,
26'
- Hubantrieb
- 27,
27'
- Führungsstange
- 30
- Fluxmittelzuführung
- 32
- Kamera
- 34
- Gleiter
- 37
- Klemmhalterung
- 39
- Längsantrieb
- 40
- Querantrieb
- 42
- Lotführungsröhre
- 43
- Lotaustrittsöffnung
- 44
- Öffnung (Lotführungsröhre)
- 45
- Öffnung (Fluxmittelzuführung)
- 46
- Öffnung (Kamera)
- 48
- Halterahmen
- 50
- Pumpenkammer
- 52
- Pumpenschraube
- 55
- Schutzgasraum