DE102007019055A1 - Method for adjusting temperature of electronic components heated using hot air uses signals from temperature sensor to suddenly reduce flow of air to heater when temperature of component reaches threshold value - Google Patents

Method for adjusting temperature of electronic components heated using hot air uses signals from temperature sensor to suddenly reduce flow of air to heater when temperature of component reaches threshold value Download PDF

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Abstract

Method for adjusting the temperature of electronic components (2) which are being heated using hot air uses a temperature sensor (3) mounted on the component. Signals from this are used to suddenly reduce the flow of air to the heater (5) when the temperature of the component reaches a threshold value.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zur Einstellung der Temperatur eines elektronischen Bauelementes auf einen vorbestimmten Wert bei der Erwärmung des bauelementes mit der durch ein Heißluftgerät (5) abgegebenen Heißluft nach dem Oberbegriff des Patentanspruches 1.The present invention relates to a method for adjusting the temperature of an electronic component to a predetermined value in the heating of the component with the by a hot air device ( 5 ) discharged hot air according to the preamble of claim 1.

Beispielsweise werden beim so genannten Rework, bei dem einzelne Bauelemente einer Leiterplatte ein- oder ausgelötet werden, üblicherweise Heißluftgeräte verwendet, mit denen Heißluft auf die Bauelemente aufgebracht wird, wobei das Lot der Anschlusselemente der Bauelemente, beispielsweise der Balls vom SMD-Bauelementen, erwärmt und zum Schmelzen gebracht wird.For example become with the so-called Rework, with which individual components a Printed circuit board on or off are used, usually hot air devices, with those hot air is applied to the components, wherein the solder of the connection elements components, such as the ball of SMD components, heated and is melted.

Ein Problem besteht dabei darin, dass die Temperatur der Heißluft des Heißluftgerätes stets größer ist als die Temperatur des Gehäuses des ein- oder auszulötenden Bauelementes, weil bei der Energieübertragung von dem Heißluftgerät auf das Bauelement ein Wärmeverlust auftritt. Wenn also die Temperatur des Bauelementes einen vorbestimmten z. B. maximal zulässigen Wert erreicht, muss die Temperatur des Heißluftgerätes abrupt bzw. sprungartig nach unten gefahren werden, damit die vorbestimmte Temperatur des Bauelementes nicht überschritten wird, um z. B. Schädigungen des Bauelementes auszuschließen.One The problem is that the temperature of the hot air of the Hot air device is always larger as the temperature of the housing of the one to be soldered in or out Component, because in the energy transfer from the hot air device to the device a heat loss occurs. So if the temperature of the device has a predetermined z. B. maximum permissible Value reached, the temperature of the hot air device must abruptly or abruptly be moved down so that the predetermined temperature of the Component not exceeded is to z. B. damage to exclude the component.

Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht darin, ein Verfahren zur Einstellung der Temperatur eines elektronischen Bauelementes auf einen vorbestimmten Wert bei der Erwärmung des Bauelementes mit der durch ein Heißluftgerät (5) abgegebenen Heißluft zu schaffen, mit dem es bei einer kostengünstigen Bauweise möglich ist, die Temperatur der Heißluft bei Erreichen des vorbestimmten Wertes sprungartig abzusenken.The object of the present invention is a method for adjusting the temperature of an electronic component to a predetermined value during heating of the component with the by a hot air device ( 5 ) to provide hot air, with which it is possible in a cost-effective design, the temperature of the hot air on reaching the predetermined value jump abruptly.

Diese Aufgabe wird durch ein Verfahren mit den Merkmalen des Patentanspruches 1 gelöst.These The object is achieved by a method having the features of the claim 1 solved.

Der wesentliche Vorteil der vorliegenden Erfindung besteht darin, dass es mit relativ einfachen Mitteln, z. B. beim Rework von Leiterplatten, möglich ist, die Temperatur der Heißluft des Heißluftgerätes sprungartig nach unten abzusenken, wenn eine für ein ein- oder auszulötendes elektronisches Bauelement vorbestimmte Temperatur überschritten wird. Beim Rework von Leiterplatten ist dies von großer Bedeutung, weil der Schmelzpunkt des Lotes der Lötstellen des Bauelementes beispielsweise bei etwa 217C° liegt und die maximal zulässige Temperatur, auf die das Bauelement ohne Schädigungen erwärmt werden darf, etwa 230C° bis 250C° beträgtt. Dies bedeutet, dass in einem relativ kleinen Temperaturfenster gearbeitet werden muss, um zu verhindern, dass nach dem Erreichen der Schmelztemperatur des Lotes ein Überschreiten der vorbestimmten Temperatur des Bauelementes vermieden wird.Of the The essential advantage of the present invention is that it with relatively simple means, for. For example, reworking printed circuit boards, is possible, the temperature of the hot air of the hot air device leaps and bounds to lower down, if one for an electronic or electronic Component predetermined temperature is exceeded. At the rework of circuit boards, this is of great importance because of the melting point the solder of the solder joints of the component, for example, at about 217C ° and the maximum allowable temperature, on the the component without damage to be heated may, about 230C ° to 250C °. This means that worked in a relatively small temperature window must be in order to prevent after reaching the melting temperature a passing over of the solder the predetermined temperature of the component is avoided.

Vorteilhafterweise ist das erfindungsgemäße Verfahren nicht nur im Zusammenhang mit dem Ein- und Auslöten von Bauelementen beim sogenannten Rework anwendbar. Vielmehr kann es überall dann angewendet werden, wenn ein vorbestimmtes elektronisches Bauelement mit Heißluft erwärmt wird und vermieden werden soll, dass eine vorbestimmte Temperatur des Bauelementes überschritten wird.advantageously, is the inventive method not only in connection with the soldering and desoldering of components in the so-called rework applicable. Rather, it can be anywhere then be applied when a predetermined electronic component with hot air heated is to be avoided and that a predetermined temperature of the component exceeded becomes.

Im Folgenden werden die Erfindung und deren Ausgestaltungen im Zusammenhang mit den Figuren näher erläutert. Es zeigen:in the Below, the invention and its embodiments are related closer with the figures explained. Show it:

1 in schematischer Darstellung die Seitenansicht einer mit einem Bauelement bestückten Leiterplatte, wobei an der Oberseite des Gehäuses des Bauelementes ein Sensor zur Temperaturermittlung angebracht ist und 1 in a schematic representation of the side view of a component equipped with a printed circuit board, wherein at the top of the housing of the component, a sensor for temperature determination is mounted and

2 ebenfalls in schematischer Darstellung ein Bauelement spezifisches ermitteltes Temperaturprofil. 2 also a schematic representation of a component specific determined temperature profile.

In der 1 ist eine Leiterplatte mit 1 bezeichnet. In der Leiterplatte 1 ist im sogenannten Rework-Verfahren ein Bauelement 2 zu verlöten oder ein bereits auf der Leiterplatte 1 verlötetes Bauelement 2 zum Zwecke des Austausches gegen ein entsprechendes funktionsfähiges Bauelement 2 zu entlöten.In the 1 is a circuit board with 1 designated. In the circuit board 1 is a component in the so-called rework process 2 to solder or an already on the circuit board 1 soldered component 2 for the purpose of exchange for a corresponding functional component 2 to desolder.

Die Anschlusselemente des Bauelementes 2, beispielsweise die Balls eines SMD-Bauelementes, sind mit 2' bezeichnet. Die auf der Leiterplatte 1 befindlichen entsprechenden Kontaktelemente sind mit 1' bezeichnet. Dabei muss jedem einzelnen Löt- bzw. Entlötvorgang das Lot der Kontaktelemente 2' des Bauelementes 2 zum Schmelzen gebracht werden, wobei der Schmelzpunkt für ein bestimmtes Lot z. B. bei 217C° liegt. Da das Bauelement 2 nicht überhitzt werden darf, muss in einem relativ engen Temperaturfenster gearbeitet werden, dass zwischen der Schmelztemperatur, z. B. etwa 217C° und der maximal zulässigen Gehäusetemperatur des Bauelementes 2 von etwa 230C° bis 250C° liegt. Keinesfalls darf dabei die für das Bauelement maximal zulässige Temperatur überschritten werden. Die Temperatur des Gehäuses des Bauelementes 2 wird mit einem Temperatursensor 3 ermittelt.The connection elements of the component 2 , For example, the balls of an SMD component, are with 2 ' designated. The on the circuit board 1 located corresponding contact elements are with 1' designated. Every single soldering or desoldering process requires the solder of the contact elements 2 ' of the component 2 be melted, the melting point for a given Lot z. B. at 217C °. As the component 2 must not be overheated, must be worked in a relatively narrow temperature window, that between the melting temperature, z. B. about 217C ° and the maximum permissible housing temperature of the device 2 from about 230 ° C to 250 ° C. Under no circumstances may the maximum permissible temperature for the component be exceeded. The temperature of the housing of the device 2 comes with a temperature sensor 3 determined.

Gemäß 2 soll die Ansteuerung der für das Bauelement 2 spezifischen Löttemperatur, die der Schmelztemperatur TS des Lotes der Anschlusselemente 2' entspricht, wie folgt erreicht werden. In einer ersten Anstiegsphase 7 wird die Temperatur möglichst schnell, vorzugsweise linear, auf eine für das Gehäuse des Bauelementes 2 zulässige Temperatur TG angehoben. Wenn der Temperatursensor 3 in der Anstiegsphase 7 das Erreichen der Temperatur TG des Bauteiles 2 anzeigt, soll diese Temperatur TG exakt gehalten werden, bis das Lot der Anschlusselemente 2' die Schmelztemperatur TS erreicht. Dies entspricht der Haltephase 8. Da die am Gehäuse des Bauelementes 2 zulässige Gehäusetemperatur TG bekannt ist, wird dann, wenn der Temperatursensor 3 diese Temperatur TG anzeigt, die Anstiegsphase sofort beendet und wird in die Haltephase 8 übergegangen. Von Bedeutung ist es dabei, dass die Temperatur TH des Heißluftgerätes 5 gemäß 2 wegen der zu erwartenden Wärmeverluste stets größer sein muss, als die in der Anstiegsphase vom Temperatursensor 3 gemessene Temperatur TG. Aus diesem Grunde muss, um beim Erreichen der Temperatur TG einen unzulässigen weiteren Temperaturanstieg über die Temperatur TG hinaus zu vermeiden, die Temperatur TH des Heißluftgerätes 5, d. h. also die Energiezufuhr vom Heißluftgerät zum Bauelement 2, schlagartig reduziert werden, wie dies in der 2 durch den Temperaturabfall TA dargestellt ist. Dabei muss die Energiezufuhr vom Heißluftgerät 5 zum Gehäuse des Bauteiles 2 derart reduziert werden, dass die vom Temperatursensor 3 gemessene Gehäusetemperatur TG des Bauelementes 2 solange in der Haltephase 8 gehalten wird, bis das Lot der Anschlusselemente 2 schmilzt.According to 2 should control the for the device 2 specific soldering temperature, the melting temperature TS of the solder of the connection elements 2 ' corresponds to be achieved as follows. In a first phase of growth 7 the temperature is as fast as possible, preferably linear, to a for the housing of the device 2 permissible temperature TG raised. When the temperature sensor 3 in the rising phase 7 reaching the temperature TG of the component 2 indicates that temperature TG should be kept exactly until the solder of the connecting elements 2 ' reaches the melting temperature TS. This corresponds to the holding phase 8th , Since the on the housing of the device 2 permissible housing temperature TG is known, then when the temperature sensor 3 indicates this temperature TG, the rising phase immediately ends and is in the holding phase 8th passed. It is important in this case that the temperature TH of the hot air device 5 according to 2 because of the expected heat losses must always be greater than those in the rise phase of the temperature sensor 3 measured temperature TG. For this reason, in order to avoid an inadmissible further rise in temperature above the temperature TG when the temperature TG is reached, the temperature TH of the hot air device must be 5 ie the energy supply from the hot air device to the component 2 to be abruptly reduced, as in the 2 represented by the temperature drop TA. The energy supply from the hot air device must be 5 to the housing of the component 2 be reduced so that the from the temperature sensor 3 measured housing temperature TG of the component 2 while in the hold phase 8th is held until the solder of the connection elements 2 melts.

Um das schlagartige Absenken der Temperatur der Heißluft des Heißluftgerätes 5 zu bewirken, wird erfindungsgemäß wie folgt vorgegangen. Die Heißluft wird durch Erwärmen der von einer Versorgungsleitung 64 an das Heißluftgerät 5 angelegten Luft erzeugt. Wenn man daher bei Erreichen der vom Temperatursensor 3 gemessenen Temperatur TG eine Steuerventilanordnung 6, die vorzugsweise parallel zueinander geschaltete Steuerventile 6-1, 6-2, 6-3, 6-4 und 6-5 aufweist, denen von der Versorgungsleitung 64 über eine Eingangsverteilerleitung 65 die Luft zugeführt wird und von denen über eine Ausgangsverteilerleitung 62 über eine damit verbundene Leitung 61 die Luft an das Heißluftgerät 5 angelegt wird, durch eine Recheneinheit 4 (Verbindungsleitung 43) selektiv so ansteuert, dass die Steuerventile 6-1 bis 6-5 bei Erreichen der vom Temperatursensor 3 der Recheneinheit 4 angezeigten Temperatur TG die Luftzufuhr an das Heißluftgerät 5 reduzieren, d. h. also dem Heißluftgerät 5 eine kleinere Luftmenge zuführen, wird die Temperatur der Heißluft des Heißluftgerätes 5 sprungartig nach unten geregelt, sodass der in der 2 dargestellte Temperaturabfall bzw. Temperatursprung TA entsteht. Dabei ist es von Bedeutung, dass eine schlagartige Temperaturabsenkung von nahezu jedem beliebigen Temperaturwert der Heißluft aus erfolgen kann. Je größer die Temperatur der Heißluft ist, desto größer muss der Temperaturabfall TA bei Erreichen der vorbestimmten Temperatur TG sein. Hierzu kann es sinnvoll sein, durch einen weiteren Temperatursensor 9 die Temperatur TH der Heißluft zu erfassen und an die Recheneinheit 4 zu liefern (Verbindungsleitung 42), die dann die Größe des zu bewirkenden Temperaturabfalls TA aus der Differenz zwischen der vom Temperatursensor 3 ermittelten Temperatur TG des Gehäuses des Bauelementes 2 und der vom Temperatursensor 9 ermittelten Temperatur der Heißluft des Heißluftgerätes 5 einstellt. Je größer diese Temperaturdifferenz ist, desto mehr Regelventile 6-1 bis 6-5 werden schlagartig durch ein von der Recheneinheit 4 erzeugtes Steuerventilsignal VS (Verbindungsleitung 41) geschlossen.To the sudden lowering of the temperature of the hot air of the hot air device 5 to effect, according to the invention proceeds as follows. The hot air is made by heating the from a supply line 64 to the hot air device 5 created generated air. Therefore, when you reach the temperature sensor 3 measured temperature TG a control valve assembly 6 , which are preferably parallel control valves 6-1 . 6-2 . 6-3 . 6-4 and 6-5 which, from the supply line 64 via an input distribution line 65 the air is supplied and of which via an output distribution line 62 via an associated line 61 the air to the hot air device 5 is created by a computing unit 4 (Connecting line 43 ) selectively drives so that the control valves 6-1 to 6-5 when reaching the temperature sensor 3 the arithmetic unit 4 indicated temperature TG the air supply to the hot air device 5 reduce, ie the hot air device 5 supply a smaller amount of air, the temperature of the hot air of the hot air device 5 abruptly down regulated, so that in the 2 shown temperature drop or temperature jump TA arises. It is important that a sudden drop in temperature of almost any temperature value of the hot air can be made. The greater the temperature of the hot air, the greater the temperature drop TA must be when reaching the predetermined temperature TG. For this purpose, it may be useful, by another temperature sensor 9 to detect the temperature TH of the hot air and to the computing unit 4 to deliver (connecting line 42 ), which then the size of the temperature drop TA to be effected from the difference between the temperature sensor 3 determined temperature TG of the housing of the device 2 and that of the temperature sensor 9 determined temperature of the hot air of the hot air device 5 established. The larger this temperature difference, the more control valves 6-1 to 6-5 be abruptly by one of the arithmetic unit 4 generated control valve signal VS (connecting line 41 ) closed.

Claims (6)

Verfahren zur Einstellung der Temperatur eines elektronischen Bauelementes (2) auf einen vorbestimmten Wert bei der Erwärmung des Bauelementes (2) mit der durch ein Heißluftgerät (5) abgegebenen Heißluft, dadurch gekennzeichnet, dass die Temperatur des Bauelementes (2) mit einem Temperatursensor (3) gemessen wird und dass bei Erreichen der für das Bauelement (2) vorbestimmten Temperatur (TG) die dem Heißluftgerät (5) zugeführte Luftmenge sprungartig derart verringert wird, dass die Temperatur der Heißluft des Heißluftgerätes (5) sprungartig abfällt, um eine Erwärmung des Bauelementes (2) über die vorbestimmte Temperatur (TG) hinaus zu vermeiden.Method for adjusting the temperature of an electronic component ( 2 ) to a predetermined value during heating of the component ( 2 ) with the by a hot air device ( 5 ) discharged hot air, characterized in that the temperature of the component ( 2 ) with a temperature sensor ( 3 ) and that when it is reached for the device ( 2 ) predetermined temperature (TG) which the hot air device ( 5 ) supplied amount of air is suddenly reduced such that the temperature of the hot air of the hot air device ( 5 ) drops abruptly to a heating of the component ( 2 ) beyond the predetermined temperature (TG). Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die dem Heißluftgerät (5) zugeführte Luftmenge durch eine Ventilanordnung (6) gesteuert wird.A method according to claim 1, characterized in that the hot air device ( 5 ) supplied amount of air through a valve assembly ( 6 ) is controlled. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Ventilanordnung (6) mehrere parallel zueinander geschalteten Steuerventile (6-1, 6-2, 6-3, 6-4 und 6-5) umfasst, wobei von einer Versorgungsleitung (64) Luft einer Luftquelle über eine Eingangsverteilerleitung (65) den Eingängen der Steuerventile (6-1, 6-2, 6-3, 6-4 und 6-5) zugeführt wird und Luft von den Ausgängen der Steuerventile (6-1, 6-2, 6-3, 6-4 und 6-5) über eine Ausgangsverteilerleitung (62) der Eingangsleitung (61) des Heißluftgerätes (5) zugeführt wird, wobei die Steuerventile (6-1, 6-2, 6-3, 6-4 und 6-5) durch das Steuersignal (VS) einer Recheneinheit (4) selektiv gesteuert werden, die mit der Ventilanordnung (6) über eine Steuerleitung (41) verbunden ist.Method according to Claim 2, characterized in that the valve arrangement ( 6 ) a plurality of parallel control valves ( 6-1 . 6-2 . 6-3 . 6-4 and 6-5 ), wherein from a supply line ( 64 ) Air from an air source via an input manifold ( 65 ) the inputs of the control valves ( 6-1 . 6-2 . 6-3 . 6-4 and 6-5 ) and air from the outputs of the control valves ( 6-1 . 6-2 . 6-3 . 6-4 and 6-5 ) via an output distribution line ( 62 ) of the input line ( 61 ) of the hot air device ( 5 ), wherein the control valves ( 6-1 . 6-2 . 6-3 . 6-4 and 6-5 ) by the control signal (VS) of a computing unit ( 4 ) which are connected to the valve arrangement ( 6 ) via a control line ( 41 ) connected is. Verfahren nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Ventilanordnung (6) bzw. die Steuerventile (6-1, 6-2, 6-3, 6-4 und 6-5) durch ein von einer Recheinheit (4) erzeugtes Ventilsteuersignal (VS) in Abhängigkeit von einem von dem Temperatursensor (3) ermittelten und an die Recheneinheit (4) angelegten Wert der vorbestimmten Temperatur (TG) angesteuert wird bzw. werden.Method according to claim 2 or 3, characterized in that the valve arrangement ( 6 ) or the control valves ( 6-1 . 6-2 . 6-3 . 6-4 and 6-5 ) by one of a computing unit ( 4 ) generated valve control signal (VS) in response to one of the temperature sensor ( 3 ) and to the arithmetic unit ( 4 ) applied value of the predetermined temperature (TG) is or will be driven. Verfahren nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, dass mit einem weiteren Temperatursensor (9) die Temperatur (TH) der Heißluft des Heißluftgerätes (5) gemessen und an die Recheneinheit (4) weitergeleitet wird, wobei die Ventilanordnung (6) bzw. die Steuerventile (6-1, 6-2, 6-3, 6-4 und 6-5) in Abhängigkeit von der Differenz der von dem Temperatursensor (3) und dem weiteren Temperatursensor (9) ermittelten Temperaturwerte angesteuert wird bzw. werden.Method according to claim 2 or 3, characterized in that with a further temperature sensor ( 9 ) the temperature (TH) of the hot air of the hot air device ( 5 ) and sent to the arithmetic unit ( 4 ), the valve arrangement ( 6 ) or the control valves ( 6-1 . 6-2 . 6-3 . 6-4 and 6-5 ) depending on the difference of the temperature sensor ( 3 ) and the further temperature sensor ( 9 ) determined temperature values is or will be. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5 zur Einstellung der vorbestimmten Temperatur (TG) des Gehäuses eines Bauelementes (2), insbesondere eines SMD-Bauelementes, beim Rework von Leiterplatten.Method according to one of claims 1 to 5 for setting the predetermined temperature (TG) of the housing of a component ( 2 ), in particular an SMD component, in the rework of printed circuit boards.
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