DE102007022596A1 - Verfahren zur Heizleistungsregelung von Lötanlagen (Reflow- od. Dampfphasen- Lötanlagen )in Abhängigkeit des zu verlötenden Werkstücks bezogen auf die Masse des zu verlötenden Werkstücks - Google Patents

Abstract

Die Erfindung beschreibt ein Verfahren für die Regelung von Lötanlagen (Reflow- oder Dampfphasen-Lötanlagen) in Abhängigkeit des zu verlötenden Werkstücks oder Lötguts, bezogen auf die Masse des Werkstücks oder Lötguts. Durch die Bestimmung der Masse z. B. über eine Wägezelle wird die Regelung der Lötanlagen in Kombination der Heizleistung eingestellt. Die Heizleistungsregelung in Verbindung der Masse des Lötguts ist zuständig für den Temperaturgradienten, der den Aufheizgrad des Lötguts bestimmt.

Description

• Die Erfindung beschreibt ein Verfahren für die Regelung von Lötanlagen (Reflow – oder Dampfphasen-Lötanlagen) in Abhängigkeit des zu verlötenden Werkstücks oder Lötguts bezogen auf die Masse des Werkstücks oder Lötguts.
• Durch die Bestimmung der Masse z. B. über eine Wägezelle wird die Regelung der Lötanlagen in Kombination der Heizleistung eingestellt. Die Heizleistungsregelung, in Verbindung der Masse des Lötguts, ist zuständig für den Temperaturgradienten, der den Aufheizgrad des Lötguts bestimmt.
• In der Elektronik Industrie werden die Aufheizgradienten von den Herstellern der Bauteile vorgegeben, um einen Schädigung der Bauteile zu vermeiden. Ein Anhaltspunkt sind 2°C pro Sekunde als Temperaturgradient. Für Baugruppen die sehr schwer, also sehr Masse intensiv sind, dauert der Aufheizprozess länger als für eine Baugruppe die leichter ist, also eine geringere Masse hat.
• Es ist bekannt, dass durch Regelung der Heizleistung das Lötprofil bzw. der Aufheizgradient des Lötgutes eingestellt wird. Durch die unterschiedliche Bestückung und die unterschiedlichen Massen ist die Erstellung eines optimalen Lötprofils recht schwierig und bedingt die Benutzung diverser Testplatten für die optimale Einstellung des Lötofens bzw. Lötprofils.
• In der DE 10159057 A1 wird die automatische Einstellung von Temperaturgradienten, insbesondere bei Dampfphasen Lötanlagen beschrieben. Hierbei spielt die lineare Beziehung zwischen Dampfmengenproduktion und Aufwärmgeschwindigkeit eine Rolle. Es wird die flächenmäßige Grösse des Lötguts über Sensoren oder über eine CCD Kamera erfasst.
• In der DE 29921643 U1 wird eine Heizvorrichtung beschrieben, die über eine Anzahl von Heizzonen und Kühlzonen verfügt. Mindestens zwei Heizstraßen sind übereinander angeordnet. Über ein vorbestimmtes vorprogrammierbares Temperaturprofil werden die Baugruppen verlötet.
• In der DE 29704601 U1 wird eine Heizvorrichtung beschrieben, dass ein Transportweg der Transporteinrichtung im Heizbereich in einer Ebenen im wesentlichen quer zur horizontalen Zufuhr- oder Abgaberichtung, verläuft und Transportweg Eingabe- und Ausgabebereich in etwa ringförmig verbindet.
• In der DE 10025472 C2 wird in einer Dampfphasen Lötanlage die Heizleistung des Lötzonenheizmoduls und des Prozesszonenheizmoduls unabhängig voneinander eingestellt und erzeugt damit zonenbezognen überhitzten Dampf.
• Keines dieser Verfahren und Vorrichtungen verwendet die Masse der Baugruppen um die Heizleistung zu regeln und zu steuern. Bei den Reflow Lötanlagen versucht man die Einstellung der Heizleistung über Muster Baugruppen einzustellen. Bei den Dampfphasen Lötanlagen ist es die lineare Dampfmengenproduktion in Abhängigkeit der Aufwärmgeschwindigkeit mit entsprechender Sensorik in den Anlagen. Es ist hier eine Interpolation notwendig, (Probelötung) da das Lötgut eine ganz spezifische aber noch unbekannte Aufnahme der Verdampfungswärme hat. Damit wird eine Testlötung zur Bestimmung des Wärmehaushaltes des zu erwärmenden Gutes notwendig.
• Es ist daher Aufgabe der vorliegenden Erfindung die Masse der Baugruppe mit in die Einstellung der Heizleistung bei Reflow Lötanlagen und Dampfphasen Lötanlagen zu berücksichtigen. Über die Erfassung der Masse durch eine Wägezelle oder durch Eingabe der Masse in der Steuerung regelt sich die Heizleistung der Anlagen automatisch.
• Die physikalische Grundlage der erfindungsgemäßen Verfahrens ist die allgemeine Beziehung: Q = c·m·ΔT

Q

Wärmemenge

c

spezifische Wärmekapazität

m

Masse

ΔT

Temperaturerhöhung

• Bei der Wärmeabgabe bzw. -aufnahme hat die Masse des Körpers einen direkt proportionalen Einfluss, so dass die Wärme, die über die Heizleistung eingestellt wird, mit Ihr in direktem Zusammenhang steht. Die Heizleistung bei den Lötanlagen ist direkt oder indirekt zuständig für die Erwärmung des Lötgutes bei Reflow Lötanlagen bzw. Dampfphasen Lötanlagen. Wird die Masse über Kraftaufnehmer bzw. Wägezelle mit in die Regelung der Heizleistung einbezogen, kann die sogenannte massebezogene Heizleistung die notwendige Wärmemenge eingestellt werden. Da diese Beziehung proportional ist, kann ein linearer Temperaturanstieg der Masse über eine lineare Erhöhung der Wärmemenge Q erreicht werden. Dies steht in direktem Zusammenhang mit der linearen Heizleistungsregelung.
• Die, mit der Erfindung bestimmten Vorteile bestehen insbesondere darin, dass statt einer Vielzahl von verschiedenen Probelötungen, sei es durch Musterbaugruppen oder durch vergleichbares Lötgut, nur die Bestimmung der Masse über eine z. B. Wägezelle in Kombination der Heizleistung nur die für diese Masse tatsächliche nötige Erwärmung bzw. Heizleistung des Lötguts eingestellt werden muss. Da die Masse bzw. das Werkstück nur z. B. 2°C/Sek. Aufheizrate zulässt ergibt es einen linearen Verlauf der Heizleistung.
• ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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• Zitierte Patentliteratur
• - DE 10159057 A1 [0005]
• - DE 29921643 U1 [0006]
• - DE 29704601 U1 [0007]
• - DE 10025472 C2 [0008]

Claims (5)

1. Verfahren zur Erwärmung von Werkstücken speziell in Reflow und Dampfphasen Lötanlagen dadurch gekennzeichnet, dass durch Bestimmung der Masse die Wärmemenge und damit die Heizleistung geregelt wird.
2. Verfahren zur Erwärmung von Werkstücken speziell in Reflow und Dampfphasen Lötanlagen dadurch gekennzeichnet, dass die Masse des Werkstücks bzw. Lötguts über Wägezellen oder Kraftaufnehmer ermittelt wird
3. Verfahren zur Erwärmung von Werkstücken speziell in Reflow und Dampfphasen Lötanlagen dadurch gekennzeichnet, dass die Regelung der Heizleistung für die Aufheizung der Masse linear erfolgen soll.
4. Verfahren zur Erwärmung von Werkstücken speziell in Reflow und Dampfphasen Lötanlagen dadurch gekennzeichnet, dass in Abhängigkeit der Masse die Heizleistung sich automatisch linear einstellt.
5. Verfahren zur Erwärmung von Werkstücken speziell in Reflow und Dampfphasen Lötanlagen dadurch gekennzeichnet, dass die Bestimmung der Masse außerhalb der Lötanlage erfolgen kann