DE102009028865A1 - Reflow soldering plant useful for continuous soldering of soldering material, comprises a pre-heating zone, a soldering zone, a cooling zone and a vacuum zone that connects the soldering zone - Google Patents

Reflow soldering plant useful for continuous soldering of soldering material, comprises a pre-heating zone, a soldering zone, a cooling zone and a vacuum zone that connects the soldering zone Download PDF

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Abstract

The reflow soldering plant for continuous soldering of soldering material, comprises a pre-heating zone (1), a soldering zone (2), a cooling zone (4) and a vacuum zone (3) that connects the soldering zone, where the soldering material is heated in the pre-heating zone at a temperature below the melting temperature of the solder paste, and in the soldering zone at the melting temperature. The soldering material is cooled in the cooling zone before discharging from the plant. The soldering material is kept in the vacuum zone for a predetermined period of time at a temperature. The reflow soldering plant for continuous soldering of soldering material, comprises a pre-heating zone (1), a soldering zone (2), a cooling zone (4) and a vacuum zone (3) that connects the soldering zone, where the soldering material is heated in the pre-heating zone at a temperature below the melting temperature of the solder paste, and in the soldering zone at the melting temperature. The soldering material is cooled in the cooling zone before discharging from the plant. The soldering material is kept in the vacuum zone for a predetermined period of time at a temperature that corresponds to the melting temperature or above before the soldering material is passed to the cooling zone. The soldering material is cooled in the vacuum zone so that the melting temperature is decreased. The transport of the soldering material is continuously carried out through the reflow soldering plant and is stopped in the vacuum zone. The vacuum zone disposed over an arrangement that locks after transporting the soldering material into the vacuum zone for the duration of vacuum treatment and then opens again for further transport. The vacuum zone disposes over a heating device by which the temperature in the vacuum zone is adjustable. The heating device works without convection and disposes over a resistance heater and/or radiant heater. The pre-heating zone and the soldering zone dispose over a convection heating device. The vacuum in the vacuum zone is produced over a continuously passing vacuum pump. Filter devices or pyrolysis facilities are provided in the suction area of the vacuum pump. A vacuum tank is arranged between the vacuum pump and the vacuum zone. The part of the vacuum zone is thermally decoupled by the cooling zone. In the vacuum zone, a protective gas device is provided by which a protective gas atmosphere is created. A separate transport equipment is provided for transporting the soldering material from the soldering zone into the vacuum zone and allows a largely shock-free transport of the soldering material.

Description

Die Erfindung betrifft eine Reflowlötanlage zum Löten unterschiedlichster Baugruppen. Das Reflowlöten ist dadurch charakterisiert, dass mittels einer Lotpaste oder Lötmittel gelötet wird, die durch Erhitzen aufgeschmolzen wird. Die zu lötende Baugruppe wird hierzu an den Lötstellen mit einer Lotpaste und den zu lötenden Bauteilen versehen. Die so bestückte Baugruppe wird beispielsweise in einen Ofen eingebracht und so weit aufgeheizt, dass der Schmelzpunkt der Lotpaste erreicht wird. Anschließend wird die Baugruppe wieder abgekühlt, wodurch das Lot erstarrt und eine feste leitfähige Lotverbindung ergibt. Es sind unterschiedliche Bauformen von Reflowlötanlagen bekannt. Am weitesten verbreitet sind Durchlaufanlagen, bei denen die zu lötende Baugruppe mehr oder weniger kontinuierlich durch die Anlage gefördert wird und hierbei so stark durch Konvektion oder Strahlung erhitzt wird, dass die Lotpaste ihren Schmelzpunkt erreicht und danach wieder abgekühlt wird, so dass die Baugruppe in einem Zustand der Anlage entnommen werden kann, in dem die Lotpaste nicht mehr flüssig ist und eine stabile Verbindung von Basis- oder Leiterplatte und gelöteten Bauteilen gewährleistet ist.The invention relates to a reflow soldering for soldering a variety of assemblies. The reflow soldering is characterized in that soldered by means of a solder paste or solder, which is melted by heating. The assembly to be soldered is provided for this purpose at the solder joints with a solder paste and the components to be soldered. The assembled assembly is placed for example in an oven and heated so that the melting point of the solder paste is achieved. Subsequently, the assembly is cooled again, whereby the solder solidifies and gives a solid conductive solder joint. There are different types of reflow soldering known. Most widespread are continuous systems in which the assembly to be soldered is more or less continuously conveyed through the system and in this case is heated so strongly by convection or radiation that the solder paste reaches its melting point and is then cooled again, so that the assembly in a Condition of the system can be removed, in which the solder paste is no longer liquid and a stable connection of base or printed circuit board and soldered components is guaranteed.

Die meisten Anlagen verfügen über eine Vorwärmphase, in der die Baugruppe langsam erwärmt wird, einer eigentlichen Lötzone, in der die Baugruppe so stark erhitzt wird, dass der Schmelzpunkt der Lötpaste erreicht wird und einer anschließenden Abkühlphase, in der die Baugruppe langsam wieder abgekühlt wird.Most systems have a preheat phase in which the assembly is heated slowly, an actual soldering zone in which the assembly is heated so high that the melting point of the solder paste is reached and a subsequent cooling phase, in which the assembly is slowly cooled again.

Wenngleich mit derartigen Anlagen gute Lötergebnisse erzielbar sind, kommen konventionelle Anlagen bei großen Oberflächenmontierten Bauteilen an ihre Grenzen. Der Grund dafür liegt darin, dass derartige Bauteile große Lötflächen zur Übertragung hoher elektrischer Leistung benötigen, wobei diese großen Lötflächen zumindest weitgehend fehlerfrei gelötet werden müssen, da andernfalls der Widerstand stark zunimmt und die erforderliche elektrische Leistung nicht hinreichend übertragen werden kann oder aufgrund des hohen elektrischen Widerstands eine zu starke Erwärmung der Lötfläche eintritt. Der Grund hierfür ist in erster Linie in Einschlüssen zu sehen, die durch Flussmittelreste und andere Verunreinigungen in der großen flächigen Lötfläche entstehen und somit den Kontakt zwischen Leiterplatte und Bauteil beeinträchtigen. Dabei wird angestrebt, die Baugruppe einschlussfrei, das heißt ohne Einschlüsse wie Lunkerblasen oder andere Einschlüsse jeglicher Art zu löten. Um dieses Problem in den Griff zu bekommen, wurde vorgeschlagen, ein Vakuum in der Lötphase zu erzeugen, so dass, wenn die Lötpaste den Schmelzpunkt erreicht, Luftblasen Flussmittelüberreste und andere Verunreinigungen durch das Vakuum oder Unterdruck abgezogen werden, um so die Qualität der Lötverbindung zu erhöhen, da insbesondere bei flächigen Lötverbindungen zumindest im inneren Bereich beim konventionellen Reflowlöten häufig Einschlüsse verbleiben.Although good soldering results can be achieved with such systems, conventional systems for large surface-mounted components reach their limits. The reason for this is that such components require large solder pads for transmitting high electrical power, these large solder pads must be soldered at least largely error-free, otherwise the resistance increases sharply and the required electrical power can not be sufficiently transmitted or due to the high electrical Resistance too high heating of the soldering surface occurs. The reason for this is primarily to be seen in inclusions caused by residual flux and other impurities in the large area solder surface and thus affect the contact between PCB and component. The aim is to solder the assembly inclusion-free, that is without inclusions such as blowholes or other inclusions of any kind. To address this problem, it has been proposed to create a vacuum in the soldering phase so that when the solder paste reaches the melting point, air bubbles, flux residues and other contaminants are removed by the vacuum or vacuum, thus increasing the quality of the solder joint increase, since in particular in flat solder joints, at least in the inner region in conventional reflow soldering often remain inclusions.

Hierzu wird in der US 2009/0014503 A1 eine Reflowlötanlage vorgeschlagen, bei der die Lötzone mit einer Vakuumeinrichtung versehen ist, so dass beim Erreichen des Schmelzpunkts der Lotpaste Vakuum vorliegt, um die Qualität der Lötung zu erhöhen. Wie gut aus 3 dieses Dokuments zu ersehen ist, verfügt auch diese Anlage über die klassische Aufteilung in eine Vorwärmphase, eine Lötphase und eine Abkühlphase. Am Ende der Vorwärmphase oder Vorwärmzone wird eine Temperatur von 221°C erreicht. In der sich daran anschließenden Lötzone wird die Temperatur relativ kontinuierlich auf eine Arbeitstemperatur von 260°C gesteigert, wobei, wie ausgeführt, dies unter Vakuumbedingungen geschieht. Ist der Schmelzpunkt der Lotpaste erreicht, wird bereits in der Lötzone die Temperatur wieder kontinuierlich verringert, so dass die Baugruppe mit einer Temperatur von etwa 221°C, also deutlich unterhalb des Schmelzpunkts und auf der Höhe der Eintrittstemperatur in die Lötzone die Lötzone verlässt und an die Abkühlphase bzw. Kühlstrecke übergeben wird. In dieser Kühlstrecke wird die Temperatur der Baugruppe bis auf 25°C heruntergefahren.This is in the US 2009/0014503 A1 proposed a Reflowlötanlage, wherein the soldering zone is provided with a vacuum device, so that upon reaching the melting point of the solder paste vacuum is present in order to increase the quality of the soldering. How good 3 As you can see from this document, this plant also has the classic split into a preheating phase, a soldering phase and a cooling phase. At the end of the preheating or preheating zone, a temperature of 221 ° C is reached. In the subsequent soldering zone, the temperature is increased relatively continuously to a working temperature of 260 ° C, which, as stated, this is done under vacuum conditions. Once the melting point of the solder paste has been reached, the temperature is continuously reduced again in the soldering zone, so that the assembly leaves the soldering zone at a temperature of about 221 ° C., ie well below the melting point and at the level of the inlet temperature in the soldering zone the cooling phase or cooling section is passed. In this cooling section, the temperature of the assembly is reduced to 25 ° C.

Aufgabe der Erfindung ist es, eine Reflowlötanlage zu schaffen, die durch die Anwendung von Vakuum mit hoher Zuverlässigkeit deutlich verbesserte Lötverbindungen auch bei großen oberflächenmontierten Bauteilen mit großen Lötflächen gewährleistet.The object of the invention is to provide a reflow soldering system that ensures significantly improved solder joints even with large surface mounted components with large pads by the use of vacuum with high reliability.

Diese Aufgabe wird durch die Merkmale des Anspruchs 1 gelöst. Gemäß der Erfindung wird eine Reflowlötanlage geschaffen, die über eine konventionelle Vorheizzone und eine solche Lötzone verfügt. In der Lötzone wird die Lotpaste auf eine Temperatur erhitzt, die zumindest der Schmelztemperatur entspricht, aber auch darüberliegen kann. Dadurch wird die Lotpaste flüssig. Im Anschluss daran wird das Lötgut an eine Vakuumzone übergeben, in der ein Vakuum erzeugt wird und das Lötgut für eine vorbestimmte Zeitspanne zumindest auf einer Temperatur gehalten wird, die der Schmelztemperatur entspricht, oder darüber liegt. Im Anschluss an die Vakuumbehandlung wird das Lötgut an eine konventionelle Kühlzone übergeben. Das heißt, das Lötgut wird auf herkömmliche Weise in der Lötzone so weit erhitzt, dass die Schmelztemperatur der Lotpaste erreicht wird. Dabei kann die Temperaturregelung exakt auf die Schmelztemperatur einregeln oder auf eine darüberliegende Temperatur. Entscheidend ist dabei lediglich, dass die Lotpaste komplett aufschmilzt und andererseits Bauteile nicht durch zu hohe Temperaturbelastung geschädigt werden. In diesem Zustand, das heißt, in einem Zustand, in dem die Lotpaste in aufgeschmolzenem flüssigem Zustand vorliegt, wird das Lötgut in eine Vakuumzone eingebracht und dort für eine vorbestimmte Zeit einem Vakuum ausgesetzt. Die Temperaturregelung bzw. die Steuerung des Temperaturprofils erfolgt dabei so, dass für eine vorbestimmte Zeitspanne auch in der Vakuumzone die Lotpaste zumindest auf Schmelztemperatur gehalten wird, so dass die Lotpaste während der Vakuumbehandlung zumindest für eine bestimmte Zeitdauer in flüssiger Form vorliegt und auf diese Weise Einschlüsse, Verunreinigungen, etc. mittels des Vakuums entfernt werden können.This object is solved by the features of claim 1. According to the invention, a reflow soldering machine is provided which has a conventional preheating zone and such a soldering zone. In the soldering zone, the solder paste is heated to a temperature which at least corresponds to the melting temperature, but can also be above it. This will make the solder paste liquid. Subsequently, the solder is transferred to a vacuum zone in which a vacuum is generated and the solder is kept for a predetermined period of time at least at a temperature equal to or above the melting temperature. Following the vacuum treatment, the solder is transferred to a conventional cooling zone. That is, the solder is heated in a conventional manner in the soldering zone so far that the melting temperature of the solder paste is achieved. The temperature control can adjust exactly to the melting temperature or to an overlying temperature. The decisive factor is merely that the solder paste melts completely and on the other hand components are not damaged by excessive temperature load. In this state, that is, in a state in which the solder paste in molten liquid state, the solder is placed in a vacuum zone and exposed there for a predetermined time a vacuum. The temperature control or the control of the temperature profile is carried out so that for a predetermined period of time even in the vacuum zone, the solder paste is maintained at least at melting temperature, so that the solder paste is present during the vacuum treatment at least for a certain period of time in liquid form and in this way inclusions , Impurities, etc. can be removed by means of the vacuum.

In der Vakuumzone wird für eine vorbestimmte Zeitdauer ein Vakuum erzeugt, um das Lötgut bzw. die verflüssigte Lötpaste einem Vakuum auszusetzen. Die Temperaturregelung bzw. das Temperaturprofil der Anlage kann so ausgelegt sein, dass während der gesamten Vakuumbehandlung die Lotpaste in flüssiger Form vorliegt, also zumindest die Schmelztemperatur der Lotpaste erreicht wird, oder die Anlage kann so ausgelegt bzw. geregelt sein, dass nur für einen Teil der Zeitdauer der Vakuumbehandlung, also eine vorbestimmte Zeitdauer, die Schmelztemperatur erreicht wird und während der verbliebenen Dauer der Vakuumbehandlung das Lötgut bzw. die Lotpaste bereits wieder auf eine Temperatur unterhalb der Schmelztemperatur abkühlt.In the vacuum zone, a vacuum is generated for a predetermined period of time to expose the solder or the liquefied solder paste to a vacuum. The temperature control or the temperature profile of the system can be designed so that during the entire vacuum treatment, the solder paste is in liquid form, so at least the melting temperature of the solder paste is reached, or the system can be designed or regulated so that only for a part the duration of the vacuum treatment, that is, a predetermined period of time, the melting temperature is reached and during the remaining duration of the vacuum treatment, the soldering material or the solder paste already cools again to a temperature below the melting temperature.

Vorteilhaft kühlt das Lötgut bzw. die Lotpaste in der Vakuumzone auf eine Temperatur unterhalb der Schmelztemperatur der Lotpaste ab, bevor das Lotgut an die Kühlzone übergeben wird. Zu diesem Zweck kann, wie ausgeführt, die Temperaturregelung während der Vakuumbehandlung entsprechend beschaffen sein, oder es kann das Lötgut nach der eigentlichen Vakuumbehandlung noch für eine bestimmte Zeitdauer in der Vakuumzone verweilen und während dieser Zeit so weit abkühlen, dass die Schmelztemperatur unterschritten wird, bevor dieses an die Kühlzone übergeben wird. Eine Übergabe des Lötguts von der Vakuumzone an die Kühlzone in einem Zustand, in dem die Lotpaste bereits unter Schmelztemperatur abgekühlt hat, hat den Vorteil, dass durch eventuelle Erschütterungen eine Depositionierung von Bauteilen nicht mehr befürchtet werden muss, da durch die zumindest teilweise erstarrte Lotpaste eine relativ stabile Verbindung von Leiterplatte und Bauteilen gegeben ist.Advantageously, the soldering material or the solder paste cools in the vacuum zone to a temperature below the melting temperature of the solder paste before the solder is transferred to the cooling zone. For this purpose, as stated, the temperature control during the vacuum treatment be designed accordingly, or it can dwell the solder after the actual vacuum treatment for a certain period of time in the vacuum zone and during this time so far cool that the melting temperature is exceeded, before this is transferred to the cooling zone. A transfer of the solder from the vacuum zone to the cooling zone in a state in which the solder paste has already cooled below melting temperature, has the advantage that by any vibrations, a deposition of components no longer has to be feared because of the at least partially solidified solder paste given relatively stable connection of printed circuit board and components.

Vorteilhaft erfolgt der Transport des Lötguts durch die Reflowlötanlage kontinuierlich oder getaktet. In der Vakuumzone erfolgt der Transport vorteilhaft getaktet, so dass während der Vakuumbehandlung kein Transport des Lötguts stattfindet und die Vakuumzone mit relativ einfachen Mitteln wirksam geschlossen werden kann. Es ist aber auch ein vollständig kontinuierlicher Transport möglich, wenn das Lötgut mit hinreichend großen Abständen auf die Transporteinrichtung gesetzt wird, so dass während der Vakuumbehandlung die Vakuumzone geschlossen werden kann, da während dieser Zeitspanne kein weiteres Lötgut über die Transporteinrichtung an die Vakuumzone herantransportiert wird. Auch eine Kombination von vollständig kontinuierlichem Transport, z. B. durch die Vorheizzone, Lötzone und Kühlzone, oder ein getakteter Transport durch die Vakuumzone sind möglich durch geeignete Übergabe an entsprechende Fördereinrichtungen. Zusätzlich ist jedoch auch ein kontinuierlicher Transport in der Vakuumkammer möglich.Advantageously, the transport of the solder material by the reflow soldering continuously or clocked. In the vacuum zone, the transport is advantageously clocked, so that during the vacuum treatment no transport of the solder takes place and the vacuum zone can be effectively closed with relatively simple means. But it is also a completely continuous transport possible if the item to be soldered is set with sufficiently large distances to the transport device, so that during the vacuum treatment, the vacuum zone can be closed because during this period no further item to be soldered is transported via the transport device to the vacuum zone. Also, a combination of completely continuous transport, z. B. by the preheating, soldering and cooling zone, or a clocked transport through the vacuum zone are possible by appropriate transfer to appropriate conveyors. In addition, however, a continuous transport in the vacuum chamber is possible.

Vorteilhaft verfügt die Vakuumzone über eine Heizeinrichtung, mittels der die Temperatur der Vakuumzone einstellbar ist. Hierdurch kann das Lötprofil während der Phase in der Vakuumzone entsprechend gestaltet werden und die Zeitspanne, während der die Lötpaste zumindest auf Schmelztemperatur gehalten wird, geregelt werden. Gegebenenfalls kann auch ein Abkühlprofil in der Vakuumzone bzw. der Gradient der Abkühlung durch die Heizeinrichtung entsprechend eingestellt werden. Vorteilhaft arbeitet diese Heizeinrichtung ohne Konvektion, da zumindest in der Phase, in der das Vakuum erzeugt wird, ein Heizen mittels Konvektion nicht möglich ist. Es ist aber denkbar, die Vakuumzone in der Zeitspanne, in der das Vakuum nicht erzeugt wird, mittels Konvektionsheizung aufzuheizen und diese Heizeinrichtung während der Phase, in der das Vakuum erzeugt wird, auszusetzen. Als vorteilhaft haben sich Wärmestrahler oder auch Widerstandsheizeinrichtungen erwiesen.Advantageously, the vacuum zone has a heating device, by means of which the temperature of the vacuum zone is adjustable. In this way, the soldering profile during the phase in the vacuum zone can be designed accordingly and the period of time during which the solder paste is maintained at least at melting temperature, are regulated. Optionally, a cooling profile in the vacuum zone or the gradient of the cooling by the heater can be adjusted accordingly. Advantageously, this heater operates without convection, since at least in the phase in which the vacuum is generated, heating by means of convection is not possible. However, it is conceivable to heat the vacuum zone in the period in which the vacuum is not generated by convection heating and to suspend this heater during the phase in which the vacuum is generated. Heat radiators or resistance heating devices have proved to be advantageous.

Die Vakuumbehandlung in der Vakuumzone erfolgt über eine Vakuumpumpe, die jedoch nicht kontinuierlich laufen muss, sondern vorteilhaft getaktet ist und lediglich dann das gewünschte Vakuum erzeugt, wenn das Lötgut in die Vakuumzone eingebracht wurde, diese verschlossen wurde, und dann auch nur für die Dauer der gewünschten Vakuumbehandlung, wobei wie ausgeführt das Lötgut unter Umständen auch länger in der Vakuumzone verbleiben kann, um unter die Schmelztemperatur abzukühlen.The vacuum treatment in the vacuum zone via a vacuum pump, which does not have to run continuously, but is clocked advantageous and only then generates the desired vacuum when the item to be soldered was placed in the vacuum zone, this was closed, and then only for the duration of desired vacuum treatment, as stated, the item to be soldered may also remain longer in the vacuum zone to cool below the melting temperature.

Vorteilhaft sind im Ansaugbereich der Vakuumpumpe Filtereinrichtung vorgesehen, um Verunreinigungen, insbesondere Flussmittelrückstände, von der Vakuumpumpe fernzuhalten.Advantageously, filter devices are provided in the intake region of the vacuum pump in order to keep impurities, in particular flux residues, away from the vacuum pump.

Die Vakuumzone sollte von der Kühlzone thermisch entkoppelt sein. Es ist aber auch eine geteilte Vakuumzone denkbar, in der der in Transportrichtung zweite Teil der Vakuumzone thermisch mit der Kühlzone gekoppelt ist, um eine Abkühlung unter die Schmelztemperatur der Lotpaste zu fördern und ein erster Bereich von dem zweiten Bereich thermisch entkoppelt ist. Auf diese Weise kann in einem ersten Bereich der Vakuumzone die Temperatur des Lötgutes auf einem gewünschten relativ hohen Niveau gehalten werden und dann durch Transport innerhalb der Vakuumzone in den zweiten kühleren Bereich, gegebenenfalls auch während der eigentlichen Vakuumbehandlung eine Abkühlung unter die Schmelztemperatur erfolgen. Die Vakuumkammer kann jedoch auch als ausschließlicher Kühlbereich bzw. Kühlzone vorgesehen sein.The vacuum zone should be thermally decoupled from the cooling zone. However, a divided vacuum zone is also conceivable in which the second part of the vacuum zone in the transport direction is thermally coupled to the cooling zone in order to promote a cooling below the melting temperature of the solder paste and a first region is thermally decoupled from the second region. In this way, in a first region of the vacuum zone, the temperature of the solder can be maintained at a desired relatively high level and then through Transport within the vacuum zone in the second cooler area, optionally also during the actual vacuum treatment carried out a cooling below the melting temperature. However, the vacuum chamber can also be provided as an exclusive cooling area or cooling zone.

In der Vakuumzone kann eine Schutzgaseinrichtung vorgesehen sein, mittels der in der Vakuumzone eine Schutzgasatmosphäre geschaffen werden kann. Wie beim Löten unter Schutzgas kann hierdurch, insbesondere während der Phase, während der die Lötpaste in flüssiger Form vorliegt, Oxidation vermieden werden.In the vacuum zone, a protective gas device may be provided, by means of which in the vacuum zone, a protective gas atmosphere can be created. As in the case of brazing under protective gas, oxidation can be avoided hereby, in particular during the phase during which the solder paste is in liquid form.

Mit der Reflowlötanlage gemäß der Erfindung ist es möglich, sowohl einseitig als auch zweiseitig bestückte Baugruppen zu löten und in der Vakuumzone zu behandeln. Die zu lötenden Baugruppen können dabei mit unterschiedlich hohen Bauteilen beidseitig bestückt behandelt werden. Weiterhin können auch Baugruppen bzw. Platinen mit Kühlblechen in der Vakuumzone behandelt werden. Diese Baugruppen können dabei mit Kühlkörpern vollflächig oder teilflächig auf der Unterseite gelötet und in der Vakuumzone behandelt werden. Gute Ergebnisse wurden erzielt mit Baugruppen der Materialien FR2, FR3, FR4 und FR5. Aber auch Baugruppen mit anderen Harzzusammensetzungen wurden erfolgreich gelötet.With the reflow soldering system according to the invention, it is possible to solder both unilaterally and two-sided populated assemblies and to treat in the vacuum zone. The assemblies to be soldered can be treated with components of different heights on both sides. Furthermore, assemblies or boards can be treated with cooling plates in the vacuum zone. These assemblies can be soldered with heat sinks over the entire surface or part of the area on the bottom and treated in the vacuum zone. Good results were achieved with assemblies of the materials FR2, FR3, FR4 and FR5. But also assemblies with other resin compositions have been successfully soldered.

Wie ausgeführt, ist als Kern der Erfindung anzusehen, dass das Lötgut in einem Zustand von der Lötzone in die Vakuumzone gefördert wird, in dem die Schmelztemperatur der Lötpaste zumindest erreicht oder gar überschritten ist. In dieser Phase können Erschütterungen des Lötgutes selbstverständlich leicht zu einer Depositionierung von Bauteilen, insbesondere kleinen und leichten Bauteilen, führen. Es kann daher für diese Transportaufgabe eine gesonderte Transporteinrichtung vorgesehen sein, die einen besonders erschütterungsfreien Transport gewährleistet. Für den Transport des Lötgutes durch die Vorheiz- und Lötzone sowie durch die Kühlzone kann eine herkömmliche Transporteinrichtung vorgesehen sein. Diese kann auch zum Einsatz kommen zwischen Vakuumzone und Kühlzone, wenn in der Vakuumzone bereits eine Abkühlung auf eine Temperatur unterhalb der Schmelztemperatur der Lotpaste erfolgt.As stated, is to be regarded as the essence of the invention that the solder is conveyed in a state of the soldering zone in the vacuum zone, in which the melting temperature of the solder paste is at least reached or even exceeded. In this phase, of course, vibrations of the soldering material can easily lead to a deposition of components, in particular small and light components. It may therefore be provided for this transport task, a separate transport device, which ensures a particularly vibration-free transport. For the transport of the item to be soldered through the preheating and soldering zone as well as through the cooling zone, a conventional transport device can be provided. This can also be used between the vacuum zone and the cooling zone when the vacuum zone is already cooled to a temperature below the melting temperature of the solder paste.

Die Erfindung wird näher anhand eines bevorzugten Ausführungsbeispiels beschrieben.The invention will be described in more detail with reference to a preferred embodiment.

Die Figur zeigt eine Prinzipskizze der neuen erfindungsgemäßen Reflowlötanlage.The figure shows a schematic diagram of the new reflow soldering system according to the invention.

Der Transport des Lötgutes erfolgt in Pfeilrichtung vom Einlass 5 der Reflowlötanlage zum Auslass 6 der Reflowlötanlage. Vom Einlass 5 der Reflowlötanlage wird das Lötgut durch eine Vorheizzone 1 gefördert und in dieser Vorheizzone durch eine nicht dargestellte Konvektionsheizung auf eine Temperatur etwas unterhalb der Schmelztemperatur der Lötpaste erwärmt. In der eigentlichen Lötzone 2, die sich der Vorheizzone 1 anschließt, wird die Schmelztemperatur der Lotpaste erreicht und überschritten. Auch hier wird eine Konvektionsheizeinrichtung eingesetzt. In dem Zustand mit flüssigem aufgeschmolzenem Lot wird das Lötgut dann von der Lötzone 2 in die Vakuumzone 3 eingebracht. Aufgrund des getakteten Transports in der Vakuumzone 3 wird das Lötgut, sobald es in die Vakuumzone 3 eingebracht wurde, angehalten, so dass die Vakuumzone verschlossen werden kann. Hierzu sind am Eingang und Ausgang der Vakuumzone 3 geeignete Schleusen vorgesehen.The goods are transported in the direction of the arrow from the inlet 5 the reflow soldering system to the outlet 6 the reflow soldering system. From the inlet 5 The reflow soldering system is the item to be soldered through a preheating zone 1 promoted and heated in this preheating by a convection heater, not shown, to a temperature slightly below the melting temperature of the solder paste. In the actual soldering zone 2 that is the preheat zone 1 connects, the melting temperature of the solder paste is reached and exceeded. Again, a convection heater is used. In the liquid molten solder condition, the solder is then removed from the soldering zone 2 in the vacuum zone 3 brought in. Due to the clocked transport in the vacuum zone 3 will be the solder as soon as it enters the vacuum zone 3 was introduced, stopped, so that the vacuum zone can be closed. For this purpose, at the entrance and exit of the vacuum zone 3 suitable locks provided.

Sobald sich das Lötgut mit aufgeschmolzener Lotpaste in der Vakuumzone 3 befindet, wird mittels einer Vakuumpumpe für eine vorbestimmte Zeitdauer ein Vakuum erzeugt. Aufgrund dieses Vakuums werden aus dem flüssigen Lot Einschlüsse, Verunreinigung und dergleichen entfernt. Auch die Vakuumzone 3 verfügt über eine geeignete Heizeinrichtung. Bei dem beschriebenen konkreten Ausführungsbeispiel wird zum Einen die Innenwandung der Vakuumzone über herkömmliche Heizeinrichtungen erwärmt, zum Anderen werden Wärmestrahler eingesetzt, um das Lötgut, das sich in der Vakuumzone 3 befindet, entsprechend zu beaufschlagen. Hierdurch kann gewährleistet werden, dass für eine vorbestimmte Zeitdauer sich die Lotpaste in der Vakuumzone 3 auf einer Temperatur entsprechend der Schmelztemperatur der Lotpaste oder darüber befindet, also das Lot in flüssigem Zustand vorliegt.Once the item to be soldered with molten solder paste in the vacuum zone 3 is located, a vacuum is generated by means of a vacuum pump for a predetermined period of time. Due to this vacuum, inclusions, contamination and the like are removed from the liquid solder. Also the vacuum zone 3 has a suitable heating device. In the concrete embodiment described, on the one hand, the inner wall of the vacuum zone is heated by means of conventional heating devices, on the other hand, heat radiators are used to remove the solder which is in the vacuum zone 3 is to be charged accordingly. In this way it can be ensured that for a predetermined period of time, the solder paste in the vacuum zone 3 is at a temperature corresponding to the melting temperature of the solder paste or above, so that the solder is in the liquid state.

Nach der eigentlichen Vakuumbehandlung verbleibt das Lötgut so lange in der Vakuumzone 3, bis dieses so weit abgekühlt ist, dass die Schmelztemperatur der Lotpaste unterschritten ist und sich die Lotpaste zumindest in einem zähflüssigen oder erstarrten Zustand befindet. Insbesondere beim Einsatz von Wärmestrahlern kann durch das Ausschalten der Strahler ein entsprechender Temperaturrückgang relativ einfach gewährleistet werden. Weiterhin kann die Temperaturregelung in der Vakuumzone 3 so ausgelegt sein, dass sich das Lötgut von dem Moment, von dem es in die Vakuumzone 3 eingebracht wird, bis zum Verlassen der Vakuumzone 3 beständig abkühlt, wobei der Gradient so ausgelegt wird, dass sich das Lot nach dem Einbringen des Lötguts in die Vakuumzone 3 noch eine vorbestimmte Zeitdauer in flüssigem Zustand befindet, dann aber unter die Schmelztemperatur abkühlt, so dass am Ende der Vakuumbehandlung bereits ein fester Zustand erreicht ist, in dem das Lötgut ohne Probleme an die Kühlzone 4 übergeben werden kann, das heißt, ohne dass befürchtet werden müsste, dass es zu einer Depositionierung von Bauteilen aufgrund von Erschütterungen kommt. Auf diese Weise muss lediglich bei Übergabe von der Lötzone 3 in die Vakuumzone 3 dafür gesorgt werden, dass keine größeren Erschütterungen auf das Lötgut einwirken. In der Kühlzone 4 wird das Lötgut in herkömmlicher Art und Weise weiter abgekühlt und am Ausgang 6 der Maschine in gewohnter Weise abgegeben.After the actual vacuum treatment, the item to be soldered remains in the vacuum zone for so long 3 until it has cooled down so far that the melting temperature of the solder paste is below and the solder paste is at least in a viscous or solidified state. In particular, when using radiant heaters can be relatively easily ensured by switching off the spotlight a corresponding temperature drop. Furthermore, the temperature control in the vacuum zone 3 be designed so that the item to be soldered from the moment it enters the vacuum zone 3 is introduced until it leaves the vacuum zone 3 constantly cools, wherein the gradient is designed so that the solder after the introduction of the Lötguts in the vacuum zone 3 is still in the liquid state for a predetermined period of time, but then cools below the melting temperature, so that at the end of the vacuum treatment already a solid state is reached, in which the item to be soldered without problems to the cooling zone 4 can be passed, that is, without fear that it would lead to a deposition of components due to Shakes coming. In this way, only when transferring from the soldering zone 3 in the vacuum zone 3 be taken to ensure that no major shocks act on the item to be soldered. In the cooling zone 4 the solder is cooled in a conventional manner and at the output 6 delivered the machine in the usual way.

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Claims (16)

Reflowlötanlage zum Durchlauflöten von Lötgut mit zumindest einer Vorheizzone (1), zumindest einer Lötzone (2) und zumindest einer Kühlzone (4), wobei das Lötgut in der Vorheizzone (1) auf eine Temperatur unterhalb der Schmelztemperatur der Lotpaste erwärmt wird und in der Lötzone (2) weiter auf die Schmelztemperatur oder darüber erhitzt wird, wobei in der Kühlzone (4) das Lötgut vor Abgabe aus der Anlage abgekühlt wird, gekennzeichnet durch eine Vakuumzone (3), die sich der Lötzone (2) anschließt, wobei in der Vakuumzone (3) das Lötgut für eine vorbestimmte Zeitspanne zumindest auf einer Temperatur gehalten wird, die der Schmelztemperatur entspricht oder darüber liegt, bevor das Lötgut an die Kühlzone übergeben wird.Reflow soldering machine for continuous soldering of solder with at least one preheating zone ( 1 ), at least one soldering zone ( 2 ) and at least one cooling zone ( 4 ), with the item to be soldered in the preheating zone ( 1 ) is heated to a temperature below the melting temperature of the solder paste and in the soldering zone ( 2 ) is further heated to the melting temperature or above, wherein in the cooling zone ( 4 ) the solder is cooled before discharge from the system, characterized by a vacuum zone ( 3 ), the soldering zone ( 2 ), wherein in the vacuum zone ( 3 ) the solder is held for a predetermined period of time at least at a temperature which corresponds to the melting temperature or above, before the solder is transferred to the cooling zone. Reflowlötanlage nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Lötgut noch in der Vakuumzone (4) so weit abgekühlt wird, dass die Schmelztemperatur unterschritten wird.Reflow soldering machine according to claim 1, characterized in that the soldering material is still in the vacuum zone ( 4 ) is cooled so far that the melting temperature is below. Reflowlötanlage nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Transport des Lötgutes durch die Reflowlötanlage kontinuierlich oder getaktet erfolgt.Reflow soldering machine according to claim 1 or 2, characterized in that the transport of the soldering material takes place continuously or clocked by the reflow soldering system. Reflowlötanlage nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass der Transport des Lötgutes in der Vakuumzone (3) angehalten wird.Reflow soldering machine according to claim 3, characterized in that the transport of the soldering material in the vacuum zone ( 3 ) is stopped. Reflowlötanlage nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Vakuumzone (3) über Einrichtungen verfügt, die nach Transport des Lötgutes in die Vakuumzone (3) diese zumindest für die Dauer der Vakuumbehandlung abschließen und danach zum weiteren Transport wieder öffnen.Reflow soldering machine according to claim 4, characterized in that the vacuum zone ( 3 ) has facilities that after transport of the soldering material in the vacuum zone ( 3 ) Complete this at least for the duration of the vacuum treatment and then open again for further transport. Reflowlötanlage nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Vakuumzone (3) über eine Heizeinrichtung verfügt, mittels der die Temperatur in der Vakuumzone (3) einstellbar ist.Reflow soldering machine according to one of claims 1 to 5, characterized in that the vacuum zone ( 3 ) has a heating device by means of which the temperature in the vacuum zone ( 3 ) is adjustable. Reflowlötanlage nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Heizeinrichtung ohne Konvektion arbeitet.Reflow soldering machine according to claim 6, characterized in that the heating device works without convection. Reflowlötanlage nach Anspruch 6 oder 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Heizeinrichtung über eine Widerstandsheizung und/oder Wärmestrahler verfügt.Reflow soldering machine according to claim 6 or 7, characterized in that the heating device has a resistance heater and / or heat radiator. Reflowlötanlage nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Vorheizzone (1) und die Lötzone (2) über eine Konvektionsheizeinrichtung verfügt.Reflow soldering machine according to one of claims 1 to 8, characterized in that the preheating zone ( 1 ) and the soldering zone ( 2 ) has a convection heater. Reflowlötanlage nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass das Vakuum in der Vakuumzone (3) über eine getaktete oder kontinuierlich durchlaufende Vakuumpumpe erzeugt wird.Reflow soldering machine according to one of claims 1 to 9, characterized in that the vacuum in the vacuum zone ( 3 ) is generated via a clocked or continuously passing vacuum pump. Reflowlötanlage nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass Filtereinrichtungen oder Pyrolyseeinrichtungen im Ansaugbereich der Vakuumpumpe vorgesehen sind.Reflow soldering machine according to claim 10, characterized in that filter devices or pyrolysis devices are provided in the intake region of the vacuum pump. Reflowlötanlage nach Anspruch 10 oder 11, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen Vakuumpumpe und Vakuumzone 3 ein Vakuumtank vorgesehen ist.Reflow soldering machine according to claim 10 or 11, characterized in that between vacuum pump and vacuum zone 3 a vacuum tank is provided. Reflowlötanlage nach einem der Ansprüche 1 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest ein Teil der Vakuumzone (3) von der Kühlzone (4) thermisch entkoppelt ist.Reflow soldering machine according to one of claims 1 to 12, characterized in that at least a part of the vacuum zone ( 3 ) from the cooling zone ( 4 ) is thermally decoupled. Reflowlötanlage nach einem der Ansprüche 1 bis 13, dadurch gekennzeichnet, dass in der Vakuumzone (3) eine Schutzgaseinrichtung vorgesehen ist, mittels der in der Vakuumzone (3) eine Schutzgasatmosphäre geschaffen werden kann.Reflow soldering machine according to one of claims 1 to 13, characterized in that in the vacuum zone ( 3 ) a protective gas device is provided, by means of which in the vacuum zone ( 3 ) a protective gas atmosphere can be created. Reflowlötanlage nach einem der Ansprüche 1 bis 14, dadurch gekennzeichnet, dass für den Transport des Lötgutes von der Lötzone (2) in die Vakuumzone (3) eine gesonderte Transporteinrichtung vorgesehen ist.Reflow soldering machine according to one of claims 1 to 14, characterized in that for the transport of the soldering material from the soldering zone ( 2 ) in the vacuum zone ( 3 ) a separate transport device is provided. Reflowlötanlage nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, dass die gesonderte Transporteinrichtung einen weitestgehend erschütterungsfreien Transport des Lötgutes ermöglicht.Reflow soldering machine according to claim 15, characterized in that the separate transport device allows a largely vibration-free transport of the item to be soldered.
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