DE102016124642A1

DE102016124642A1 - Verfahren und Vorrichtung zum Verlöten von Baugruppen

Info

Publication number: DE102016124642A1
Application number: DE102016124642.5A
Authority: DE
Inventors: Hans Bautz; Maik Dörr; Arne Neiser; Thomas Schlembach; Markus Walter
Original assignee: Seho Systemtechnik GmbH
Current assignee: Seho Vermoegensverwaltungs & Co Kg De GmbH
Priority date: 2016-12-16
Filing date: 2016-12-16
Publication date: 2018-06-21
Anticipated expiration: 2036-12-17
Also published as: DE102016124642B4

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Löten von Baugruppen mit einer Wellenlötanlage (1), wobei Baugruppen durch einen Lottunnel (4) geführt werden und eine zu verlötende Seite mit einer Lotwelle beziehungsweise einem Lotschwall aus flüssigem Lotgut in Kontakt gebracht wird, wobei das flüssige Lotgut sich in einem Lottiegel (6), befindet und in dem Lottiegel zumindest eine Lotdüse (9) vorhanden ist und der Lotschwall beziehungsweise die Lotwelle zum Lottunnel (4) hin aus der Lotdüse (9) austritt, dadurch gekennzeichnet, dass die zumindest eine Lotdüse (9) so ausgebildet ist, dass sie im flüssigen Lot schwimmt, wobei die Lotdüse (9) gegenüber dem Lot eine Auftriebskraft besitzt, die die Lotdüse (9) zumindest mit einem oberen Abschnitt aus dem Lotbad im Tiegel hinaus stehen lässt sowie eine Vorrichtung zum Durchführen des Verfahrens

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Verlöten von Baugruppen.
Das Wellen- oder Schwalllöten ist eine Technik zum Verlöten von Baugruppen, die seit langem bekannt ist und trotzdem eine stetige Fortentwicklung erfährt. Grundsätzlich wird hierbei eine Platine beziehungsweise Baugruppen mit der Seite, an der die Anschlussleiter aus Löchern in der Platine vorstehen, über eine Welle aus flüssigem Lot geführt, wobei das Lot, unterstützt von einem Flussmittel, die Kontakte und die um die Kontaktlöcher herumliegenden Leiter benetzt und miteinander kontaktiert.
Das Wellen- oder Schwalllöten ist in dem Buch Weichlöten in der Elektronik, zweite Auflage R.J.Wassink, Eugen G.Leuze Verlag auf den Seiten 502 bis 528 beschrieben.
Eine derartige Lötvorrichtung ist in der EP 0 315 000 B1 beschrieben. Darin ist eine Lötvorrichtung offenbart, die einen eine Lotkammer umschließenden mittleren Lottunnel zwischen einem Eintrittstunnel und einem Austrittstunnel besitzt, sowie eine Fördervorrichtung für den Transport der mit den Lötverbindungen zu versehenden Werkstücke durch den Eintrittstunnel, den Lottunnel und den Austrittstunnel. Die Förderstrecke innerhalb der Lotkammer steigt in Förderrichtung an. Ferner ist eine in die Lotkammer mündende Leitung für ein Schutzgas, vorzugsweise Stickstoff vorhanden, sowie eine Wanne für ein Lötmittel-Schmelzbad, die unterhalb der Förderstrecke im Bereich der Lotkammer angeordnet ist und mit einer Heizeinrichtung sowie wenigstens einer Umwälzpumpe versehen ist. Zudem ist mindestens eine Lotdüse innerhalb der Lotkammer vorhanden, die eine aufwärts gerichtete Düsenöffnung zur Erzeugung eines mit den über die Düsenöffnung hinweg bewegten Werkstücken in Kontakt tretenden Schwalls aus dem umgewälzten Lötmittel aufweist.
Aus der DE 10 2007 053 857 A1 geht eine weitere Wellenlötvorrichtung hervor. Beim Wellenlöten werden elektronische Baugruppen, wie z.B. Leiterplatten, mit elektronischen Bauteilen bestückt über eine Lotwelle gefahren. Die Lotwelle wird dadurch erzeugt, dass in einem Lotbad bereitstehendes flüssiges Lot durch eine spaltförmige Düse gepumpt wird.
In der DE 101 32 029 A1 ist eine Lotdüse zum Wellenlöten von Baugruppen beschrieben. Diese Lotdüse weist quer zur Förderrichtung der Baugruppen angeordnete Reihen von Lotaustrittsöffnungen auf, die in Förderrichtung von Reihe zu Reihe zueinander versetzt liegen. Bei dieser bekannten Lotdüse sind mindestens zwei Reihen von jeweils als Schlitze ausgebildeten Lotaustrittsöffnungen vorgesehen. In jeder Reihe sind die Schlitze parallel zueinander in Schräglage zur Förderrichtung angeordnet. Die Schräglage zweier benachbarter Reihen von Lotaustrittsöffnungen ist in Bezug auf die Förderrichtung umgekehrt.
Aus der DE 2 116 522 U1 ist eine Vorrichtung zum Verlöten von Baugruppen als Wellenlötanlage bekannt, wobei hier ausgeführt wird, dass in Folge der relativ hohen Temperaturen, die bei derartigen Vorrichtungen wegen des verwendeten schmelzflüssigen Lots herrschen, häufig temperaturbedingte Veränderungen der Relativlage von Transportsystem und Lotdüsenanordnung entstehen, sodass es entweder zu unvollständigen oder sogar unterbliebenen Verlötungen kommt oder die Baugruppen zu dicht an dem schmelzflüssigen Lot vorbeigeführt werden, das im allgemein eine Temperatur von 250 bis 350° C hat.
Beim Betrieb bekannter Vorrichtungen könnten Fehllötungen, nachdem sie bemerkt werden, dadurch korrigiert werden, dass mit einer Stellschraube die Lotdüse nachjustiert wird. Diese Nachjustage führt aber zu Unterbrechungen im Betriebsablauf.
Ein weiteres Problem im Stand der Technik ist ein Übergang zu einer anderen Lottemperatur und zudem das Auswechseln einer Düse in der Düsenanordnung.
Da die Düsen an bestimmte Gestaltungen der Baugruppen angepasst sind, muss das Lötverfahren unterbrochen werden, wenn die Lotdüsenanordnung gewechselt wird.
In der DE 2 116 522 111 wird die Einstellung des Abstandes zwischen dem Transportsystem und der Lotdüsenanordnung dadurch fortentwickelt, dass die Lotdüsenanordnung auf diese in Richtung auf das Transportsystem drückenden Federn gelagert ist und am Transportsystem verstellbare Höhenbegrenzer angeordnet sind, gegen die mit der Lotdüsenanordnung in Verbindung stehende Anschläge unter der Wirkung der Federn anschlagen.
Aufgrund dieser Gestaltung der den Abstand zwischen Lotdüsenanordnung und Transportsystem bestimmenden Bauteile erreicht man aufgrund der Wirkung der Feder ein ständiges automatisches Nachjustieren der Lage der Lotdüsenanordnung in Bezug auf das Transportsystem, weil nämlich die Lotdüsenanordnung ständig an die verstellbaren Höhenbegrenzer gedrückt wird und somit zwangsläufig ihre durch die Höhenbegrenzer definierte Lage beibehält. Insbesondere bei Betriebsbeginn eine Anlage verändert sich die Position des Transportsystems aufgrund der Erwärmung und damit einhergehender Dehnungen.
Aufgabe der Erfindung ist es, ein Verfahren zum Löten von Baugruppen zu schaffen, welches einfacher aufgebaut und flexibler ist und zuverlässig Verlötungen erlaubt.
Die Aufgabe wird mit einem Verfahren mit den Merkmalen des Anspruch 1 gelöst.
Vorteilhafte Weiterbildungen sind in den hiervon anhängigen Unteransprüchen gekennzeichnet.
Es ist eine weitere Aufgabe, eine Vorrichtung zum Weichlöten von Baugruppen zu schaffen, mit der das Verfahren durchgeführt werden kann, welche bei einem einfachen Aufbau eine zuverlässige Verlötung erlaubt.
Die Aufgabe wird mit einer Vorrichtung mit den Merkmalen des Anspruchs 4 gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen sind in den hiervon abhängige Unteransprüchen gekennzeichnet.
Erfindungsgemäß wird in einer an sich bekannten Wellen- beziehungsweise Schwalllötanlage zumindest ein Lottiegel vorgesehen, wobei in dem zumindest einen Lottiegel zumindest eine Lotdüse angeordnet ist. Erfindungsgemäß ist die zumindest eine Lotdüse so ausgebildet, dass sie im flüssigen Lot schwimmt. Schwimmen bedeutet hierbei, dass die Lotdüse gegenüber dem Lot eine Auftriebskraft besitzt, die die Lotdüse zumindest mit einem oberen Abschnitt aus dem Lotbad im Tiegel hinaus stehen lässt.
Der Lottiegel mit dem Lotbad sowie die Lotdüse sind zu einer Einheit zum Verlöten von zu verlötenden Baugruppen ausgebildet, wobei in der Lötanlage, speziell am Transportsystem, Anschläge vorhanden sind und die Auftriebskraft der Lotdüse die Lotdüse mit eben einem Teil dieser Auftriebskraft gegen diese Anschläge drückt. Hierdurch ist sichergestellt, dass bei kleineren Badspiegelschwankungen einerseits aber auch bei temperaturbedingten Ausdehnungen andererseits die Lotdüse immer zuverlässig auf einer für das Verlöten optimalen Höhe befindlich ist.
Im Tiegel ist eine Pumpe für das Lot vorhanden, sodass an der oberen Austrittsfläche der Lotdüse in an sich bekannter Weise die Lotwelle beziehungsweise der Lotschwall entsteht.
Vorzugsweise ist die Lotpumpe eine elektrodynamische Pumpe, das heißt, eine Pumpe, bei der mittels eines Magnetfeldes auf das Lot derart eingewirkt wird, dass das Lot eine gerichtete Bewegung zur Austrittsöffnung der Lotdüse, die Welle oder den Schwall erzeugend ausführt. Eine solche elektrodynamische Pumpe kann in die schwimmende Lötdüse integriert sein.
Hierbei kann erfindungsgemäß ein Tiegel auch mehrere, in Bewegungsrichtung der zu verlötenden Baugruppen insbesondere hintereinander angeordnete, Lotdüsen besitzen.
Die Auftriebskräfte dieser Lotdüsen können hierbei unterschiedlich sein.
Bei einer bevorzugten Ausführungsform ist eine Mehrzahl von Tiegeln, gegebenenfalls mit einer Mehrzahl von Lotdüsen, in vorbeschriebener Weise vorhanden.
Hierfür ist Voraussetzung, dass die Mehrzahl von Lottiegeln innerhalb einer Einhausung derart angeordnet ist, dass die Tiegel von einer beim Wellenlöten üblichen Schutzgasatmosphäre umgeben sind.
Hierzu ist die Einhausung vorzugsweise derart an der Lötanlage angeordnet, dass der Bereich in dem die Lottiegel aufgenommen sind, hermetisch von der Außenatmosphäre abgeschlossen ist.
Bei einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform sind die Lotdüsen im Lot zwar schwimmend gelagert, um jedoch ein Verdriften der Lotdüsen im Tiegel zu verhindern, besitzen die Lotdüsen eine bezogen auf die Bewegungsrichtung der Baugruppen gesehen seitliche Führung. Hierdurch wird sichergestellt, dass sich die Lotdüse zwar in Auftriebsrichtung frei bewegen kann, insbesondere auf vorhandene Anschläge zu, jedoch in einer Querrichtung nicht verdriften oder treiben kann.
Bei einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform ist diese Führung so angeordnet, insbesondere in einem unteren Bereich der Lotdüse oder in einem oberen Bereich der Lotdüse, dass über geeignete Eingriffsmittel wie Stangen, die an einen der Führung gegenüber liegendem Ende der Lotdüse ansetzen, die Lotdüse über eine durch die Führung gebildete Achse verkippt werden kann, sodass der Anstellwinkel der Lotdüse zu einer zu verlötenden Leiterplatte geändert werden kann.
Anstelle von derartigen Eingriffsmitteln können die Lotdüsen auch über Gewichte oder Gewichtsveränderungen analog zu anderen schwimmenden Körpern auf einen bestimmten Anstellwinkel getrimmt werden.
Bei einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform werden die schwimmenden Lotdüsen über verstellbare Anschläge in ihrer Neigung verändert, wobei die Anschläge und die Lotdüsen in diesem Fall über geeignete mit einander korrespondierende Flächen verfügen.
Bei einer vorteilhaften Ausführungsform werden zwei Lottiegel verwendet, die über eine vertikale Führung an einer Wippe angeordnet sind, wobei die Wippe über eine Querachse verfügt, sodass die Tiegel wippenartig wechselweise in eine Lötstellung und aus dieser Lötstellung heraus wippbar sind. Insbesondere wenn Geometrieänderungen an den Baugruppen eine Änderung der Düsengeometrie erfordern, kann mit einer solchen Wippe in einfacher Weise hierauf reagiert werden.
Die Erfindung wird anhand einer Zeichnung beispielhaft erläutert. Es zeigen hierbei:

1: stark schematisiert eine erste Ausführungsform der Vorrichtung mit einer schwimmenden Lotdüse;
2: eine weitere Ausführungsform der Vorrichtung nach 1 mit zwei schwimmenden Lotdüsen;
3: die Vorrichtung nach 1 mit einer seitlichen Führung der Lotdüse in einem unteren Bereich;
4: die Vorrichtung nach 3 mit einer Führung in einem oberen über einem Lotbadspiegel befindlichen Bereich;
5: eine weitere Ausführungsform der Vorrichtung bei der der Lottiegel innerhalb des Gehäuses vertikal geführt ist;
6: eine weitere Ausführungsform bei der zwei Lottiegel auf einer Wippe angeordnet sind;
7: eine weitere Ausführungsform der Vorrichtung nach Anspruch 6;
8: die Vorrichtung nach 1 in einer stark schematisierten Querschnittsdarstellung zeigend die Lotdüse mit seitlichen Führungen und Anschlägen;
9: die Vorrichtung nach 8 mit Höhenbegrenzern die durch die Transportvorrichtung angesteuert werden;
10: eine weitere Ausführungsform der Vorrichtung zum Verlöten von Baugruppen mit einer schwimmenden Lötdüse.

Die erfindungsgemäße Vorrichtung 1 (1) besitzt einen Tunnel 2 durch den entsprechend einer Förderrichtung 3 Baugruppen geführt werden. Der Tunnel 2 ist in 1 mit seiner gestrichelt dargestellten Unterkante 4 gezeigt.
An den Tunnel 2 schließt sich eine Einhausung 5 an, die einen Lottiegel 6 beherbergt, wobei der Lottiegel 6 flüssiges Lot 7 aufnimmt.
Der Lottunnel 4 und die Einhausung 5 sind vorzugsweise hermetisch dichtend miteinander verbunden, sodass eine im Lottunnel 4 üblicherweise herrschende Schutzgasatmosphäre, insbesondere Stickstoffatmosphäre, in gleicher Weise auch innerhalb der Einhausung herrscht und damit das Lotbad 7, insbesondere im Bereich des Lotbadspiegels 8, vor Oxidation schützt.
Im Tiegel 6 ist eine Lotdüse 9 angeordnet. Die Lotdüse 9 ist eine in an sich bekannter Weise ausgebildete Wellenlotdüse 9 beziehungsweise Schwalllotdüse 9 mit einem Loteinlassbereich 10 und einem Lotauslassbereich 11, wobei aus dem Lotauslassbereich 11 insbesondere in Form einer Welle ausströmendes Lot an einer Vorderseite 12 beziehungsweise Rückseite 13 in den Tiegel 6 zurückfließen kann.
Innerhalb des Tiegels 6 sind in an sich bekannter Weise Lotpumpen vorhanden (nicht gezeigt). Diese Lotpumpen sind an sich bekannt.
Erfindungsgemäß kann anstelle der bekannten Lotpumpen die Lotdüse 9 an sich oder das Innere der Lotdüse 9 aufnehmend als elektrodynamische Pumpe ausgebildet sein. Die Lotpumpe ist somit in die Lotdüse 9 integriert.
Zur Ausbildung einer elektrodynamischen Pumpe ist entweder die Lotdüse 9 zwischen dem Loteinlass 10 und einem oberen Bereich 14 mit Spulen ausgebildet, wie es insbesondere auch in EP 0 106 958 A1 offenbart ist.
Die Lotdüse 9 besitzt gegenüber dem Lot 7 eine Auftriebskraft, die derart wirkt, dass sie bestrebt ist, die Lotdüse 9 aus dem Lotbad 7 über den Lotbadspiegel 8 hinaus herauszuheben. Diesem wirkt die Gewichtskraft entgegen.
Erfindungsgemäß kann die Lotdüse 9 in Bereich des Loteinlaufs 10 mit Gewichten nach Art von Kiel gewichten ausgebildet sein oder verdickt ausgebildet sein um einen tiefen Schwerpunkt zu ermöglichen und/oder in darüber liegenden Bereichen, jedoch unterhalb des Badspiegels 8, mit Auftriebsbereichen oder Auftriebskörpern, insbesondere hohlen Strukturen, die eine hohe Verdrängung bei geringem Gewicht ergeben, ausgebildet sein.
Bei einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform (2) sind in Förderrichtung 3 von zu lötenden Baugruppen hintereinander zwei Lotdüsen 9 angeordnet.
Um der Neigung des Tunnels 2 Rechnung zu tragen, stehen die beiden Lotdüsen unterschiedlich weit über dem Lotbadspiegel 8 hinaus. Dies kann einerseits durch unterschiedlich starke Auftriebskräfte gewährleistet werden. Andererseits ist es möglich, die entsprechenden Lotdüsen mit Anschlägen derart zu versehen, dass die Lotdüsen am Tunnel und/oder einer Transporteinrichtung anschlagen, wobei die Auftriebskraft hier einen Anpressdruck ausbildet. Der Tunnel und/oder die Transporteinrichtung weist hierfür entsprechende Gegenanschläge auf, an welchen die Anschläge der Lotdüsen anliegen.
An einer Lötdüse sind an den seitlichen Enden jeweils ein Anschlag vorgesehen, welche an den entsprechenden Gegenanschlägen des Tunnels oder der Transporteinrichtung anliegen. Dadurch, dass die Anschläge an den seitlichen Enden der Lotdüse angeordnet sind, stellt sich die Lotdüse 9 automatisch mit einem vorbestimmten Kippwinkel quer zur Transportrichtung ein. Bei einer optimal ausgebildeten Lötvorrichtung 1 ist der Kippwinkel 0° gegenüber der Horizontalen.
An den seitlichen Enden der Lötdüse können auch jeweils zwei Anschläge angeordnet sein, die in Förderrichtung 3 versetzt sind oder jeweils ein Anschlag vorgesehen sein, der sich ein Stück in Förderrichtung 3 erstreckt, wodurch der bzw. die Anschläge an zumindest zwei in Förderrichtung 3 versetzten Punkten an entsprechenden Gegenanschlägen des Tunnels oder der Transporteinrichtung anliegen. Hierdurch kann die Lötdüse auch in einem vorbestimmten Kippwinkel um eine etwa horizontale Achse quer zur Förderrichtung 3 eingestellt werden.
Bei einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform der Erfindung (3) besitzt die Lotdüse 9 eine Führungseinrichtung 15. Die Führungseinrichtung 15 kann hierbei innerhalb oder außerhalb des Lottiegels 6 angeordnet sein. Die Führungseinrichtung 15 dient dazu, ein Vertreiben der Lotdüse 9 im Lotbad 7 zu verhindern, behindert jedoch nicht das Schwimmen beziehungsweise die Auftriebsbewegung der Lotdüse 9, wobei es sich bei der Führungseinrichtung 15 im einfachsten Fall um ein Führungsstange 16 handelt, welche innerhalb von Führungsrollen 17 geführt ist. Hierbei kann die Führungsstange 16 als Schiene oder dergleichen an einer Wandung der Lotdüse 9 ausgebildet sein oder die Rollen sind an der Lotdüse 9 angeordnet, während die Stange 16 im Lottiegel 6 angeordnet ist.
Bei einer weiter vorteilhaften Ausführungsform ist die Führungseinrichtung 15 nicht innerhalb des Lottiegels angeordnet, sondern es erstreckt sich ein entsprechender Fortsatz der Lotdüse parallel zu Lotdüse außerhalb des Lottiegels 6, wobei in diesem Fall die Rollen oder die Stange 16 zum Beispiel an einer Wandung des Lottiegels angeordnet sind.
Selbstverständlich kann eine solche Führungseinrichtung auch bei einer Mehrzahl von Lotdüsen 9 im Lottiegel 6 vorhanden sein.
Bei einer vorteilhaften Weiterbildung dieser Vorrichtung sind zudem Mittel (nicht gezeigt) vorhanden, welche die geführte Lotdüse 9 um die Rollen 17 herum verkippen können, um den Austrittsbereich 11 des Lots 7 gegenüber der Tunnelkante 4 beziehungsweise geführten Baugruppen zu verkippen und damit den Anstellwinkel zu ändern.
Bei einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform (4) greift die Führungseinrichtung in einem oberen Bereich 14 der Lotdüse 9, insbesondere oberhalb des Badspiegels 8 an, wobei in diesem Fall zum Verkippen der Lotdüse 9 die Mittel zum Verkippen an einem unteren Bereich 10 beziehungsweise einem Loteinlassbereich 10 angreifen. Auch in diesem Fall können die Einrichtungen sowohl innerhalb des Tiegels 6 als auch außerhalb des Tiegels angeordnet sein.
Erfindungsgemäß kann, wenn die Führungseinrichtung 15 außerhalb des Tiegels angeordnet ist, beispielsweis die Stange 16 zum Verkippen der Düse 9 verwendet werden, insbesondere wenn mehrere Paare von Rollen 17 an der Stange angeordnet sind.
Bei einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform der Erfindung (5) ist eine Führungseinrichtung 18 für den Tiegel 6 vorgesehen, wobei die Führungseinrichtung 18 ebenfalls eine Linearführung in vertikaler Richtung ist.
Diese Linearführung in vertikaler Richtung kann durch ein Schienensystem oder dergleichen ausgebildet sein und kann insbesondere auch durch eine Schiene oder Stange 19 ausgebildet sein, an der Rollenpaare aus Rollen 20 abrollbar ausgebildet sind.
Bei einer vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung sind innerhalb der Einhausung 5 mehrere Tiegel 6 vorhanden und insbesondere zum Beispiel zwei Tiegel 6 vorhanden, die in Förderrichtung 3 hintereinander angeordnet sind.
Diese Tiegel können jeweils eine Lotdüse 9 aber entsprechend der bereits beschriebenen Ausführungsform auch eine Mehrzahl von Lotdüsen 9 enthalten.
Die Tiegel 6 können auch bei dieser Vorrichtung über eine vertikale Linearführung oder Antriebe 18 verfügen, mit denen sie entsprechend der Pfeile 21 vertikal verfahrbar sind.
Erfindungsgemäß können die Tiegel 6 zum wechselnden Einfahren in den Bereichen des Tunnels 2, beziehungsweise über die Unterkante des Tunnels 4, mit einem Wippenmechanismus 22 verfahren werden, wobei der Wippenmechanismus aus einer Wippwelle 23 besteht, die eine Schwenkbewegung um die entsprechende Schwenkachse entsprechend der Pfeile 21 durchführen kann. Beidseitig der Welle 23 sind Wippenarme 24, die direkt oder unmittelbar auf die Tiegel 6 wirken. Beispielsweise können die Wippenarme 24, die direkt an den Tiegeln angreifen und insbesondere über ein Drehgelenk 25 dort angreifen, jedoch können die Wippenarme 24 auch auf die vertikale Verfahreinrichtung 18 jeweils angreifen und insbesondere an den Schienen oder Stangen 19 angreifen.
Bei einer vorteilhaften Weiterbildung dieser Ausführungsform (7), wird der jeweilige mit der Wippenvorrichtung 22 abgesenkte Tiegel 6, vor gegebenenfalls verschüttetem Lötmaterial aus der jeweiligen Arbeitsstellung befindlichen Tiegel 6 geschützt. Hierzu sind innerhalb der Einhausung 5 und benachbart zu den jeweiligen Tiegeln 6 Schutzrollos 28 vorgesehen, wobei zwischen den beiden Arbeitsbereichen der Tiegel 6 eine Schutzplatte 27 vorhanden ist, die die beiden Arbeitsbereiche der Tiegel 6 trennt. Der Schutzrollo 28 ist mit einer Antriebseinrichtung 26 so verbunden, dass er von einem äußeren Bereich der Einhausung, dem jeweiligen in Ruhestellung befindlichen Tiegel 6 überdecken kann (7 links), wobei sich der Schutzrollo 28 vorzugsweise bis unter die Platte 27 erstreckt. Ein aus dem Arbeitstiegel austretendes Lötmaterial wird somit über den Schutzrollo 28 abgeleitet und gelangt nicht in den Bereich der nicht arbeitenden Lotdüse 9. Zum Verschwenken des nicht arbeitenden Tiegels 6, in die Arbeitsstellung wird demensprechend der Rollo 28 mit dem Antrieb 26 in einer Ruhestellung (7 auf der rechten Seite zu sehen) zurückgezogen, sodass der Arbeitsbereich beziehungsweise der Schwenkbereich des Tiegels in den Tunnel 2 freigegeben wird. Nachdem der dann in Ruhestellung verschwenkte Tiegel 6 aus dem Bereich des Tunnels 2 herausgeschwenkt ist, wird dessen Schutzrollo 28 mit dessen Antrieb 26 über dessen Lotdüse 9 verfahren.
Die Schutzrollos 28 sind hierbei vorzugsweise seitlich in Nuten beziehungsweise Schienen (nicht gezeigt) geführt.
Um den Abstand einer Oberkante beziehungsweise Austrittsöffnung 11 der Lotdüse 9 zu einer Transporteinrichtung 30 für Baugruppen, welches innerhalb des Tunnels 2 geführt wird, einzustellen kann einerseits die Auftriebskraft der Düse 9 entsprechend eingestellt werden, wobei zur exakten Einstellung des Anschlages eine Anschlageinrichtung 31 vorhanden sein kann, die an der Lotdüse 9 insbesondere seitlich derart befestigt ist, dass sie mit einer Anschlagfläche 32 gegen eine entsprechende Anschlagfläche 33 der Transporteinrichtung, des Tunnels oder der Einhausung 5 anschlägt (8). Ist eine entsprechende Anschlagfläche 33 an der Transporteinrichtung 30 angeordnet und sind entsprechende Anschlageinrichtungen 31 an der Lotdüse 9 angeordnet, kann unabhängig von dimensionalen Änderungen der Transporteinrichtung aufgrund der Wärme, insbesondere beim Anfahren der Anlage oder sonstigen Temperaturschwankungen der Abstand zwischen den transportierten Baugruppen und der Transporteinrichtung einerseits und der Lotdüse und damit auch der Lotwelle andererseits immer exakt eingehalten werden. In 8 ist im in Draufsicht rechten Bereich der Lotdüse ein entsprechender Anschlag an der Transporteinrichtung 30 gezeigt, während im linken Bereich ein Anschlag am Tunnel gezeigt ist.
In der Praxis ist es bevorzugt, dass der oder die Anschläge entweder am Lottunnel, der Einhausung oder eben der Transporteinrichtung angreifen und nicht an unterschiedlichen Bauteilen. Bevorzugt ist die Einstellung des Abstandes an der Transproteinrichtung durch entsprechende Anschläge, die an der Transporteinrichtung 30 angreifen.
Die Anschläge können selbstverständlich auch direkt an der Lotdüse angeordnet sein, ohne seitlich herausgeführt zu sein. Darüber hinaus können die Anschläge auch vom Transportsystem gebildet sein und direkt auf die Oberfläche der Lotdüse wirken.
Die Anschlageinrichtungen 31 können mit einer Verstelleinrichtung ausgebildet sein, um den jeweiligen Anschlag vertikal in der Höhe zu verstellen. Die Verstelleinrichtung kann beispielsweise rein mechanisch in Form eines Schraubenbolzens ausgebildet sein. Die Verstelleinrichtung kann jedoch auch ein elektrisch ansteuerbares Stellelement sein. Mit einer solchen Verstelleinrichtung lässt sich der Abstand der Lötdüse 9 bezüglich der Transporteinrichtung 30 beziehungsweise des Tunnels und damit bezüglich der zu lötenden Baugruppen individuell einstellen.
Bei der Ausführung in 8 erkennt man, wie die entsprechenden Schienen 16 aus dem Tiegel herausgeführt sind und Führungen beziehungsweise Rollen 17 einer Außenwandung des Tiegels angeordnet sind, und die entsprechenden Schienen führen.
Bei einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform (9) sind anstelle von Anschlägen 31 an entsprechenden Auslegern 33 der Lotdüse 9 Rollen 34 ausgebildet, wobei sich die Rollen 34 an der Unterseite eines Transportsystems 30 derart abstützen, dass ein über die Lotdüse fahrendes Transportsystem oder eine Transporteinheit 30, welche selber vertikal geführt ist, auf den Rollen 34 abrollt und dabei den Abstand zwischen der Oberkante 11 beziehungsweise dem Lotauslass 11 und einer Unterkante 33 des Transportsystems oder einer transportierten Leiterplatte fix einstellt. Um das Lot 7 entsprechend einer Lotförderrichtung 34 zu fördern, sind innerhalb der Lotdüse 9 in an sich bekannter Weise Linearmotoren 35 oder elektrodynamische Pumpen angeordnet.
Bei der Erfindung ist von Vorteil, dass die schwimmende Ausführung der Lotdüse eine einfache Justage des Abstandes und einen einfachen Effektiven Ausgleich von maßlichen Änderungen des Transportsystems, insbesondere durch die Anschläge oder entsprechende Rollen, erlaubt. Hierdurch wird jederzeit die Einhaltung des korrekten Abstands aufgrund von Temperaturänderungen sichergestellt.
Bei der erfindungsgemäßen Einhausung, die im Gegensatz zum Stand der Technik nicht mit eintauchenden Blechen in das Lot arbeitet, ist von Vorteil, dass eine gleichmäßige Schutzgasatmosphäre im gesamten Lotbereich gewährleistet wird und insbesondere gewährleistet ist, dass der gesamte Lotbadspiegel sich unter Schutzgasatmosphäre befindet.
Die erfindungsgemäße Wippe ermöglicht es, eine Mehrzahl von Tiegeln und eine Mehrzahl von Lotdüsen abwechselnd in Kontakt mit zu lötenden Baugruppen zu bringen.
Eine weitere Ausführungsform der Vorrichtung zum Verlöten von Baugruppen ist in 10 gezeigt. Gleiche Bauteile wie in den oben erläuterten Ausführungsformen sind mit gleichen Bezugszeichen gekennzeichnet und werden zur Vermeidung von Wiederholungen nicht nochmals erläutert.
Diese Ausführungsform unterscheidet sich von den oben erläuterten Ausführungsformen (beispielsweise gemäß 3-5) dadurch, dass die Führungsrollen 17 nicht an der Lötdüse 9 sondern an den Innenflächen der seitlichen Wandungen des Lottiegels 6 befestigt sind. Die Führungsstange 16 hingegen ist mittels eines Schwenkgelenkes 36 schwenkbar an den bezüglich der Förderrichtung 3 seitlichen Außenflächen der Lötdüse 9 befestigt. Am oberen Ende der Führungsstange 16 ist ein Querbalken 37 angeordnet, der einteilig mit der Führungsstange 16 verbunden ist. An der seitlichen Außenfläche der Düse 9 ist benachbart zum Querbalken 37 und oberhalb zum Querbalken 37 ein seitlich vorspringender Steg 38 ausgebildet. An den in Förderrichtung 3 hinteren und vorderen Endabschnitten des Steges 38 sind jeweils Abstandseinstelleinrichtungen, mit welchen die Abstände zwischen dem Querbalken 37 und dem Steg 38 und damit der Neigungswinkel einstellbar sind. Im vorliegenden Ausführungsbeispiel sind die Abstandseinstelleinrichtungen jeweils aus einem Schraubbolzen 39 ausgebildet, der in eine entsprechende Gewindebohrung im Steg 38 eingeschraubt ist und mit seinem nach unten weisenden Ende den Querbalken 37 der Führungsstange 16 beaufschlagt. Hierdurch kann der Schwenkwinkel der Führungsstange 16 bezüglich der Lötdüse 9 eingestellt werden. Die Führungsstange 16 ist durch die zumindest vier Führungsrollen 17 in ihrer vertikalen Ausrichtung eindeutig festgelegt. Durch die Einstellung des Schwenkwinkels zwischen der Lötdüse 9 und der Führungsstange 16 ist somit der Neigungswinkel der Lötdüse 9 bezüglich des Löttunnels 2 beziehungsweise bezüglich der Transporteinrichtung 30 (in 10 schematisch durch eine gerade Linie dargestellt) einstellbar. Bei dem in 10 dargestellten Ausführungsbeispiel ist der Anschlag 31 an der Transporteinrichtung 30 angeordnet und beaufschlagt von oben die Lötdüse 9, sodass die Position der Lötdüse 9 in Vertikalrichtung eindeutig bezüglich der Transporteinrichtung 30 definiert ist. Der Anschlag 31 beaufschlagt die Lötdüse am seitlichen Randbereich, so dass eine obere Oberfläche der Lötdüse 9, an welcher Düsenöffnungen vorgesehen sind, frei ist. Die Anschläge 31 liegen hierzu an jeweils einem der beiden Querbalken 37 an.
Der Anschlag 31 weist bei diesem Ausführungsbeispiel eine zylindersegmentförmige Anschlagfläche 40 auf, welche mit ihrer Zylinderachse quer zur Förderrichtung 3 angeordnet ist. Aufgrund der zylindersegmentförmigen Anschlagfläche 40 kann die Lötdüse 9 bezüglich des Anschlages 31 gekippt werden und es wird immer eine eindeutige Positionierung der Lötdüse 9 mittels des Anschlages 31 erzielt. Eine ebenflächige Anschlagfläche wäre nicht so zweckmäßig, da bei unterschiedlichen Neigungswinkeln der Lötdüse 9 keine gleichmäßige flächige Anlage am Anschlag vorliegt. Anstelle einer zylindersegmentförmigen Anschlagfläche 40 könnte auch ein Anschlag mit einem Keilförmigen Querschnitt mit einer nach unten weisenden Spitze vorgesehen sein, der eine schmale Kante ausbildet, welche quer zur Förderrichtung 3 verläuft. Um diese Kante könnte die Lötdüse 9 kippen.
Die schematische Darstellung gemäß 10 zeigt lediglich einen einzigen Anschlag 31. Vorzugsweise sind selbstverständlich zwei Anschläge 31 an den seitlichen Rändern der Transporteinrichtung 30 vorgesehen. Sind die beiden Anschläge 31 unabhängig voneinander einstellbar, so kann auch innerhalb eines gewissen Spiels ein Kippwinkel quer zur Fördereinrichtung 3 eingestellt werden. Falls dies gewünscht ist, dann ist es zweckmäßig, dass die Anschlagfläche 40 eine kugelsegmentförmige Fläche ist, gegenüber der die nach oben weisende Oberfläche der Lötdüse 9 in einer beliebigen Richtung geneigt sein kann.
Bezugszeichenliste

1: Vorrichtung
2: Tunnel
3: Förderrichtung
4: Lottunnelunterkante
5: Einhausung
6: Lottiegel
7: Lot/ Lotbad
8: Lotbadspiegel
9: Lotdüse
10: Loteinlassbereich/ Loteinlauf
11: Lotauslass
12: Vorderseite
13: Rückseite
14: Obere Bereich
15: Führungseinrichtung
16: Führungsstange/ Schiene
17: Führungsrollen
18: Führungseinrichtung
19: Stange
20: Rollen
21: Pfeile
22: Wippenmechanismus
23: Wippwelle
24: Wipparme
25: Drehgelenk
26: Antriebseinrichtung
27: Schutzplatte
28: Schutzrollo
30: Transporteinrichtung
31: Anschlagseinrichtung
32: Anschlagsfläche
33: Unterkante/ Anschlagsfläche
34: Rollen
35: Linearmotoren
36: Schwenkgelenk
37: Querbalken
38: Steer
39: Schraubbolzen
40: Anschlagfläche

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

EP 0315000 B1 [0004]
DE 102007053857 A1 [0005]
DE 10132029 A1 [0006]
DE 2116522 U1 [0007]
DE 2116522111 [0011]
EP 0106958 A1 [0039]

Claims

Verfahren zum Löten von Baugruppen mit einer Wellenlötanlage (1), wobei Baugruppen durch einen Lottunnel (4) geführt werden und eine zu verlötende Seite mit einer Lotwelle beziehungsweise einem Lotschwall aus flüssigem Lotgut in Kontakt gebracht wird, wobei das flüssige Lotgut sich in einem Lottiegel (6), befindet und in dem Lottiegel zumindest eine Lotdüse (9) vorhanden ist und der Lotschwall beziehungsweise die Lotwelle zum Lottunnel (4) hin aus der Lotdüse (9) austritt, dadurch gekennzeichnet, dass die zumindest eine Lotdüse (9) so ausgebildet ist, dass sie im flüssigen Lot schwimmt, wobei die Lotdüse (9) gegenüber dem Lot eine Auftriebskraft besitzt, die die Lotdüse (9) zumindest mit einem oberen Abschnitt aus dem Lotbad im Tiegel hinaus stehen lässt.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Auftriebskraft der Lotdüse (9) derart eingestellt ist, dass die Lotdüse (9) mit einem Teil der Auftriebskraft gegen Anschläge derart gedrückt wird, dass die Lotdüse (9) eine vorbestimmte Position zu einer Transporteinrichtung (30) bzw. einer Baugruppen einnimmt.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die zumindest eine Lotdüse (9) und der zumindest eine Lottiegel (6) unterhalb des Lottunnels (4) angeordnet sind und mittels einer Einhausung (5) hermetisch am Lottunnel (4) derart verbunden sind, dass eine Schutzgasatmosphäre im Lottunnel (4) und im Bereich des Lottiegels (6) eingestellt wird.
Vorrichtung zum Verlöten von Baugruppen, wobei die Vorrichtung (1) eine Wellenlötanlage ist, bei der zumindest ein Lottiegel (6) vorgesehen ist, wobei der zumindest eine Lottiegel (6) zumindest eine Lotdüse (9) umfasst, die innerhalb des Lottiegels (6) im flüssigen Lot angeordnet ist, wobei die zumindest eine Lotdüse (9) im flüssigen Lot schwimmend ausgebildet ist, und die Lotdüse (9) so ausgebildet ist, dass sie gegenüber dem Lot eine Auftriebskraft besitzt, sodass die Lotdüse (9) zumindest mit einem oberen Abschnitt aus dem Lotbad (7) im Tiegel (6) hinaus steht.
Vorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass der Lottiegel (6) mit dem Lotbad (7), sowie die Lotdüse (9) zu einer Einheit zum Verlöten von zu verlötenden Baugruppen ausgebildet sind, wobei in der Lötanlage eine Anschlagseinrichtung (31, 34), vorzugsweise an der Tunneleinrichtung vorhanden sind und die Auftriebskraft der Lotdüse (9), diese Lotdüse (9) mit einem Teil dieser Auftriebskraft gegen die Anschlagseinrichtung (31, 34) drückt.
Vorrichtung nach Anspruch 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet, dass innerhalb der Lotdüse (9) oder eines Lotdüsenkanals, eine Pumpe für das flüssige Lot vorhanden ist, sodass an der oberen Austrittsfläche der Lotdüse (9) in an sich bekannter Weise die Lotwelle beziehungsweise der Lotschwall ausgebildet ist.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 4 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Lotpumpe eine elektrodynamische Pumpe ist, bei der ein Magnetfeld um das im Lotkanal oder der Lotdüse (9) vorhandene Lot ausgebildet ist, sodass das Lot eine gerichtete Bewegung zur Austrittsöffnung der Lotdüse (9), die Welle erzeugend ausführt.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 4 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass ein Lottiegel (6) eine Mehrzahl in Bewegungsrichtung der zu verlötenden Baugruppen hintereinander angeordneten Lotdüsen (9) besitzt.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 4 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass eine Mehrzahl von Lottiegeln (6) mit einer oder mehreren Lotdüsen (6) jeweils vorhanden sind.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 4 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass der oder die Lottiegel (6) unterhalb des Lottunnels (4) innerhalb einer Einhausung (5) angeordnet sind, wobei die Einhausung (5) derart am Lottunnel (4) angeordnet ist, dass ein gasdichter Abschluss derart erreicht wird, dass eine Schutzgasatmosphäre im Lottunnel (4) auch innerhalb der Einhausung (5) vorhanden ist.
Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche 4 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass die Lotdüsen (9) im Lot schwimmend gelagert sind, wobei die Lotdüsen (9), bezogen auf die Bewegungsrichtung der Baugruppen seitliche Führungen im Lottiegel besitzen.
Vorrichtung nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass in einem unteren Bereich der Lotdüse (9), der sich innerhalb des flüssigen Lotes befindet oder in einem oberen Bereich der Lotdüse (9) der sich außerhalb des flüssigen Lots befinde, geeignete Eingriffsmittel vorhanden sind, welche die Lotdüse (9) schiebend oder ziehend derart beaufschlagen, dass die Lotdüse (9) um die Führung (15) verkippt wird.
Lotvorrichtung nach einem der Ansprüche 4 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass die Lotdüsen (9) über Gewichte oder Gewichtsveränderung analog zu anderen schwimmenden Körpern auf einen bestimmten Anstellwinkel getrimmt sind.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 4 bis 13, dadurch gekennzeichnet, dass die schwimmenden Lotdüsen (9) über verstellbare Anschläge in ihrer Neigung veränderbar ausgebildet sind, wobei die Anschläge und Lotdüsen (9) über miteinander korrespondierende Flächen verfügen.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 4 bis 13, dadurch gekennzeichnet, dass die Lötdüse (9) eine Führungseinrichtung (16, 17) zum vertikalen Führen der Lötdüse (9) aufweist, wobei die Lötdüse (9) und die Führungseinrichtung (16, 17) schwenkbar zueinander angeordnet sind und eine Einstelleinrichtung (37-39) zum Fixieren des entsprechenden Schwenkwinkels vorgesehen ist.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 4 bis 15, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest zwei Lottiegel (6) verwendet werden, die über eine vertikale Führung an einer Wippenanordnung (22) angeordnet sind, wobei die Wippe über eine Wippenwelle (22) verfügt, sodass die Tiegel (6) wippenartig wechselweise in eine Lotstellung an einer Unterseite des Lottunnels und aus dieser Lötstellung heraus in die Einhausung (15) wippbar sind.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 4 bis 16, dadurch gekennzeichnet, dass je ein Schutzrollo (28) vorhanden ist, welches über den Tiegel (6) und die Lotdüse (9) diese nach oben abschirmend bewegbar angeordnet ist, sodass Lot aus dem Lottiegel, welcher sich in Arbeitsstellung befindet, nicht in den ruhenden Lottiegel (6) schwappen kann.