-
Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Löten von Baugruppen.
-
Beim Wellen- oder Schwalllöten wird eine Platine beziehungsweise Baugruppe 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 „Weichlöten in der Elektronik“, zweite Auflage RJ.Wassink, Eugen G.Leuze Verlag auf den Seiten 502 bis 528 beschrieben.
-
Eine derartige Lötvorrichtung geht aus der
EP 0 315 000 B1 hervor. 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.
-
Aus der
DE 2 116 522 U1 ist eine Vorrichtung zum Löten von Baugruppen als Wellenlötvorrichtung 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.
-
In der
DE 2 116 522 111 U1 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.
-
Aus der
DE 10 2016 124 642 A1 geht eine Wellenlötanlange mit einer Lötdüse hervor, welche im flüssigen Lot schwimmt. Die Lötdüse besitzt gegenüber dem Lot eine Auftriebskraft, sodass die Lötdüse zumindest mit einem oberen Abschnitt aus dem Lotbad hervorsteht. Die Lötdüse kann an einem Anschlag anlegen, dessen Höhe einstellbar ist, sodass die vertikale Position der Lötdüse verstellbar ist. Die schwimmende Lötdüse weist vorzugsweise eine elektrodynamische Pumpe zum Pumpen des Lotes auf.
-
Eine ähnliche Lötvorrichtung zum Wellenlenken geht aus der
DE 10 2016 124 641 A1 hervor. Diese Lötvorrichtung zeichnet sich dadurch aus, dass ein Tiegel in dem sich das Lötbad und die Lötdüse befinden, vollständig von einer Einhausung umgeben ist.
-
Die Anmelderin hat bisher zum Vermessen einer Lötwelle ein Shuttle verwendet, das wie eine zu verlötende Baugruppe über die Lötwelle gefahren wird. Das Shuttle hat an der Unterseite Kontaktstellen, welche mit einer Messeinrichtung verbunden sind, welche detektiert, wann die einzelnen Kontaktstellen mit dem Lot der Lötwelle in Verbindung stehen. Mit diesem Shuttle kann die Dauer und der Bereich, an dem die Unterseite des Shuttles mit Lot benetzt ist, gemessen werden.
-
Diese Shuttle haben sich sehr bewährt. Die Lötwelle einer Lötdüse kann so relativ präzise erfasst werden. Dies gilt insbesondere für laminar strömende Lötwellen. Es werden jedoch auch Lötwellen mit turbulenten Bereichen eingesetzt, das heißt, dass die Lötwelle zeitlich stark variiert. Die Wirkung eines solchen turbulenten Bereiches einer Lötwelle kann mittels eines solchen Shuttles nicht erfasst werden, da die Unterseite des Shuttles den Fluss der Lötwelle nach oben hin begrenzt und die entsprechenden Turbulenzen erheblich dämpft. Daher hat eine solche Messung mit einem Shuttle wenig Aussagekraft für eine Lötwelle mit turbulenten Bereichen.
-
Aus der
EP 765 708 A1 geht eine Wellenlötvorrichtung hervor, bei welcher die Lötdüse einen Düsenspalt aufweist. Ein Drucksensor ist in der Lötdüse möglichst nahe am Düsenspalt angeordnet, um den Druck zu Messen, mit welchem das flüssige Lot zum Düsenspalt gefördert wird. Dieser Druck wird als Maß für die Höhe der Lötwelle verwendet.
-
In der
DE 44 18 732 A1 ist eine Vorrichtung zum Messen der Höhe einer Lötwelle beschrieben, welche einen Abzweig im Bereich der Lötdüse aufweist, in dem ein Teil des der Düse zugeführten Lotes aufsteigen kann. Im Abzweig ist ein Sensor zum Messen der Höhe des darin befindlichen Lotes angeordnet. Hiermit wird indirekt die Höhe der Lötwelle gemessen. Eine ähnliche Vorrichtung zum Messen der Höhe einer Lötwelle geht aus der
US 5,617,988 hervor. Als Sensoren werden ein Näherungssensor und ein Drucksensor verwendet.
-
Die
DE 197 04 764 A1 offenbart eine Vorrichtung zum Messen und/oder Regeln der Struktur einer Lötwelle. Hierbei wird ein berührungsloser Sensor, wie z.B. ein Ultraschallsensor, eingesetzt. Vorzugsweise sind mehrere Sensoren entlang der Breite der Lötwelle verteilt angeordnet. Die zu vermessende Lötwelle kann eine laminar strömende Hauptwelle als auch eine turbulente Chipwelle sein. Die Auswertung der Messsignale berücksichtigt die Wellenform.
-
Aus der
US 6,415,972 B1 bzw. der
US 6,726,083 B2 geht die Verwendung eines Wirbelstromsensors zum Messen der Höhe der Lötwelle einer Wellenlötvorrichtung hervor. Mit einem Wirbelstromsensor kann die Lötwelle direkt gemessen werden, wobei ein Punkt der Lötwelle sehr präzise abgetastet wird.
-
Die
US 5,979,740 zeigt eine Vorrichtung zum Messen der Höhe einer Lötwelle mit mehreren Kontaktsensoren. Die Kontaktsensoren sind jeweils an einem unteren Ende eines Stiftes angeordnet, welche sich jeweils von oben in den Bereich der Lötwelle vertikal nach unten erstrecken. Die Sensoren sind aus einem nicht-benetzendem Material ausgebildet, so dass das flüssige Lot daran nicht haften bleibt. Die einzelnen Kontaktsensoren können jeweils mit einer Anzeigeeinrichtung verbunden sein oder gemeinsam an einem Computer angeschlossen sein, der die Signale der einzelnen Sensoren auswertet.
-
Eine weitere Höhenmesseinrichtung zum Messen einer Lötwelle mittels einer Lichtschrankenanordnung geht aus der
DE 102 43769 B4 hervor, welche mehrere vertikal übereinander angeordnet Lichtbalken aufweist. Diese Höhenmesseinrichtung wird für kleine lokale Lötwellen zum Selektivlöten eingesetzt.
-
Aus der
DE 10 2017 116 758 A1 geht eine Stereokamera hervor, mit welcher spiegelnde Oberflächen dreidimensional erfasst werden können.
-
Aus der
DE 43 29 000 C2 und der
DE 101 32 029 A1 gehen Lötdüsen hervor, welche an ihrer Oberseite ein Blech aufweisen, in dem sich in einem regelmäßigen Raster angeordnete Öffnungen befinden. Diese Öffnungen bilden die Düsenöffnungen. Das Lot, das aus diesen Düsenöffnungen austritt, bildet eine Lötwelle mit einer bestimmten Struktur. Es gibt mittlerweile eine Vielzahl von unterschiedlichen Öffnungen und unterschiedlichen Rastern, mit welchen diese Öffnungen angeordnet sind. Derartige strukturierte Lötwellen können laminar oder turbulent abströmen. Ob die Lötwelle turbulent oder laminar abströmt, kann auch von der Strömungsgeschwindigkeit abhängen, d.h., dass bei einer bestimmten Lötdüse in einem bestimmten Bereich der Strömungsgeschwindigkeit eine turbulente Strömung und in anderen Bereichen der Strömungsgeschwindigkeit eine laminare Strömung vorliegt.
-
Die oben erläuterten Vorrichtungen und Verfahren zum Messen der Höhe einer Lötwelle haben sich grundsätzlich sehr bewährt. Mit ihnen werden auch turbulente Lötwellen, insbesondere eine Chip-Welle, gemessen. Hierzu werden die oben erläuterten Shuttle als auch die aus der
DE 197 04 764 A1 bekannte Vorrichtung eingesetzt.
-
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Messen der Höhe einer Lötwelle zu schaffen, mit welchen eine Lötwelle, insbesondere eine turbulente Lötwelle, präziser erfasst werden kann als dies mit den herkömmlichen Messvorrichtungen möglich ist.
-
Die Aufgabe wird durch die in den unabhängigen Patentansprüchen definierten Gegenstände gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen sind in den jeweiligen Unteransprüchen angegeben.
-
Gemäß einem erfindungsgemäßen Verfahren zum Messen der Höhe einer Lötwelle in einer Wellenlötvorrichtung, in welcher eine Lötwelle erzeugt wird, werden folgende Schritte ausgeführt:
- - Die Höhe der Lötwelle wird an mehreren Messpunkten gemessen, wobei mehrere Messungen innerhalb einer vorbestimmten zeitlichen Messperiode ausgeführt werden, und
- - die Messwerte werden statistisch ausgewertet, um zu bestimmen, ob die Lötwelle eine vorbestimmte Höhenverteilung aufweist.
-
Die Erfinder der vorliegenden Erfindung haben erkannt, dass die Vielzahl unterschiedlicher herkömmlicher Messverfahren zum Messen der Höhe einer Lötwelle jeweils eine Momentaufnahme darstellt, welche bei einer Vielzahl von Lötwellen nicht aussagekräftig ist. Lötwellen mit einer turbulenten Strömung verändern sich mit der Zeit. Zudem haben Lötwellen oftmals Abschnitte mit einer bestimmten Struktur, so dass die Höhe der Lötwelle mit dem Ort variiert.
-
Mit dem erfindungsgemäßen Verfahren wird die Höhe der Lötwelle an mehreren Messpunkten, d.h. an mehreren Orten, gemessen und es werden mehrere Messungen innerhalb einer vorbestimmten zeitlichen Messperiode ausgeführt, so dass die Lötwelle zu unterschiedlichen Zeitpunkten erfasst wird. Die so erhaltenen Messwerte werden statistisch ausgewertet, um eine Höhenverteilung der Lötwelle zu bestimmen. Diese Höhenverteilung stellt somit einen statistischen Parameter dar, welcher im Zusammenhang mit den gemessen Höhenwerten steht, die über einen bestimmten örtlichen Bereich entlang der Breite der Lötwelle als auch über die vorbestimmte Zeitperiode gemessen werden. Die statistischen Parameter beschreiben eine charakteristische Eigenschaft der Lötwelle. Neben einer gemittelten Höhe können auch statistische Werte, wie z.B. eine Standardabweichung der gemessenen Höhenwerte, eine Wellenlänge entlang der Breite der Lötwelle oder entlang der Transportrichtung der Baugruppe oder der Amplitude und/oder insbesondere eine Frequenz, mit welcher die Lötwelle auf und ab schwingt, zur Beschreibung der Lötwelle herangezogen werden.
-
Nur mit Hilfe einer statistischen Auswertung ist es möglich, eine turbulente Lötwelle bzw. die Turbulenz einer Lötwelle zu erfassen, da in diesem Fall immer ein mittlerer Strömungswert von einer Fluktuation überlagert wird. Herkömmliche Messsysteme erfassen nur einen Wert (z.B. eine Benetzungszeit in Sekunden) ohne Aussagekraft aus welchen Anteilen von Strömungswert und Fluktuation sich dieser Wert zusammensetzt. So kann es sich auch um einen nur sehr kurzzeitig erreichten Maximalwert handeln.
-
Die Mittelung kann auf unterschiedliche Art und Weise erfolgen. Die einzelnen Messpunkte können einzeln durch eine Mittelwert-Bildung oder Median-Bildung gemittelt werden, oder es können Bereiche bestimmt werden, in welchen Messwerte mit einer bestimmten Häufigkeit auftreten. Bei einer optischen Messung kann eine Mittelung auch durch eine Langzeitbelichtung ausgeführt werden.
-
Diese Höhenverteilung gibt nicht eine Momentaufnahme der Lötwelle wieder, sondern eine Verteilung, die sich über eine gewisse Messperiode und einen gewissen Messbereich erstreckt und somit wesentlich aussagekräftiger als herkömmliche Messungen einer Lötwellenhöhe ist.
-
Die Höhe der Lötwelle kann in der Regel mittels einer vorbestimmten Stellgröße eingestellt werden. Diese Stellgröße kann die Leistung einer Pumpe sein, welche Lot durch eine Lötdüse pumpt. Es ist jedoch auch möglich, einen Löttiegel zusammen mit der Lötdüse insgesamt in der Höhe zu verstellen. Dann ist die Stellgröße eine durch eine Stelleinrichtung vorgegebene Höhe. Wird z.B. die Leistung der Pumpe verändert, so kann sich die Struktur der Lötwelle ändern. Mit zunehmender Pumpleistung können turbulente Komponenten in der Lötwelle entsprechend zunehmen. Mit dem erfindungsgemäßen Verfahren kann nicht nur die Höhe der Lötwelle als solches gemessen werden, sondern es kann auch die Struktur der Lötwelle, die sich in den einzelnen Betriebszuständen einstellt, zuverlässig erfasst werden.
-
Während der Messperiode kann die Höhe der Lötwelle mittels der Stellgröße variiert werden, wobei Messungen an den mehreren Messpunkten bei unterschiedlichen Höhen der Lötwelle ausgeführt werden. Die hierbei erzielten Messwerte werden den entsprechenden Stellgrößen für die Höhe der Welle zugeordnet und diese Stellgrößen werden bei der Auswertung mit berücksichtigt.
-
Es ist selbstverständlich auch möglich, lediglich bei einer Höhe bzw. bei einem bestimmten Wert der für die Höhe spezifischen Stellgröße mehrere Messungen durchzuführen und diese statistisch auszuwerten.
-
Die Messpunkte können über die Breite der Lötwelle und/oder in unterschiedlichen Höhen verteilt angeordnet sein. Die Breite der Lötwelle erstreckt sich in Horizontalrichtung quer zu einer Transportrichtung, mit welcher zu lötende Baugruppen entlang der Lötwelle bewegt werden. Die Breite der Lötwelle ist in der Regel breiter oder zumindest fast so breit wie eine zu lötende Baugruppe.
-
Die statistische Auswertung zur Bestimmung, ob eine gewünschte Höhenverteilung vorliegt, kann beispielsweise nach einem oder mehreren der folgenden Kriterien erfolgen:
- - Die Höhenverteilung ist durch eine Mindesthöhe und durch eine Maximalhöhe definiert, wobei alle Messwerte oder ein bestimmter Bruchteil aller Messwerte innerhalb dieses Bereiches liegen müssen. Hierbei kann die Mindesthöhe und die Maximalhöhe entlang der Breite der Lötwelle variieren.
- - Die Höhenverteilung kann durch eine mittlere Frequenz der Vertikalbewegungen an den einzelnen Messpunkten definiert sein, wobei die mittlere Frequenz innerhalb eines vorbestimmten Frequenzbereiches liegt. Diese mittlere Frequenz der Vertikalbewegung ist ein charakteristischer Wert für die Veränderung der Lötwelle über die Zeit. Sie ist vor allem bei turbulenten Lötwellen sehr aussagekräftig.
- - Die Höhenverteilung kann eine Varianz aufweisen, die kleiner als eine vorbestimmte Varianzobergrenze ist. Hierdurch wird die mögliche Veränderung der Lötwelle über die Zeit deutlich eingeschränkt.
- - Die Höhenverteilung kann einen mittleren Höhenwert oder Median aufweisen, welcher durch eine Mindesthöhe und eine Maximalhöhe definiert ist.
-
Die gewünschte Höhenverteilung kann durch eine vorab empirisch ermittelte Referenz vorgegeben sein. Hat man in einer Lötvorrichtung die Lötwelle optimal eingestellt, dann kann die aktuelle Höhenverteilung gemessen und als Ziel-Höhenverteilung gespeichert werden. Die gewünschte Höhenverteilung kann jedoch auch ohne eine Messung vorab bestimmt werden, wie zum Beispiel durch Berechnen der gewünschten Höhenverteilung aus Konstruktionsdaten. Dies gilt insbesondere für eine Höhenverteilung, die durch einen mittleren Höhenwert oder Median dargestellt wird.
-
Die statistische Auswertung kann für einen jeden einzelnen Messpunkt separat ausgeführt werden. Es ist jedoch auch möglich, die Messpunkte in Gruppen zusammenzufassen und jeweils eine Gruppe von Messpunkten gemeinsam auszuwerten oder alle Messpunkte gemeinsam auszuwerten.
-
Die Lötwelle kann mit einer vorbestimmten Abtastrate abgetastet werden. Die Abtastrate beträgt vorzugsweise zumindest 1 Hz und insbesondere zumindest 5 Hz bzw. zumindest 10 Hz bzw. zumindest 50 Hz.
-
Vorzugsweise wird bei dem Verfahren die Höhe der Lötwelle an den jeweiligen Messpunkten mit einer Auflösung von zumindest 0,1 mm gemessen.
-
Nach einem weiteren Aspekt der vorliegenden Erfindung ist in der Vorrichtung zum Messen der Höhe einer Lötwelle vorgesehen, welche einen oder mehrere Sensoren zum Detektieren von über die Breite der Lötwelle verteilter Messpunkte aufweist. Diese Vorrichtung zeichnet sich durch eine Steuereinrichtung aus, welche zum Ausführen eines der oben erläuterten Verfahren ausgebildet ist.
-
Die Sensoren können eine oder mehrere Kontaktsensoren sein, welche einen Kontakt mit der Lötwelle detektieren können. Die Kontaktsensoren können entweder zum Detektieren unterschiedlicher Höhen in unterschiedlichen Höhen oder zum Detektieren von über die Breite der Lötwelle verteilter Messpunkte an diesen Messpunkten angeordnet sein.
-
Die Kontaktsensoren sind vorzugsweise elektrisch-leitende Kontaktelemente.
-
Die elektrisch-leitenden Kontaktelemente und/oder das Lot der Lötwelle können mit einem bestimmten elektrischen Potential verbunden sein. Ein Messgerät kann mit dem Lot oder dem elektrisch-leitenden Kontaktelement verbunden sein, um bei Berührung des elektrisch-leitenden Kontaktelementes mit dem Lot das bestimmte elektrische Potential zu messen.
-
Die Kontaktelemente können als Nadeln, Bleche oder Ringe ausgebildet sein. Die Oberfläche der Kontaktelemente kann aus Wolfram, Titan, Titanoxid und/oder Graphit ausgebildet sein. Derartige Oberflächen sind nicht-benetzend, so dass das Lot nicht an den Kontaktelementen haftet und keine Ablagerungen ausbildet, die die Messgenauigkeit der Sensoren beeinträchtigen könnten.
-
Es kann auch ein Kontaktkörper mit mehreren unabhängigen Kontaktpunkten vorgesehen sein, welche jeweils mit einer elektrischen Leitung mit dem vorbestimmten Potential oder mit einem Messgerät verbunden sind, wobei ein jeder Kontaktpunkt einen Kontaktsensor bildet.
-
Die einzelnen Kontaktpunkte können auch mit unterschiedlichen elektrischen Potentialen verbunden sein. Die Potentiale können sich in der Höhe des elektrischen Potentials unterscheiden. Die Potentiale können jedoch auch unterschiedlich moduliert sein.
-
Vorzugsweise sind die Kontaktsensoren an einem Balken befestigt, welcher mittels einer Bewegungseinrichtung zwischen einer Messposition und einer Ruheposition, in welcher die Kontaktsensoren und der Balken von der Lötwelle beabstandet sind, angeordnet sind.
-
Die Vorrichtung kann auch einen oder mehrere optische Sensoren zum Abtasten der Lötwelle aufweisen.
-
Die optischen Sensoren können zum Messen der Höhe der Lötwelle mittels Triangulation ausgebildet sein, und/oder eine Lichtschranke umfassen und/oder als Stereokamera ausgebildet sein. Eine Stereokamera zum Abtasten spiegelnder Oberflächen ist beispielsweise aus der
DE 10 2017 116 758 A1 bekannt.
-
Der optische Sensor weist vorzugsweise eine Beleuchtungseinrichtung, welche zum Beleuchten einer sich entlang der Breite der Lötwelle erstreckenden Linie ausgebildet ist, und ein Sensorelement auf, welches zum Abtasten der beleuchteten Linie angeordnet ist.
-
Es kann eine Kühleinrichtung zum Kühlen des optischen Sensors vorgesehen sein. Diese Kühleinrichtung ist vorzugsweise eine Düse zum Zuführen von kühlem Gas. Das Gas ist insbesondere ein inertes Gas, wie zum Beispiel CO2 oder N2.
-
Nach einem weiteren Aspekt der vorliegenden Erfindung wird eine Vorrichtung zum Löten von Baugruppen vorgesehen, welche eine Lötdüsenanordnung mit zumindest einer langgestreckten Lötdüse zum kontinuierlichen Erzeugen einer Lötwelle aufweist. Die Lötdüse befindet sich in einem Löttunnel. Weiterhin weist diese Lötvorrichtung eine Vorrichtung zum Messen der Höhe der Lötwelle auf, wie sie oben erläutert ist.
-
Die Erfindung wird nachfolgend näher anhand der in den Zeichnungen dargestellten Ausführungsbeispiele beispielhaft erläutert. Die Zeichnungen zeigen in:
- 1 schematisch einen Ausschnitt einer Wellenlötvorrichtung mit einer Vorrichtung zum Messen der Höhe einer Lötwelle in einem Längsschnitt,
- 2 eine Draufsicht von schräg oben auf den Bereich einer Lötdüse der Wellenlötvorrichtung aus 1, wobei ein Löttunnel der Lötvorrichtung an der Oberseite aufgeschnitten ist, um den Blick auf die Lötdüse und die Vorrichtung zum Messen der Höhe der Lötwelle freizugeben,
- 3 die Vorrichtung zum Messen der Höhe der Lötwelle in einer perspektivischen Ansicht,
- 4 die Vorrichtung zum Messen der Höhe einer Lötwelle aus 3 in einer Ansicht von vorne,
- 5 die Vorrichtung zum Messen der Höhe einer Lötwelle aus 3 und 4 in einer Seitenansicht,
- 6 einen Bereich der Vorrichtung aus 1 - 5 in einer Ansicht von vorne im Teilschnitt,
- 7 Datenreihen von Messwerten an den unterschiedlichen Sensoren der Vorrichtung zum Messen der Höhe der Lötwelle,
- 8 ein Diagramm mit aus den in 7 gezeigten Messwerten abgeleiteten Daten,
- 9 schematisch eine Lötvorrichtung mit einer Vorrichtung zum Messen der Höhe einer Lötwelle mittels einer Kamera in einer Seitenansicht,
- 10 die Anordnung der Kamera an einem Löttunnel gemäß der Lötvorrichtung aus 9 in einer Seitenansicht, und
- 11 ein Verfahren zum Messen der Höhe der Lötwelle mit der in 9 und 10 gezeigten Lötvorrichtung in einem Flussdiagramm.
-
Nachfolgend wird eine Wellenlötvorrichtung 1 mit einer Höhenmessvorrichtung 2 zum Messen der Höhe einer Lötwelle 3 erläutert (1 - 6).
-
Die Wellenlötvorrichtung 1 weist einen Löttunnel 4 auf, in dem eine Transporteinrichtung 5 angeordnet ist, mit welcher zu lötende Baugruppen in Transportrichtung 6 durch den Löttunnel 4 hindurch transportiert werden können.
-
Der Löttunnel 4 ist in an sich bekannter Weise horizontal liegend ausgebildet und weist einen Lötabschnitt 7 auf, in dem der Löttunnel in Transportrichtung 6 etwas ansteigt. Eine Deckenwandung 23 und eine hierzu parallel verlaufende Bodenwandung des Löttunnels sind im Bereich des Lötabschnittes 7 des Löttunnels 4 um einen Winkel o von etwa 7° geneigt.
-
Im Bereich des Lötabschnittes
7 des Löttunnels
4 ist an der Unterseite ein Lottiegel
8 angeordnet, in dem flüssiges Lot
9 vorgehalten werden kann. Der Lottiegel
8 weist hierzu eine entsprechende Heizeinrichtung (nicht dargestellt) auf. Im Lottiegel
8 befindet sich zumindest eine Lötdüse
10, welche aus dem Lottiegel
8 ein Stück nach oben in den Innenbereich des Löttunnels
4 hervorragt. Die Lötdüse ist mit ihrem unteren Ende an eine Pumpe
11 gekoppelt, so dass Lot von unten nach oben durch die Lötdüse
10 gefördert werden kann. Die Lötdüse
10 ist am oberen Ende mit einem Lochblech
12 abgeschlossen, das mehrere, in einem vorbestimmten Raster angeordnete Durchgangslöcher aufweist. Es sind unterschiedlichste Ausgestaltungen der Löcher und der Raster, mit welchen die Löcher im Lochblech angeordnet sind, gebräuchlich. Derartige Lochbleche sind beispielsweise in der
DE 43 29 000 C2 und der
DE 101 32 029 A1 gezeigt. Wird das flüssige Lot von unten gegen das Lochblech
12 gefördert, so tritt es an den Durchgangslöchern des Lochbleches aus. Die Ausbildung der Durchgangslöcher und deren Anordnung sowie die Neigung, mit welcher das Lochblech gegenüber der Vertikalen angeordnet ist, führen dazu, dass die Lotwelle
3 eine bestimmte Form und/oder Struktur aufweist.
-
Das Lochblech 12 ist in der Draufsicht streifenförmig und langgestreckt ausgebildet und erstreckt sich quer zur Transportrichtung 6. Die Lötwelle 3 kann in Transportrichtung 6 vorne und/oder hinten an der Lötdüse 10 ablaufen. An der Lötdüse 10 können noch zusätzliche Leitbleche angeordnet sein, an welchen die Lötwelle 3 abläuft und die die Lötwelle mit formen. Die Lötwelle 3 kann laminar oder turbulent abfließen. Laminar bedeutet, dass die Lötwelle eine gleichmäßige Strömung ausbildet, welche nicht mit der Zeit variiert. Eine turbulente Strömung bedeutet hingegen, dass die Lötwelle eine zeitlich veränderliche Struktur aufweist. Diese Struktur kann periodisch oder chaotisch sein. Eine turbulente Strömung weist Strömungskomponenten quer zur Hauptströmung auf.
-
Die Art der Lötwelle wird vor allem durch die Form der Lötdüse 10, durch das Lochblech 12 und insbesondere der darin ausgebildeten Durchgangslöcher, der Neigung des Lochbleches 12 und die Förderleistung der Pumpe 11 beeinflusst.
-
Die Transporteinrichtung 5 ist derart im Löttunnel 4 angeordnet, dass die zu lötenden Baugruppen mit ihrer Unterseite entlang der Lötwelle 3 streichen und nach unten vorstehende Kontaktstifte mit den entsprechenden Kontaktstellen der Baugruppe verlötet werden. Ist die Lötwelle zu hoch, kann Lot auf die Oberseite der Baugruppe gelangen und diese beschädigen. Ist die Lötwelle zu nieder, dann können die gewünschten Lötverbindungen nicht korrekt ausgebildet werden. Deshalb ist es für den erfolgreichen Betrieb einer solchen Wellenlötvorrichtung notwendig, dass die Höhe der Lötwelle exakt eingestellt ist.
-
Lötvorrichtungen weisen oftmals zwei Lötdüsen 10 auf, welche in Transportrichtung 6 aufeinanderfolgend mit geringem Abstand angeordnet sind. Die Lötwellen beider Lötdüsen sind in der Regel unabhängig voneinander in der Höhe justierbar.
-
Die Höhenmessvorrichtung 2 weist einen etwa horizontal angeordneten Messbalken 13 auf, der mit geringem Abstand oberhalb und etwa parallel zum Lochblech 12 verlaufend anordbar ist. Am Messbalken 13 sind mehrere vertikal ausgerichtete Messstifte 14 angeordnet, welche an ihrem unteren Ende jeweils mit einem Kontaktsensor 15 versehen sind.
-
Der Kontaktsensor 15 ist aus einem elektrisch-leitenden Material ausgebildet, an dem flüssiges Lot nicht haften bleibt. Ein solches nicht-benetzendes Material ist beispielsweise Titan, Titanoxid, Wolfram oder Graphit.
-
Der Messbalken 13 ist mit zwei Abstandshalter 16 starr an einer Welle 17 befestigt (2-6). Die Welle 17 ist oberhalb des Lochbleches 12 am oberen Rand des Löttunnels 4 angeordnet und erstreckt sich quer zur Transportrichtung 6. Die Welle 17 ist drehbar in den Seitenwandungen des Löttunnels 4 gelagert und mit einem Ende mit einem Schwenkantrieb 18 verbunden, mit welcher die Welle 17 und damit der Messbalken 13 um eine Winkel von etwa 90° geschwenkt werden kann, so dass der Messbalken in einer Messposition sich knapp oberhalb des Lochbleches 12 und in einer Betriebsposition sich knapp unterhalb einer oberen Abdeckwandung des Löttunnels 4 befindet. In dieser Betriebsposition ist der Messbalken 13 aus dem Bereich der Transporteinrichtung 5 entfernt, so dass zu lötende Baugruppen mittels der Transporteinrichtung 5 entlang der Lötdüse 10 befördert werden können.
-
Die einzelnen Kontaktsensoren 15 sind jeweils mit einer elektrischen Leitung (nicht dargestellt) mit einer sich außerhalb des Löttunnels 4 befindlichen Auswerteeinrichtung (nicht dargestellt) verbunden.
-
Im vorliegenden Ausführungsbeispiel sind am Messbalken 13 jeweils fünfzehn Messstifte in zwei zueinander parallelen Reihen angeordnet. Jeder Messstift 14 ist am Messbalken 13 in der Messposition individuell in Vertikalrichtung einstellbar befestigt. Jeder Kontaktsensor 15 eines jeden Messstiftes 14 definiert somit einen Messpunkt. Die Messpunkte sind über die Breite der Lötwelle 3 verteilt. Im vorliegenden Ausführungsbeispiel sind die Messstifte 14 und damit die Kontaktsensoren 15 einer Reihe von Messstiften 14 jeweils gleich beabstandet und damit gleichmäßig entlang der Breite der Lötwelle verteilt. Die zwei Reihen von Messstiften 14 sind in Transportrichtung 6 ein Stück voneinander beabstandet (z.B. 2 cm - 5 cm), so dass in Transportrichtung 6 unterschiedliche Bereiche der Lötwelle 3 gleichzeitig abgetastet werden können.
-
Die Abstandshalter 16 sind teleskopartig verstellbar, so dass der Abstand des Messbalkens 13 zur Welle 17 variabel einstellbar ist. Hierzu sind die Abstandshalter 16 jeweils aus zwei Gewindestiften 19, die über eine Gewindebuchse 20 miteinander verbunden sind, ausgebildet, wobei Kontermuttern 21 zum Fixieren der jeweiligen Stellung der Gewindestifte 19 bezüglich der Gewindebuchsen 20 vorgesehen sind (6).
-
Das Lot ist über den Lottiegel 8 mit der elektrischen Masse verbunden. Jeder Kontaktsensor 15 ist mit einem digitalen Eingang der Auswerteeinrichtung verbunden. Diese digitalen Eingänge befinden sich im Grundzustand auf einem vorbestimmten Spannungspegel. Kommt das Kontaktelement 15 mit dem Lot in Berührung, so wird der Spannungspegel dieses Eingangs auf Masse gezogen und dies wird als Berührung mit dem Lot der Lötwelle detektiert. Befindet sich somit der Eingang der Auswerteeinrichtung auf Masse, so wird dies als Kontakt des jeweiligen Kontaktsensors 15 mit der Lötwelle 3 beurteilt. Befindet sich hingegen der entsprechende Eingang auf dem Spannungspegel seines Grundzustandes, dann wird dies als Nicht-Berührung zwischen dem entsprechenden Kontaktsensor 15 und dem Lot der Lötwelle beurteilt.
-
Während eines Messvorganges wird ein jeder Kontaktsensor 15 mit einer vorbestimmten Abtastfrequenz abgetastet und bei einer jeden Abtastung wird der Spannungspegel am entsprechenden Eingang der Auswerteeinrichtung erfasst. Somit wird für einen jeden Kontaktsensor 15 eine Folge aus Zuständen, bei welchen der Sensor in Berührung mit der Lötwelle ist bzw. nicht in Berührung mit der Lötwelle ist, erzeugt, die durch „0“ bzw. „1“ dargestellt werden. Die Abtastfrequenz bzw. Abtastrate beträgt vorzugsweise zumindest 1 Hz. Es können jedoch auch höhere Abtastraten von zumindest 5 Hz bzw. zumindest 10 Hz bzw. zumindest 50 Hz zweckmäßig sein.
-
In dem in 7 gezeigten Diagramm sind Datenreihen von acht unterschiedlichen Kontaktsensoren 15 (KS1-KS8) dargestellt, wobei auf der Ordinate die Werte von 0 bis 1 aufgetragen sind, wobei 1 eine Berührung des Kontaktsensors 15 mit dem Lot der Lötwelle und 0 keine Berührung des Kontaktsensors 15 mit der Lötwelle 3 bedeuten. Auf der Abszisse ist die Zeit in Sekunden aufgetragen. Zu Beginn wird die Pumpe mit maximaler Leistung betrieben, welche dann etwa alle 25 Sekunden abgesenkt wird (8, Linie D). Die Kontaktsensoren 15 wurden hierbei mit einer Abtastrate von 100 Hz abgetastet. Die Mittelwerte der Abtastungen über jeweils eine Zeitperiode von 1000 ms sind in dem Diagramm eingetragen, so dass der Wertebereich zwischen 0 und 1 liegt.
-
In 8 ist ein weiteres Diagramm gezeigt, in dem wiederum die Messwerte über die Zeit wie in 7 dargestellt sind. Zusätzlich ist in diesem Diagramm die Pumpleistung auf einer am rechten Rand gezeigten Ordinate in einer fiktiven Einheit (PLW: Pumpleistungswert) aufgetragen. Die Einheit PLW kann bspw. der Umdrehungszahl (U/min) der Pumpe oder der elektrischen Leistung (W), mit welcher die Pumpe betrieben wird entsprechen oder hierzu proportional sein.
-
Je stärker die Leistung der Pumpe eingestellt ist, desto höher ist die Lötwelle 3. Im Bereich von 80 - 120 Sekunden findet ein Übergang statt, wobei die Kontaktsensoren 15 zunehmend den Kontakt mit dem Lot der Lötwelle verlieren. Dadurch, dass die Lötwelle im vorliegenden Ausführungsbeispiel turbulent ist, nehmen die Werte im Diagramm Zwischenwerte zwischen 0 und 1 ein, da sich die Lötwelle über die Zeit sehr stark verändert, d.h., dass deren Höhe an den einzelnen Messpunkten schwanken. Bei einer laminaren Lötwelle hingegen ist die Höhe der Lötwelle an den jeweiligen Messpunkten konstant, sofern die Förderleistung der Pumpe 11 konstant gehalten wird. Hier würde sich eine wesentlich klarere Trennung zwischen Zuständen, bei welchen die Kontaktsensoren 15 in Berührung mit der Lötwelle sind und Zuständen, bei welchen die Kontaktsensoren 15 nicht in Berührung mit der Lötwelle sind, ergeben. Somit kann mit aus diesen Messwerten sehr gut eine laminare von einer turbulenten Lötwelle unterscheiden werden.
-
Bei diesem Messverfahren wird die Leistung der Pumpe für 25 Sekunden konstant gehalten. Die Kontaktsensoren 15 werden mit einer Abtastrate von 100 Hz abgetastet. Über eine Messperiode von 1000 ms werden die Messwerte gemittelt und zugeordnet zur Pumpleistung bzw. zur Pumpdrehzahl gespeichert.
-
Im Normalbetrieb wird üblicherweise die Höhe der Lötwelle nur für eine bestimmte Leistung der Pumpe 11 gemessen. Auch hier werden mehrere Messwerte mit den einzelnen Kontaktsensoren 15 bestimmt. Diese können gemittelt werden. Die Mittelung kann über alle gemessenen Messwerte erfolgen oder abschnittsweise beispielsweise über Messperioden von jeweils 1000 ms. Die so ermittelten Werte werden mit einem bekannten Referenzzustand verglichen. Liegen Abweichungen vor, so kann diesen entgegengewirkt werden, indem die Leistung der Pumpe verändert wird und/oder die Düse gereinigt wird, insbesondere, wenn die Höhe der Lötwelle zu gering ist.
-
Bei einer alternativen Auswertung werden gemittelte Messwerte für unterschiedliche Leistungsstufen der Pumpenleistung ermittelt. Es werden dann die Leistungsstufen ermittelt, in welchen die gemittelten Messwerte oberhalb einer vorbestimmten Schwelle liegen, welche einen Erstkontakt der Kontaktsensoren 15 mit der Lötwelle entspricht. Diese Schwelle ist typischerweise 0,03. Danach kann der Mittelwert aller Erstkontakt-Wellenleistungen für alle Kontaktsensoren 15 sowie die Standardabweichungen bestimmt werden.
-
Ergibt der Mittelwert zum Beispiel 780 PLW und die Standardabweichung +/- 30 PLW und beträgt der Referenzzustand 750 PLW mit einer Standardabweichung von +/- 15 PLW, dann ist die Leistung um 30 PLW herabzusetzen, um mit dem Referenzzustand vergleichbar zu sein. Diese Standardabweichung ist bei einer turbulenten Lötwelle ein Maß für den Unterschied der Lötwelle in der Breite. Je kleiner die Standardabweichung ist, desto präziser hält die Lötwelle eine bestimmte Breite ein.
-
Die Standardabweichung wird grundsätzlich als Kriterium genutzt, um zu bestimmen, ob eine Reinigung der Lötdüse notwendig ist. Überschreitet die Standardabweichung einen bestimmten Schwellenwert, dann ist eine Reinigung der Lötdüse zweckmäßig, da sehr wahrscheinlich ein Bereich der Lötdüse verstopft ist.
-
8 zeigt ein weiteres Diagramm, in welchem einige Parameter der Messungen dargestellt sind, welche zu den in 7 gezeigten Messwerten geführt haben. Hierbei stellt die Linie D die Drehzahl und damit die Leistung der Pumpe, die Linie DM den Median über die Zeit, die Linie M1 den Median der gemessenen und gemittelten Messwerte. Weiterhin ist mit der Linie Std die Standardabweichung der Messwerte aller Kontakte aufgeführt. Diese Parameter wurden aus den Messwerten gemäß 7 abgeleitet.
-
Wie man anhand dieses Diagrammes erkennen kann, reduziert sich der Median M1 ab 100 Sekunden signifikant. Dies bedeutet, dass ab hier der Kontakt zwischen der Lötwelle und den Kontaktsensoren 15 nicht mehr permanent vorhanden ist.
-
Wie man dem Diagramm aus 8 gut entnehmen kann, gibt der Median M1 über die gemessenen und gemittelten Messwerte den Kontaktierungszustand der einzelnen Kontaktelemente 15 auch bei einer turbulenten Lötwelle 3 für die einzelnen Leistungsstufen der Pumpe gut wieder. Die Messwerte unterliegen der in 8 gezeigten Standardabweichung Std. Bei einer turbulenten Lötwelle kann am Median im Bereich um 0,4 oder 0,7 den gewünschten Kontaktierungszustand gut darstellen. Ein geeigneter Referenzwert ist empirisch zu ermitteln oder aus den Konstruktionsdaten zu berechnen.
-
Wie es oben bereits erläutert ist, können auch andere Parameter zur Beschreibung der Höhenverteilung der Lötwelle 3 herangezogen werden und mit entsprechenden Referenzwerten verglichen werden.
-
Nachfolgend wird ein zweites Ausführungsbeispiel einer Wellenlötvorrichtung 1 erläutert, welches als Sensor einen optischen Sensor, nämlich eine Kamera 22, aufweist (9 und 10). Die Kamera 22 ist an einer Deckenwandung 23 eines Löttunnels 4 angeordnet. In dem in 9 gezeigten Ausführungsbeispiel sind im Löttunnel 4 zwei Lötdüsen 10 in Transportrichtung 6 aufeinanderfolgend angeordnet.
-
Die Kamera 22 ist angrenzend zu einer Durchgangsöffnung 24 in der Deckenwandung 23 angeordnet und so ausgerichtet, dass die Kamera 22 mit ihrer Blickrichtung nach unten durch die Durchgangsöffnung 24 auf die beiden Lötdüsen 10 gerichtet ist. Die Kamera 22 ist mittels eines Befestigungswinkels 25 an der Deckenwandung 23 befestigt. Der Befestigungswinkel 25 schließt im vorliegenden Ausführungsbeispiel einen Winkel β von 21° ein.
-
Eine Edelstahlhaube 26 ist gasdicht über der Kamera 22 und der Durchgangsöffnung 24 auf der Deckenwandung 23 des Löttunnels 4 befestigt. In der Haube 26 ist eine Gasdüse 27 angeordnet. Die Gasdüse 27 dient zum Zuführen von kühlem, inertem Gas, welches einerseits eine Inertgasatmosphäre im Bereich der Lötdüsen 10 bildet und andererseits zur Kühlung der Kamera 22 dient. Die Haube 26 mit der Gaszuführung 27 bildet somit eine Kühleinrichtung für die Kamera 22.
-
In Transportrichtung 6 sind ausgehend von der Kamera 22 auf der anderen Seite der Lötdüsen 10 eine Beleuchtungseinrichtung 28 unterhalb der Deckenwandung 23 des Löttunnels 4 angeordnet, mit welcher die Lötdüsen 10 bzw. darauf ausgebildete Lötwellen 3 beleuchtet werden.
-
Die Lötwellen 3 können mit der Kamera 22 erfasst werden. Mit einer optischen Bildauswerteeinrichtung (nicht dargestellt), welche mit der Kamera 22 verbunden ist, kann die Kontur der jeweiligen Lötwellen 3 bestimmt werden und hieraus die Höhe der jeweiligen Lötwelle 3 ermittelt werden. Die gemessene Höhe ist hierbei nicht die Höhe in Vertikalrichtung der jeweiligen Lötwelle, sondern die Höhe bezüglich der Oberfläche des Lochbleches 12 der Lötdüse 10 in eine Richtung 29, welche gegenüber einer Vertikalen um den Winkel β schräg gestellt ist.
-
Je flacher die Kamera 22 auf der Deckenwandung 23 angeordnet ist, desto besser stimmt die Richtung 29 mit der Vertikalen überein. Es hat sich jedoch gezeigt, dass in der Praxis eine solche „geneigte Höhe“ zur Justierung der Lötwelle sehr gut geeignet ist. Der Winkel β sollte nicht größer als 30° sein. Vorzugsweise ist er kleiner als 25°. Ist der Winkel β sehr klein, dann ist der Abstand der Kamera 22 zu den Lötdüsen 10 sehr groß zu wählen oder die Kamera in einem tieferen Bereich des Löttunnels 4 anzuordnen, der entsprechend heiß ist.
-
Nachfolgend wird ein Verfahren zum Bestimmen der Höhe einer Lötwelle 3 anhand des in 11 gezeigten Flussdiagrammes näher erläutert. Das Verfahren beginnt mit dem Schritt S1. Dieses Verfahren wird gestartet, wenn sich keine Baugruppe zwischen der Kamera 22 und der abzutastenden Lötwelle 3 befindet.
-
Im Schritt S2 wird mit der Kamera 22 ein Bild der Lötwelle 3 aufgenommen.
-
In der Bildauswerteeinrichtung wird eine Kantenerkennung im Schritt S3 ausgeführt, mit welcher die Kontur der Lötwelle 3 bestimmt wird. Im Schritt S4 wird die Höhe bzw. der Höhenverlauf der im jeweiligen Bild oberen Kante der Kontur der Lötwelle 3 gespeichert.
-
Danach wird geprüft, ob bereits eine vorbestimmte Anzahl x Bilder aufgenommen worden sind (Schritt S5). Diese Anzahl beträgt vorzugsweise zumindest drei, insbesondere zumindest fünf und vorzugsweise zumindest zehn Bilder. Sind noch nicht die gewünschte Anzahl von Bildern aufgenommen worden, dann geht der Verfahrensablauf zurück auf den Schritt S2 und ein weiteres Bild wird aufgenommen und mit den Schritten S3 und S4 ausgewertet.
-
Sind die vorbestimmte Anzahl x Bilder aufgenommen worden, dann geht der Verfahrensablauf auf den Schritt S6 über, in dem der Mittelwert der unterschiedlichen Höhenverläufe der zuvor aufgenommenen Bilder bestimmt wird. Dieser Mittelwert ergibt einen mittleren Höhenverlauf der Lötwelle wieder. Dieser mittlere Höhenverlauf wird im Schritt S7 an eine Steuereinrichtung der Lötvorrichtung übermittelt, welche dann bestimmt, ob der Betrieb fortgesetzt werden kann, die Höhe der Lötwelle neu justiert werden muss und gegebenenfalls die Höhe der Lötwelle neu bestimmt werden muss.
-
Im Schritt S8 wird dieses Messverfahren beendet.
-
Bei diesem Verfahren wird der Höhenverlauf der Lötwelle über mehrere Bilder gemittelt.
-
In einem anderen Verfahren ist die Beleuchtungseinrichtung vorzugsweise eine Lichtlinie oder in einer Linie angeordnete einzelne Punkt-Lichtquellen, so dass in der Kamera das Spiegelbild dieser Linie bzw. Punkte über die Lötwelle abgebildet wird.
-
Kamera und Beleuchtung sind dabei über die Lötwelle derart angeordnet, dass zwischen den auf die Lötwelle einfallenden und den an der Lötwelle reflektierten Lichtstrahlen sich ein Winkel kleiner als 180° ausbildet, so dass das Kamerabild über die spiegelnde Lötwellenoberfläche die Beleuchtungseinrichtung abbildet. Zur Einrichtung des Systems kann anstatt der Lötwelle selbst auch ein Spiegel auf der Lötdüse angebracht werden, um die Ausrichtung von Kamera und Beleuchtungseinrichtung so durchzuführen, dass die Beleuchtung im Kamerabild abgebildet wird. Je nach Höhenposition des Spiegels wandert das Spiegelbild der Beleuchtung dann entsprechend im Kamerabild nach oben oder unten. Die Verwendung eines Spiegels zur Einrichtung der Kamera liegt die Erkenntnis zu Grunde, dass die Lötwelle im Mittel die gleiche Neigung wie die Lötdüse aufweist, selbst wenn es sich um eine turbulente Lötwelle handelt.
-
Wird die Lötwelle aktiviert, kann bei diesem Verfahren je nach der Höhenposition der Lichtlinie bzw. Punkte im Kamerabild eine Höhe über Triangulation berechnet werden. Durch das turbulente Verhalten der Lötwelle kann es vertikale Bereiche im Kamerabild geben, in denen die Beleuchtung überhaupt nicht abgebildet wird bzw. auch Bereiche in denen die Beleuchtung mehrmals abgebildet wird. Deshalb muss der Höhenverlauf über mehrere Bildaufnahmen gemittelt werden bzw. durch andere geeignete Verfahren oder Bildoperationen statistisch ausgewertet werden.
-
Im Rahmen der Erfindung ist es auch möglich, eine Mittelung des Höhenverlaufes über eine Langzeitbelichtung auszuführen. Bei einer periodischen turbulenten Welle sollte die Langzeitbelichtung zumindest eine halbe Periode der Turbulenz betragen. Die Schwingungsfrequenz von turbulenten Lötwellen ist an sich bekannt, so dass die entsprechende Zeitdauer für eine Langzeitbelichtung bestimmt werden kann.
-
Bei den oben erläuterten Verfahren wird zur Bestimmung der Höhe der Lötwelle eine Kantenerkennung durchgeführt oder Helligkeitsmaxima ermittelt. Die Lötwelle kann jedoch auch mit einem Laserscanner oder einer Stereokamera abgetastet werden, so dass die Höhe der Lötwelle in Vertikalrichtung exakt bestimmt werden kann. Das in 11 gezeigte Verfahren kann dann dementsprechend abgewandelt werden.
-
Im Rahmen der Erfindung ist es auch möglich, eine Mittelung des Höhenverlaufes über eine Langzeitbelichtung auszuführen. Bei einer periodischen turbulenten Welle sollte die Langzeitbelichtung zumindest eine halbe Periode der Turbulenz betragen. Die Schwingungsfrequenz von turbulenten Lötwellen ist an sich bekannt, so dass die entsprechende Zeitdauer für eine Langzeitbelichtung bestimmt werden kann.
-
Bei dem oben erläuterten Verfahren wird zur Bestimmung der Höhe der Lötwelle eine Kantenerkennung durchgeführt. Die Lötwelle kann jedoch auch mit einem Laserscanner oder einer Stereokamera abgetastet werden, so dass die Höhe der Lötwelle in Vertikalrichtung exakt bestimmt werden kann. Das in 11 gezeigte Verfahren kann dann dementsprechend abgewandelt werden.
-
Der Vorteil einer optischen Abtastung liegt darin, dass im Löttunnel 4 keine beweglichen Teile angeordnet werden müssen. Jedoch ist eine Kamera empfindlich gegenüber Hitze und es sollten daher entsprechenden Maßnahmen getroffen werden, damit die Kamera nicht überhitzt und bei den in einem Löttunnel 4 vorliegenden Bedingungen zuverlässig funktioniert.
-
Bezugszeichenliste
-
- 1
- Wellenlötvorrichtung
- 2
- Höhenmessvorrichtung
- 3
- Lötwelle
- 4
- Löttunnel
- 5
- Transporteinrichtung
- 6
- Transportrichtung
- 7
- Lötabschnitt
- 8
- Löttiegel
- 9
- Lot
- 10
- Lötdüse
- 11
- Pumpe
- 12
- Lochblech
- 13
- Messbalken
- 14
- Messstift
- 15
- Kontaktsensor
- 16
- Abstandshalter
- 17
- Welle
- 18
- Schwenkantrieb
- 19
- Gewindestift
- 20
- Gewindebuchse
- 21
- Kontermutter
- 22
- Kamera
- 23
- Deckenwandung
- 24
- Durchgangsöffnung
- 25
- Befestigungswinkel
- 26
- Edelstahlhaube
- 27
- Gasdüse
- 28
- Beleuchtungseinrichtung
- 29
- Richtung
-
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
-
Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
-
Zitierte Patentliteratur
-
- EP 0315000 B1 [0004]
- DE 102007053857 A1 [0005]
- DE 2116522 U1 [0006]
- DE 2116522111 U1 [0007]
- DE 102016124642 A1 [0008]
- DE 102016124641 A1 [0009]
- EP 765708 A1 [0012]
- DE 4418732 A1 [0013]
- US 5617988 [0013]
- DE 19704764 A1 [0014, 0020]
- US 6415972 B1 [0015]
- US 6726083 B2 [0015]
- US 5979740 [0016]
- DE 10243769 B4 [0017]
- DE 102017116758 A1 [0018, 0047]
- DE 4329000 C2 [0019, 0055]
- DE 10132029 A1 [0019, 0055]
