DE10316513B4 - Continuous soldering oven and method for heating printed circuit boards in a continuous soldering oven - Google Patents

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Abstract

Durchlauf-Lötofen zum Löten von mit elektronischen Bauteilen (22) bestückten Leiterplatten (20), welcher Durchlauf-Lötofen (10) aufweist: – eine Transportvorrichtung (24), mittels der die Leiterplatten (20) mit den elektronischen Bauteilen (22) durch den Durchlauf-Lötofen (10) transportiert werden; und – eine Vorwärmkammer (12) mit wenigstens einem Mikrowellen-Strahler (18), in der die Leiterplatten (20) und die elektronischen Bauteile (22) durch Mikrowellenstrahlung erwärmt werden, – wobei der Mikrowellen-Strahler (18) die auf die Leiterplatten (20) und die elektronischen Bauteile (22) einwirkende Mikrowellenstrahlung in der Frequenz variiert.Continuous soldering oven for soldering printed circuit boards (20) equipped with electronic components (22), which continuous soldering oven (10) comprises: - a transport device (24), by means of which the printed circuit boards (20) with the electronic components (22) through the Continuous soldering oven (10) are transported; and - a preheating chamber (12) with at least one microwave emitter (18) in which the circuit boards (20) and the electronic components (22) are heated by microwave radiation, - the microwave emitter (18) being mounted on the circuit boards ( 20) and the electronic components (22) acting microwave radiation varies in frequency.

Description

Die Erfindung betrifft einen Durchlauf-Lötofen und ein Verfahren zum Erwärmen von Leiterplatten in einem Durchlauf-Lötofen.The invention relates to a continuous soldering furnace and a method for heating printed circuit boards in a continuous soldering furnace.

Es ist bekannt, dass Leiterplatten, die mit elektronischen Bauteilen bestückt worden sind und die in einem Durchlauf-Lötofen gelötet werden sollen, zunächst auf eine gewünschte Temperatur vorzuwärmen. Damit ist es möglich, in einer anschließenden Lötphase die Verweildauer von Leiterplatten und Bauteilen auf eine für die Leiterplatte bzw. die Bauteile unkritische Dauer zu beschränken.It is known that printed circuit boards which have been equipped with electronic components and which are to be soldered in a continuous soldering oven, first preheat to a desired temperature. This makes it possible to limit the residence time of printed circuit boards and components in a subsequent soldering phase to an uncritical for the circuit board or the components duration.

Bei bekannten Durchlauf-Lötofen, wie zum Beispiel bei Reflow-Lötöfen oder Dampfphasen-Lötöfen oder auch anderen Inline-Lötöfen zum Selektivlöten, werden die Leiterplatten und Bauteile vorgewärmt, beispielsweise durch Heizluftgebläse oder Infrarot-Strahler. Ein Löt-Verfahren, das beispielsweise auf Infrarot-Bestrahlung beruht, ist in GB 2 376 201 A genannt. Allerdings ist bei dem dort beschriebenen Verfahren eine zusätzlich zur Lotschicht vorhandene Infrarot-absorbierende Schicht sehr vorteilhaft.In known continuous soldering furnace, such as in reflow soldering or vapor-phase soldering or other inline soldering for selective soldering, the circuit boards and components are preheated, for example by Heizluftgebläse or infrared emitters. A soldering process based, for example, on infrared radiation is known in GB 2 376 201 A called. However, in the method described there, an infrared-absorbing layer which is present in addition to the solder layer is very advantageous.

Im allgemeinen ist je nach Ausführung der Vorrichtung zum Vorwärmen bzw. des Lötofens vorgesehen, dass die mittels einer Transportvorrichtung durch den Durchlauf-Lötofen transportierten Leiterplatten und Bauteile durch von außen wirkende Wärme- oder Energiestrahlung auf die gewünschte Temperatur erwärmt werden. Es gibt Vorwärmvorrichtungen, bei denen die Wärme- oder Energiestrahlung nur auf eine Oberseite der Leiterplatten einwirkt als auch solche, bei denen die Wärme- oder Energiestrahlung auf die Oberseite und/oder eine Unterseite der Leiterplatten einwirkt.In general, depending on the design of the device for preheating or of the soldering furnace, it is provided that the printed circuit boards and components transported by the conveyor through a soldering oven are heated to the desired temperature by external heat or energy radiation. There are preheating devices in which the heat or energy radiation acts only on an upper side of the printed circuit boards as well as those in which the heat or energy radiation acts on the upper side and / or a lower side of the printed circuit boards.

Einerseits sollen die Leiterplatten und die elektronischen Bauteile soweit vorgewärmt werden, dass ihre Verweildauer unter einer höheren Löttemperatur so kurz wie möglich sein kann, andererseits darf aber die Vorwärmtemperatur bzw. die Zeitspanne ihrer Einwirkung auf Bauteile oder Leiterplatten nicht so groß sein, dass die Bauteile oder Leiterplatten beschädigt werden. Es ist daher notwendig und üblich, für jeden Typ von Leiterplatte in Abhängigkeit von ihrer Bestückung mit Bauteilen ein jeweils anderes Temperatur-Zeitprofil für die Vorwärmung einzustellen.On the one hand, the printed circuit boards and the electronic components should be preheated so far that their residence time can be as short as possible under a higher soldering temperature, but on the other hand, the preheating temperature or the period of their impact on components or circuit boards may not be so large that the components or Printed circuit boards are damaged. It is therefore necessary and customary to set a different temperature-time profile for the preheating for each type of printed circuit board, depending on how it is equipped with components.

Ein zu unterdrückendes Problem beim Reflow-Lötverfahren besteht in lokalen Temperatur-Differenzen auf der Leiterplatte während des Lötvorgangs. Zur Umgehung dieser Problematik wird in DE 201 02 064 U1 ein Verfahren und eine dazugehörige Reflow-Lötanlage beschrieben, bei dem während des Lötvorgangs eine Vakuumatmosphäre um die zu bestückende Leiterplatte erzeugt wird.A problem to be overcome in the reflow soldering process is localized temperature differences on the printed circuit board during the soldering process. To circumvent this problem is in DE 201 02 064 U1 a method and associated reflow soldering described in which during the soldering process, a vacuum atmosphere is generated around the board to be populated.

Eine weitere Herausforderung beim Reflow-Lötprozess besteht in der Vermeidung von Lötbrücken während der Lötphase. Hierzu wird in DE 39 36 955 C1 ein Verfahren vorgestellt, bei dem die zu bestückende Leiterplatte einer Vorbehandlung durch Plasma unterzogen wird. Die Kombination der Plasma-Vorbehandlung sowie die Verwendung von Vakuumatmosphäre in einem einzigen Reflow-Lötverfahren wird in DE 42 25 378 A1 beschrieben.Another challenge with the reflow soldering process is the avoidance of solder bridges during the soldering phase. This is done in DE 39 36 955 C1 a method is presented in which the printed circuit board to be populated is pretreated by plasma. The combination of plasma pre-treatment and the use of vacuum atmosphere in a single reflow soldering process is described in DE 42 25 378 A1 described.

In DE 41 19 910 C1 wird ein Verfahren beschrieben, welches gezielt lokal sehr begrenzten Wärme-Eintrag durch Laser nutzt, um keramische Schichten zu sintern, ohne andere naheliegende Schichten zu schädigen.In DE 41 19 910 C1 describes a method which uses locally very limited heat input by laser to sinter ceramic layers, without damaging other obvious layers.

Laser-Bearbeitung wird darüber hinaus auch zur Herstellung von Leiterbahnen auf Leiterplatten verwendet. DE 38 22 766 A1 beschreibt ein Verfahren zur Temperatur-schonenden Herstellung von Leiterbahnen auf Leiterplatten durch die Verwendung von Laser-Strukturierung. Die Strukturierung erfolgt hier anhand einer Substanz, die durch Laser-Strahlung elektrisch leitfähig und haftend wird.Laser processing is also used to make printed conductors on circuit boards. DE 38 22 766 A1 describes a method for temperature-saving production of printed conductors on printed circuit boards by the use of laser structuring. The structuring is carried out here using a substance which is electrically conductive and adhesive by laser radiation.

Aus der bei der Herstellung elektronischer Bauteile angewandten Fügetechnik ist es bekannt, miteinander durch einen Klebstoff verbundene Teile in einem Aushärteofen durch Mikrowellenstrahlung zu erwärmen, um den Klebstoff aushärten zu lassen. Es ist weiterhin bekannt, in solchen Öfen Mikrowellenstrahlung zum Aushärten von Glob-Tops und Underfills für Flip-Chips zu verwenden. Die dabei verwendeten Frequenzen der Mikrowellenstrahlung liegen üblicherweise über denen der Mikrowellenöfen, die im Haushalt zur Erwärmung von Nahrungsmitteln dienen.From the joining technique used in the manufacture of electronic components, it is known to heat parts bonded together by an adhesive in a curing oven by microwave radiation to cure the adhesive. It is also known to use microwave radiation in such ovens for curing glob tops and underfills for flip chips. The frequencies of the microwave radiation used in this case are usually higher than those of the microwave ovens that are used in the household for heating food.

Materialien wie beispielsweise Wasser, Silizium und Epoxy-Harze oder solche, die die vorgenannten Stoffe enthalten, sind sogenannte Mikrowellen-Absorber. Diese Materialien erwärmen sich wegen ihrer polaren Strukturen, die unter dem Einfluss des elektromagnetischen Feldes zu Drehschwingungen angeregt werden. Metalle hingegen und/oder Materialien, die Metalle enthalten, wirken als Mikrowellen-Reflektoren. Metallische Gegenstände bzw. Oberflächen können unter Mikrowelleneinstrahlung einen unerwünschten schädlichen Lichtbogen ausbilden.Materials such as water, silicon and epoxy resins or those containing the aforementioned substances are so-called microwave absorbers. These materials heat up because of their polar structures, which are excited to torsional vibrations under the influence of the electromagnetic field. Metals, on the other hand, and / or materials containing metals act as microwave reflectors. Metallic objects or surfaces can form an undesirable harmful arc under microwave irradiation.

Der Vorteil einer Erwärmung durch Mikrowellen besteht darin, dass es im bestrahlten Material oder Körper zu einem Aufheizen auf molekularer Ebene kommt. Die Erwärmung wirkt über das gesamte Volumen des Materials oder des Körpers und nicht von außen nach innen wie bei konventioneller Wärmeeinwirkung durch Heißluft, Heißgas oder durch Infrarot-Strahlung. Die Erwärmung eines von Mikrowellen bestrahlten Körpers auf eine gewünschte Temperatur erfordert daher eine geringere Einwirkzeit als eine Einwirkung mit anderer von außen nach innen wirkenden Wärmeenergie.The advantage of microwave heating is that it heats up at the molecular level in the irradiated material or body. The heating acts over the entire volume of the material or the body and not from outside to inside as with conventional heat by hot air, hot gas or infrared radiation. The heating of a microwave irradiated body to a desired temperature therefore requires less exposure time than an effect with other externally acting heat energy.

Wird die Erwärmung durch Mikrowellen jedoch mit einer festeingestellten Frequenz vorgenommen, besteht die Gefahr einer ungleichmäßigen Erwärmung des bestrahlten Körpers, da sich in Abhängigkeit vom jeweiligen Behälter- oder Ofeninneren, in dem sich der Körper befindet, stehende Wellen bilden können, die zu ungleichmäßiger Energieverteilung und damit zu einer ungleichmäßigen Erwärmung des bestrahlten Körpers führen können. Abhilfe schafft da beispielsweise ein aus den in Küchen verwendeten Mikrowellenöfen bekannter Drehteller, mit dem das zu erwärmende Gut unter der Mikrowellen-Einstrahlung bewegt wird.If the heating by microwaves, however, made with a fixed frequency, there is a risk of uneven heating of the irradiated body, since depending on the particular container or oven interior in which the body is standing waves can form, leading to uneven energy distribution and thus can lead to uneven heating of the irradiated body. A remedy, for example, a known from the microwave ovens used in kitchens turntable, with which the material to be heated is moved under the microwave irradiation.

Um bei der Fertigung von elektronischen Bauteilen eine gleichmäßige Erwärmung zu gewährleisten, arbeiten bekannte Aushärteöfen mit variablen Mikrowellen-Frequenzen, so dass eine homogene Feldverteilung und eine gleichmäßige Erwärmung im Aushärtofen erreicht wird. Solch ein Verfahren sowie eine dazugehörige Vorrichtung wird in DE 696 07 004 T2 beschrieben. Dazu wird berichtet, dass bei variablen Mikrowellen-Frequenzen keine Lichtbogenbildung an metallischen Gegenständen bzw. Oberflächen auftritt.In order to ensure a uniform heating in the production of electronic components, known curing ovens operate with variable microwave frequencies, so that a homogeneous field distribution and a uniform heating in the curing oven is achieved. Such a method as well as an associated device is disclosed in DE 696 07 004 T2 described. It is reported that at variable microwave frequencies no arcing occurs on metallic objects or surfaces.

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, die oben beschriebenen Vorteile einer Erwärmung durch Mikrowellen für eine Vorwärmung von Leiterplatten und Bauteilen in einem Durchlauf-Lötofen zu nutzen und einen entsprechenden Durchlauf-Lötofen und ein entsprechendes Verfahren dafür bereitzustellen.The invention is therefore based on the object to use the advantages described above of a heating by microwaves for preheating of printed circuit boards and components in a continuous soldering furnace and to provide a corresponding continuous soldering furnace and a corresponding method thereof.

Diese Aufgabe wird nach der Erfindung gelöst durch einen Durchlauf-Lötofen zum Löten von mit elektronischen Bauteilen bestückten Leiterplatten, welcher Durchlauf-Lötofen aufweist:

  • – eine Transportvorrichtung, mittels der die Leiterplatten mit den elektronischen Bauteilen durch den Durchlauf-Lötofen transportiert werden; und
  • – eine Vorwärmkammer mit wenigstens einem Mikrowellen-Strahler, in der die Leiterplatten und die elektronischen Bauteile durch Mikrowellenstrahlung erwärmt werden,
  • – wobei der Mikrowellen-Strahler die auf die Leiterplatten und die elektronischen Bauteile einwirkende Mikrowellenstrahlung in der Frequenz variiert.
This object is achieved according to the invention by a continuous soldering oven for soldering printed circuit boards equipped with electronic components, which has a continuous soldering oven:
  • - A transport device by means of which the printed circuit boards are transported with the electronic components through the continuous soldering oven; and
  • A preheating chamber with at least one microwave emitter, in which the printed circuit boards and the electronic components are heated by microwave radiation,
  • - The microwave emitter varies the frequency acting on the circuit boards and the electronic components microwave radiation.

Noch eine andere Ausführung des erfindungsgemäßen Durchlauf-Lötofens verwenden Mikrowellenfrequenzen, die um eine mittlere Frequenz von größer 4 GHz herum variiert werden, oder solche, die nicht kleiner als 4 GHz sind.Yet another embodiment of the through-flow type soldering oven according to the invention uses microwave frequencies which are varied around an average frequency of greater than 4 GHz or those which are not less than 4 GHz.

Die oben beschriebene Aufgabe wird nach der Erfindung auch gelöst durch ein Verfahren zum Vorwärmen von mit elektronischen Bauteilen bestückten Leiterplatten, wobei

  • – die Leiterplatten mit den elektronischen Bauteilen mittels einer Transportvorrichtung durch den Durchlauf-Lötofen transportiert werden; und
  • – in einer Vorwärmkammer des Durchlauf-Lötofens von wenigstens einem Mikrowellen-Strahler erwärmt werden,
  • – wobei die auf die Leiterplatten und die elektronischen Bauteile einwirkende Mikrowellenstrahlung in der Frequenz variiert wird.
The object described above is also achieved by the invention by a method for preheating of printed circuit boards equipped with electronic components, wherein
  • - The printed circuit boards are transported with the electronic components by means of a transport device through the continuous soldering oven; and
  • Are heated in a preheating chamber of the continuous soldering oven by at least one microwave emitter,
  • - Wherein the microwave radiation acting on the printed circuit boards and the electronic components is varied in frequency.

Bei noch anderen Ausführungsformen des erfindungsgemäßen Verfahrens werden die verwendeten Mikrowellenfrequenzen um eine mittlere Frequenz von größer 4 GHz herum variiert oder sind nicht kleiner als 4 GHz.In yet other embodiments of the method according to the invention, the microwave frequencies used are varied by an average frequency greater than 4 GHz or are not less than 4 GHz.

Bei noch einem anderen Durchlauf-Lötofen und einem anderen Verfahren nach der Erfindung ist vorgesehen, dass die für die jeweilige Leiterplatte und die Bauteile geeigneten Frequenzen zur Variation der Mikrowellenstrahlung durch Vorversuche ermittelt werden.In yet another continuous soldering furnace and another method according to the invention, it is provided that the frequencies suitable for the respective printed circuit board and the components for the variation of the microwave radiation are determined by preliminary tests.

Der Vorteil der Erfindung besteht darin, dass die in der Vorwärmkammer durch Mikrowellen aufgewärmten Leiterplatten und Bauteile gleichmäßiger und schneller auf die gewünschte Temperatur aufgeheizt werden können als mit üblichen Vorwärmungen. Da die Aufheizung durch Mikrowellen gleichmäßig im jeweils bestrahlten gesamten Volumen der Leiterplatten und der Bauteile erfolgt, treten keine unerwünschten und zerstörerischen Wärmespannungen in den Bauteilen und den Leiterplatten auf. Eine sonst bei relativ großen Bauteilen übliche und für deren Erwärmung erforderliche lange Verweildauer in der Vorwärmphase kann durch die Erfindung erheblich verkürzt werden, so dass eine Schädigung kleinerer und empfindlicherer Bauteile beim Vorwärmen vermieden wird.The advantage of the invention is that the warmed up in the preheating chamber by microwaves printed circuit boards and components can be heated more uniformly and faster to the desired temperature than with conventional preheating. Since the heating by microwaves takes place uniformly in the respective irradiated total volume of the printed circuit boards and the components, there are no undesirable and destructive thermal stresses in the components and the printed circuit boards. An otherwise usual in relatively large components and required for their heating long residence time in the preheating can be significantly shortened by the invention, so that damage to smaller and more sensitive components is avoided during preheating.

Bei der Verwendung der Frequenz-variierten Mikrowellen in der Vorwärmkammer hat sich gezeigt, dass dadurch eine Lichtbogenbildung an metallischen Oberflächen, wie z. B. Anschlußdrähten oder Anschlußpins von Bauteilen, an Steckern und Steckerhülsen und vor allem Kontaktflächen vermieden wird.When using the frequency-varying microwaves in the preheating chamber has been shown that this arcing on metallic surfaces such. As connecting wires or pins of components on plugs and plug sockets and especially contact surfaces is avoided.

Die Erfindung lässt sich auf einfache Weise in bekannte oder solche in bekannter Weise aufgebaute Durchlauf-Lötöfen, wie zum Beispiel Dampfphasen- oder Reflow-Lötöfen, integrieren. Dazu werden die üblichen Infrarot-Wärmestrahler oder die Heißluft- bzw. Heißgasquellen und Gebläse durch geeignete Mikrowellen-Strahler ersetzt. Die Vorwärmkammer kann andererseits auch als separates Modul einer Selektiv-Lötvorrichtung, wie zum Beispiel einer Vorrichtung zum Wellenlöten vorgeschaltet werden.The invention can be easily integrated in known or in a known manner constructed continuous soldering, such as vapor-phase or reflow soldering. For this purpose, the usual infrared heat radiators or hot air or hot gas sources and blowers are replaced by suitable microwave radiators. On the other hand, the preheating chamber can also be used as a separate module a selective soldering device, such as a device for wave soldering upstream.

Die Erfindung wird nachfolgend anhand einer beispielhaften Ausführungsform für einen Reflow-Lötofen genauer beschrieben und erläutert, wobei auf die beigefügte Zeichnung hingewiesen wird. Diese zeigt ein Ausführungsbeispiel eines Reflow-Ofens nach der Erfindung in schematischer Darstellung.The invention will be described and explained in more detail below with reference to an exemplary embodiment of a reflow soldering oven, reference being made to the attached drawing. This shows an embodiment of a reflow oven according to the invention in a schematic representation.

In der Zeichnung ist ein Reflow-Lötofen 10 nach der Erfindung dargestellt. Der Reflow-Lötofen 10 umfasst bei dem hier dargestellten Beispiel drei Kammern: eine Vorwärmkammer 12, eine Lötkammer 14 und eine Abkühlkammer 16. Der hier beispielhaft dargestellte Reflow-Lötofen 10 mit den drei Kammern bedeutet keine Einschränkung der Erfindung. Die Erfindung ist auch auf andere Ausführungen von Reflow-Lötöfen und andere Durchlauf-Lötöfen, wie z. B. Dampfphasen-Lötöfen anwendbar, insbesondere auch auf solche mit mehr Kammern, wie z. B. mit mehreren Vorwärmkammern nach der Erfindung und/oder in Kombination mit herkömmlicher Vorwärmtechnik. Außerdem muss die Abkühlkammer nicht im Reflow-Lötofen bzw. Durchlauf-Lötofen selbst untergebracht sein, sondern kann in Form von Kühlgebläsen dem Reflow-Lötofen bzw. Durchlauf-Lötofen auch nachgeschaltet sein. Ebenso ist denkbar, dass auch die Vorwärmkammer nach der Erfindung im Sinne eines Zusatzmoduls einem herkömmlichen Reflow-Lötofen bzw. Durchlauf-Lötofen vorgeschaltet wird.In the drawing is a reflow soldering oven 10 represented according to the invention. The reflow soldering oven 10 in the example shown here comprises three chambers: a preheating chamber 12 , a soldering chamber 14 and a cooling chamber 16 , The reflow soldering furnace exemplified here 10 with the three chambers means no limitation of the invention. The invention is also applicable to other types of reflow soldering and other continuous soldering, such. As vapor-phase soldering, applicable, in particular to those with more chambers, such as. B. with multiple preheating chambers according to the invention and / or in combination with conventional preheating. In addition, the cooling chamber does not have to be housed in the reflow soldering furnace or continuous soldering furnace itself, but may also be connected downstream in the form of cooling fans to the reflow soldering furnace or continuous soldering furnace. It is also conceivable that the preheating chamber according to the invention in the sense of an additional module is preceded by a conventional reflow soldering oven or continuous soldering oven.

In der Vorwärmkammer 12 des hier beispielhaft dargestellten Reflow-Lötofens 10 ist wenigstens ein Mikrowellenstrahler 18 angeordnet, der in Funktion und Aufbau in vielen Elementen einem handelsüblichen Mikrowellenstrahler entspricht. Der für die Erfindung verwendete Mikrowellenstrahler 18 verfügt demgegenüber jedoch über einen Mikrowellengenerator, der eine Frequenz-variierte Mikrowellenstrahlung liefern kann. Ein solcher Mikrowellengenerator lässt sich recht einfach beispielsweise mit einem sogenannten Spannungskontrollierten Oszillator (VCO) realisieren. Es ist auch denkbar einen Mikrowellengenarator mit fester Frequenz zu verwenden, wobei hernach durch Filterung, Teilung und/oder Mischung die gewünschten Frequenzen der Reihe nach gewonnen und abgestrahlt werden.In the preheat chamber 12 of the reflow soldering furnace exemplified here 10 is at least a microwave radiator 18 arranged, which corresponds in function and structure in many elements a commercial microwave radiator. The microwave radiator used for the invention 18 In contrast, however, has a microwave generator that can provide a frequency-varying microwave radiation. Such a microwave generator can be realized quite simply, for example with a so-called voltage-controlled oscillator (VCO). It is also conceivable to use a microwave generator with a fixed frequency, after which the desired frequencies are successively obtained and emitted by filtering, division and / or mixing.

Sinnvollerweise ist der Mikrowellenstrahler 18 in der Vorwärmkammer 12 oberhalb der Leiterplatten 20 angeordnet und strahlt von oben her auf die Leiterplatten 20 und die auf ihnen befindlichen Bauteile 22. Die Leiterplatten 20 liegen auf einer geeigneten Transportvorrichtung, üblicherweise eine aus herkömmlichen Reflow-Lötöfen bzw. Durchlauf-Lötöfen bekannte Transportvorrichtung mit einem Transportband 24, und werden so durch den Reflow-Lötofen 10 transportiert.It makes sense to use the microwave radiator 18 in the preheat chamber 12 above the circuit boards 20 arranged and radiates from above on the circuit boards 20 and the components on them 22 , The circuit boards 20 lie on a suitable transport device, usually known from conventional reflow soldering furnaces or continuous soldering ovens transport device with a conveyor belt 24 , and so are the reflow soldering oven 10 transported.

Um die Leiterplatte 20 und die Bauteile 22 in der Vorwärmkammer 12 auf eine für nachfolgende Lötung erforderliche und gewünschte Temperatur zu bringen, hat sich gezeigt, dass Mikrowellen-Frequenzen größer 4 GHz besonders zur Erwärmung von Leiterplatten 20 und elektronischen Bauteilen 22 geeignet sind. So koppelt beispielsweise Epoxy-Harz, wie es bei vielen elektronischen Bauteilen und bei Leiterplatten verwendet wird, bei Frequenzen von 6–6,5 GHz sehr gut an die Mikrowellenstrahlung an. Um auch die anderen bei den bestrahlten Teilen verwendeten Materialien zu berücksichtigen, empfiehlt es sich, keine der verwendeten Frequenzen kleiner als 4 GHz zu wählen.To the circuit board 20 and the components 22 in the preheat chamber 12 To bring to a required for subsequent soldering and desired temperature, it has been found that microwave frequencies greater than 4 GHz, especially for heating printed circuit boards 20 and electronic components 22 are suitable. For example, epoxy resin, as used in many electronic components and printed circuit boards, couples very well to microwave radiation at frequencies of 6-6.5 GHz. In order to consider the other materials used in the irradiated parts, it is recommended that none of the frequencies used be less than 4 GHz.

Durch die Mikrowellenstrahlung in dem beschriebenen Frequenzbereich wird sichergestellt, dass eine gleichmäßige Erwärmung der Leiterplatten 20 und der Bauteile 22 und im jeweils gesamten Volumen der bestrahlten Teile erfolgt, so dass keine Wärmespannungen auftreten. Darüber hinaus wird, wie oben bereits beschrieben, durch die Variation der abgestrahlten Mikrowellenfrequenzen die sonst von der Mikrowellen-Strahlung her bekannte Lichtbogenbildung an metallischen Gegenständen bzw. Oberflächen vermieden.The microwave radiation in the described frequency range ensures that a uniform heating of the printed circuit boards 20 and the components 22 and in each case the entire volume of the irradiated parts, so that no thermal stresses occur. In addition, as already described above, the variation of the radiated microwave frequencies avoids the otherwise known from the microwave radiation ago arcing on metallic objects or surfaces.

Der Vollständigkeit des Reflow-Lötofens 10 halber sind in der Zeichnung auch noch die Lötkammer 14 mit einer von oben auf die durchlaufenden Leiterplatten 20 und die Bauteile 22 einwirkenden Wärme- bzw. Energieeinstrahlung dargestellt. Beispielhaft wurden hier für die Zeichnung Infrarotstrahler 26 skizziert, die von oben her auf die Leiterplatten 20 und die Bauteile 22 strahlen und so die für die gewünschte Lötung erforderliche Temperatur an den Lötstellen hervorrufen. Selbstverständlich können auch andere geeignete Energiestrahler oder Wärmequellen in der Lötkammer 14 des erfindungsgemäßen Reflow-Lötofens zum Einsatz kommen.The completeness of the reflow soldering furnace 10 Half are in the drawing also the soldering chamber 14 with a top of the passing circuit boards 20 and the components 22 acting heat or energy radiation shown. By way of example, infrared radiators were used for the drawing 26 Outlined on top of the circuit boards 20 and the components 22 radiate and thus cause the required for the desired soldering temperature at the solder joints. Of course, other suitable energy sources or heat sources in the soldering chamber 14 of the reflow soldering oven according to the invention are used.

Die Zeichnung veranschaulicht auch die auf die Lötung der Leiterplatten 20 und Bauteile 22 folgende Abkühlung in der Abkühlkammer 16 des Reflow-Lötofens 10. Beispielhaft sind in der Zeichnung oberhalb und unterhalb des Transportbandes 24 und der Leiterplatten 20 und Bauteile 22 angeordnete Kühlgebläse 28 angedeutet. Selbstverständlich bedeutet auch dies keine Einschränkung der Erfindung, sondern es sind für den erfindungsgemäßen Reflow-Lötofen auch andere geeignete Abkühl-Vorrichtungen denkbar.The drawing also illustrates the soldering of printed circuit boards 20 and components 22 following cooling in the cooling chamber 16 of the reflow soldering furnace 10 , Exemplary are in the drawing above and below the conveyor belt 24 and the circuit boards 20 and components 22 arranged cooling fan 28 indicated. Of course, this also means no limitation of the invention, but it is conceivable for the reflow soldering oven according to the invention, other suitable cooling devices.

Falls erforderlich werden vor der Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens geeignete Mikrowellenfrequenzen für die Vorwärmung der jeweils verwendeten Leiterplatten 20 und Bauteile 22 und die geeignete Variation der Mikrowellenstrahlung in Bezug auf die Frequenzen und die Intensität der Strahlung beispielsweise durch Versuche ermittelt. Dabei wird auch die jeweils geeignete zeitliche Abfolge der Abstrahlung der verschiedenen Frequenzen bestimmt.If necessary, before carrying out the method according to the invention suitable microwave frequencies for preheating the printed circuit boards used in each case 20 and components 22 and determining the appropriate variation of the microwave radiation with respect to the frequencies and the intensity of the radiation, for example by experiments. In this case, the respectively suitable temporal sequence of the radiation of the different frequencies is determined.

Der erfindungsgemäße Reflow-Lötofen 10 mit der Vorwärmkammer 12 und dem oder den Mikrowellen-Strahlern 18 eignet sich auch für das sogenannte Back-Side-Reflow-Lötverfahren, bei dem thermisch empfindliche bedrahtete Bauteile unterhalb der Leiterplatte hängend, also in 'Überkopf-Anordnung', im Reflow-Lötofen gelötete werden. Bei diesem verfahren schirmt die Leiterplatte selbst bereits die unter ihr befindlichen Bauteile gegenüber einer von oben auf die Leiterplatte einwirkenden Wärme- bzw. Energiestrahlung ab. Die erfindungsgemäße Erhitzung der Leiterplatte und der oben auf ihr befindlichen Bauteile im Reflow-Lötofen durch Mikrowellenstrahlung von oben betrifft nur die direkt bestrahlten Bauteile. Unterhalb der Leiterplatte befindliche thermisch kritische bedrahtete Bauteile werden nicht bestrahlt und nicht vorgewärmt, sondern nur ihre in Anschluss-Bohrungen der Leiterplatte befindlichen Anschluss-Drähte. Die anschließende in der Lötkammer des Reflow-Lötofens vorgenommene Lötung unter Löttemperatur führt aber wegen mangelnder Vorwärmung der thermisch kritischen Bauteile nicht zu einer Überhitzung und Schädigung der kritischen Bauteile.The reflow soldering oven according to the invention 10 with the preheat chamber 12 and the one or more microwave radiators 18 is also suitable for the so-called back-side reflow soldering, in which thermally sensitive wired components below the circuit board hanging, so in 'overhead' arrangement, are soldered in the reflow soldering oven. In this method, the printed circuit board itself already shields the components located below it against a heat or energy radiation acting from above on the printed circuit board. The inventive heating of the circuit board and the components located on top of it in the reflow soldering oven by microwave radiation from above affects only the directly irradiated components. Below the circuit board located thermally critical wired components are not irradiated and not preheated, but only their connection holes in the circuit board located connection wires. The subsequent soldering under soldering temperature in the soldering chamber of the reflow soldering oven, however, does not lead to overheating and damage to the critical components due to a lack of preheating of the thermally critical components.

Claims (7)

Durchlauf-Lötofen zum Löten von mit elektronischen Bauteilen (22) bestückten Leiterplatten (20), welcher Durchlauf-Lötofen (10) aufweist: – eine Transportvorrichtung (24), mittels der die Leiterplatten (20) mit den elektronischen Bauteilen (22) durch den Durchlauf-Lötofen (10) transportiert werden; und – eine Vorwärmkammer (12) mit wenigstens einem Mikrowellen-Strahler (18), in der die Leiterplatten (20) und die elektronischen Bauteile (22) durch Mikrowellenstrahlung erwärmt werden, – wobei der Mikrowellen-Strahler (18) die auf die Leiterplatten (20) und die elektronischen Bauteile (22) einwirkende Mikrowellenstrahlung in der Frequenz variiert.Continuous soldering oven for soldering with electronic components ( 22 ) equipped printed circuit boards ( 20 ), which continuous soldering furnace ( 10 ): - a transport device ( 24 ), by means of which the printed circuit boards ( 20 ) with the electronic components ( 22 ) through the continuous soldering oven ( 10 ) be transported; and - a preheating chamber ( 12 ) with at least one microwave emitter ( 18 ), in which the circuit boards ( 20 ) and the electronic components ( 22 ) are heated by microwave radiation, - wherein the microwave emitter ( 18 ) on the printed circuit boards ( 20 ) and the electronic components ( 22 ) acting microwave radiation varies in frequency. Durchlauf-Lötofen nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die verwendeten Mikrowellenfrequenzen um eine mittlere Frequenz von größer 4 GHz herum variiert werden.Continuous soldering oven according to claim 1, characterized in that the microwave frequencies used are varied around an average frequency of greater than 4 GHz. Durchlauf-Lötofen nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die verwendeten Mikrowellenfrequenzen nicht kleiner als 4 GHz sind.Continuous soldering oven according to claim 1, characterized in that the microwave frequencies used are not less than 4 GHz. Verfahren zum Vorwärmen von mit elektronischen Bauteilen (22) bestückten Leiterplatten (20) in einem Durchlauf-Lötofen (10), wobei – die Leiterplatten (20) mit den elektronischen Bauteilen (22) mittels einer Transportvorrichtung (24) durch den Durchlauf-Lötofen (10) transportiert werden; und – in einer Vorwärmkammer (12) des Reflow-Lötofens (10) von wenigstens einem Mikrowellen-Strahler (18) erwärmt werden, – wobei die auf die Leiterplatten (20) und die elektronischen Bauteile (22) einwirkende Mikrowellenstrahlung in der Frequenz variiert wird.Method for preheating with electronic components ( 22 ) equipped printed circuit boards ( 20 ) in a continuous soldering furnace ( 10 ), wherein - the printed circuit boards ( 20 ) with the electronic components ( 22 ) by means of a transport device ( 24 ) through the continuous soldering oven ( 10 ) be transported; and - in a preheating chamber ( 12 ) of the reflow soldering furnace ( 10 ) of at least one microwave emitter ( 18 ) are heated, - the on the circuit boards ( 20 ) and the electronic components ( 22 ) acting microwave radiation is varied in frequency. Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass die verwendeten Mikrowellenfrequenzen um eine mittlere Frequenz von größer 4 GHz herum variiert werden.A method according to claim 4, characterized in that the microwave frequencies used are varied by an average frequency greater than 4 GHz. Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass die verwendeten Mikrowellenfrequenzen nicht kleiner als 4 GHz sind.A method according to claim 4, characterized in that the microwave frequencies used are not less than 4 GHz. Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass die für die jeweiligen Leiterplatte (20) und Bauteile (22) geeigneten Mikrowellenfrequenzen und die geeignete Variation der Mikrowellenstrahlung durch Vorversuche ermittelt werden.A method according to claim 4, characterized in that the for the respective circuit board ( 20 ) and components ( 22 ) suitable microwave frequencies and the appropriate variation of the microwave radiation are determined by preliminary experiments.
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