DE19541445B4

DE19541445B4 - Verfahren zum Wellenlöten von Werkstücken unter Schutzgas sowie hierfür vorgesehene Vorrichtung

Info

Publication number: DE19541445B4
Application number: DE19541445A
Authority: DE
Inventors: Ernst Dipl.-Ing. Dr.-Ing.habil Wandke; Hans Isler
Original assignee: EPM Handels AG; Linde GmbH
Current assignee: Linde GmbH
Priority date: 1995-11-07
Filing date: 1995-11-07
Publication date: 2005-02-10
Anticipated expiration: 2015-11-08
Also published as: DE19541445A1

Abstract

Verfahren zum Wellenlöten von Werkstücken (15), wobei das der Lötbehandlung zu unterziehende Werkstück (15) entlang einer bestimmten Bahn über mindestens eine über einem Lotreservoir (2) erzeugte Lötwelle (3, 4, 5, 6) bewegt wird, wobei über dem Lotreservoir (2) eine Schutzgasatmosphäre unter weitgehendem Ausschluß von Sauerstoff ausgebildet wird und wobei zumindest ein Teil des Werkstücks (15) mit der Lötwelle (3, 4, 5, 6) in Berührung gebracht wird, dadurch gekennzeichnet, daß das Schutzgas unterhalb des Werkstücks (15) in Bewegungsrichtung vor und nach der Lötwelle (3, 4, 5, 6) zugeführt wird, und daß die Schutzgaszuführungen (9, 10, 13), das Lotreservoir (2) und die Lötwelle (3, 4, 5, 6) lediglich unterhalb der Bahn abgeschirmt werden und zwar derart, daß im wesentlichen nur der Scheitel der Lötwelle (5, 6) ausgespart bleibt.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Wellenlöten von Werkstücken, wobei das der Lötbehandlung zu unterziehende Werkstück entlang einer bestimmten Bahn über mindestens eine über einem Lotreservoir erzeugte Lötwelle bewegt wird, wobei über dem Lotreservoir eine Schutzgasatmosphäre unter weitgehendem Ausschluß von Sauerstoff ausgebildet wird und wobei zumindest ein Teil des Werkstücks mit der Lötwelle in Berührung gebracht wird, sowie eine Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens.

In Lötanlagen für Massengüter, wie beispielsweise Leiterplatten, werden zur Beseitigung der Oxide auf den Metalloberflächen der Werkstücke vielfach noch Flußmittel eingesetzt. Der Nachteil der Verwendung von Flußmitteln liegt in der nach dem Lötprozeß notwendigen Reinigung der Werkstücke von chemischen Rückständen. Dieser Reinigungsprozeß führt zu hohen Kosten.

Wird der Lötvorgang in einer Schutzgasatmosphäre unter Sauerstoffausschluß durchgeführt, so kann auf Flußmittel verzichtet werden. Dieses Verfahren führt auch zu einer Verbesserung der Lötqualität, Einsparung von Lot und Verbesserung des Umweltschutzes.

Aus der EP 0 561 794 B1 ist bereits ein Verfahren bekannt, bei dem der Lötprozeß in einer Schutzgasatmosphäre durchgeführt wird. Es werden Gasdiffusoren verwendet, aus denen das Inertgas ausströmt. Diese Diffusoren sind oberhalb und unterhalb des dem Lötprozeß zu unterziehenden Werkstücks angebracht. Das ausströmende Schutzgas umhüllt das Werkstück. Diese Verwendung von Schutzgas führt zu einem hohen Gasverbrauch, der mit großen Kosten verbunden ist. Zur Senkung des Gasverbrauchs kann die Lötanlage in ein Gehäuse eingebracht werden. Dies hat aber im Reparaturfall eine erschwerte Zugängigkeit zur Folge.

Ein weiteres Problem bei mit Schutzgas arbeitenden Lötverfahren besteht darin, daß bei hohen Strömungsgeschwindigkeiten des Schutzgases die entstehende Krätze durch den Gasstrom mitgerissen werden und sich als feiner Staub auf den Werkstücken und im Lötraum ablagern kann.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es daher, ein wirtschaftliches Verfahren der eingangs genannten Art und eine hierfür geeignete Vorrichtung zu schaffen, wodurch der Schutzgasverbrauch reduziert wird.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß das Schutzgas unterhalb des Werkstücks in Bewegungsrichtung vor und nach der Lötwelle zugeführt wird und daß die Schutzgaszuführungen, das Lotreservoir und die Lötwelle lediglich unterhalb der Bahn abgeschirmt werden und zwar derart, daß im wesentlichen nur der Scheitel der Lötwelle ausgespart bleibt.

Erfindungsgemäß wird dafür gesorgt, daß die Lötwelle nur unterhalb des Werkstücks mit Schutzgas umspült wird. Im Gegensatz zur üblichen Schutzgaseinbringung oberhalb und unterhalb des Werkstücks hat das erfindungsgemäße Verfahren den Vorteil, den Schutzgasverbrauch zu senken. Durch Abschirmungen um die Schutzgaszuführungen, das Lotreservoir und die Lötwelle, wobei nur der für den Lötprozeß notwendige Wellenscheitel ausgespart bleibt, wird der Sauerstoff aus dem Bereich der Lötwelle verdrängt.

Vorzugsweise wird das Schutzgas durch die Abschirmung so geführt, daß es im wesentlichen parallel zur Oberfläche der Lötwelle strömt. Dadurch entsteht eine gleichmäßig verteilte, geringe Gasströmung über die gesamte Wellenbreite. Diese geringe Gasströmung führt zu einer Reduzierung des Gasverbrauchs. Die niedrige Strömungsgeschwindigkeit läßt praktisch keine Staubbildung aus Krätze zu.

Die Erfindung bezieht sich neben dem obengenannten Verfahren zum Wellenlöten von Werkstücken auch auf die Vorrichtung zur Durchführung dieses Verfahrens.

Üblicherweise weist eine Vorrichtung zum Wellenlöten von Werkstücken Mittel zur Bewegung des der Lötbehandlung zu unterziehenden Werkstücks entlang einer bestimmten Bahn über mindestens eine über einem Lotreservoir erzeugte Lötwelle auf, wobei sich über dem Lotreservoir eine Schutzgasatmosphäre unter weitgehendem Ausschluß von Sauerstoff befindet. Die Bahn des der Lötbehandlung zu unterziehenden Werkstücks verläuft derart, daß zumindest ein Teil des Werkstücks mit der Lötwelle in Berührung kommt.

Erfindungsgemäß sind unterhalb der Bahn in Bewegungsrichtung vor und nach der Lötwelle Gasdiffusoren zur Zuführung von Schutzgas vorgesehen. Über den Gasdiffusoren, dem Lotreservoir und der Lötwelle sind Abdeckhauben so angebracht, daß im wesentlichen nur der Scheitel der Lötwelle ausgespart bleibt, wobei sich lediglich unterhalb der Bahn Abdeckhauben befinden. Im Bereich der Lötwelle und der Unterseite des Werkstücks kann so der Sauerstoff durch das austretende Schutzgas verdrängt werden.

Zweckmäßigerweise sind die Gasaustrittsöffnungen der Gasdiffusoren auf die Wandung der Abdeckhaube gerichtet, um eine gleichmäßige Gasverteilung zu erreichen.

Bevorzugt werden die Gasdiffusoren als perforiertes Rohr ausgebildet.

Vorteilhaft ist die Anbringung der Abdeckhauben derart, daß die Schutzgasströmung im wesentlichen parallel zur Oberfläche der Lötwelle verläuft. Durch die gleichmäßig über die Breite der Lötwelle verteilte, geringe Gasströmung wird der Gasverbrauch gesenkt und eine Staubbildung aus Krätze praktisch unterbunden.

Die Erfindung bietet wesentliche Vorteile gegenüber dem Stand der Technik. Die Strömung von Schutzgas nur an der Unterseite des Werkstücks führt zu einer deutlichen Senkung des Schutzgasverbrauchs. Die Anbringung lokaler Abdeckhauben über den Gasdiffusoren läßt sich mit einfachen Mitteln an den verschiedensten Lötmaschinentypen realisieren. Gegenüber bisherigen Gehäusen um die Lötanlage beeinflussen die lokalen Abdeckhauben die Zugängigkeit der Lötanlage bei der Bedienung und Instandhaltung nur unwesentlich.

Im folgenden wird die Erfindung anhand eines in der Figur schematisch dargestellten Ausführungsbeispiels näher erläutert:
In der Figur ist mit 1 eine Abdeckhaube bezeichnet, die das Lotbad 2 einschließlich der Bereiche der Lötwellen 3, 4 einhaust. Ausgespart bleiben die für den Lötprozeß notwendigen Wellenscheitel 5, 6. Unterhalb des rechten Teils 7 und des linken Teils 8 der Abdeckhaube ist je ein Gasdiffusor 9, 10 angebracht. Als Schutzgas wird beispielsweise Stickstoff verwendet.
Die Düsenöffnungen sind zum Zweck der gleichmäßigen Gasverteilung auf die Wandung der Haube gerichtet. Die Ausströmungsgeschwindigkeit liegt unter 1 m/min. Der Mittelteil 11 der Haube 1 wird mit einem Blech 12 abgeschlossen, wobei dieses Blech dem konkreten Abstand zwischen den beiden Lötwellen angepaßt ist. Die Gaseinspeisung erfolgt über ein im oberen Bereich perforiertes Rohr 13, welches eine gleichmäßig verteilte, geringe Gasströmung über die gesamte Wellenbreite zuläßt. Die Gasleitbleche 14 führen zu einer annähernd parallelen Strömung zu den Wellenoberflächen. Der Gasverbrauch liegt bei 6 m³/h Stickstoff. Die geringe Strömungsgeschwindigkeit läßt praktisch keine Staubbildung aus Krätze zu. Zwischen den Wellen 11 wird ein Restsauerstoffgehalt von 500 ppm, im Augenblick des überfahrenden Werkstücks 15 von 150 ppm erreicht.

Claims

Verfahren zum Wellenlöten von Werkstücken (15), wobei das der Lötbehandlung zu unterziehende Werkstück (15) entlang einer bestimmten Bahn über mindestens eine über einem Lotreservoir (2) erzeugte Lötwelle (3, 4, 5, 6) bewegt wird, wobei über dem Lotreservoir (2) eine Schutzgasatmosphäre unter weitgehendem Ausschluß von Sauerstoff ausgebildet wird und wobei zumindest ein Teil des Werkstücks (15) mit der Lötwelle (3, 4, 5, 6) in Berührung gebracht wird, dadurch gekennzeichnet, daß das Schutzgas unterhalb des Werkstücks (15) in Bewegungsrichtung vor und nach der Lötwelle (3, 4, 5, 6) zugeführt wird, und daß die Schutzgaszuführungen (9, 10, 13), das Lotreservoir (2) und die Lötwelle (3, 4, 5, 6) lediglich unterhalb der Bahn abgeschirmt werden und zwar derart, daß im wesentlichen nur der Scheitel der Lötwelle (5, 6) ausgespart bleibt.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Schutzgas so geführt wird, daß es im wesentlichen parallel zur Oberfläche der Lötwelle (3, 4, 5, 6) strömt.
Vorrichtung zum Wellenlöten von Werkstücken (15), welche Mittel zur Bewegung des der Lötbehandlung zu unterziehenden Werkstücks (15) entlang einer bestimmten Bahn über mindestens eine über einem Lotreservoir (2) erzeugte Lötwelle (3, 4, 5, 6) aufweist, wobei sich über dem Lotreservoir (2) eine Schutzgasatmosphäre unter weitgehendem Ausschluß von Sauerstoff befindet, und wobei die Bahn so verläuft, daß zumindest ein Teil des Werkstücks (15) mit der Lötwelle (3, 4, 5, 6) in Berührung kommt, dadurch gekennzeichnet, daß Gasdiffusoren (9, 10, 13) zur Zuführung des Schutzgases unterhalb des Werkstücks (15) in Bewegungsrichtung vor und nach der Lötwelle (3, 4, 5, 6) vorgesehen sind und daß lediglich unterhalb der Bahn Abdeckhauben (7, 8, 12) vorgesehen sind, welche über den Gasdiffusoren (9 10, 13), dem Lotreservoir (2) und der Lötwelle (3, 4, 5, 6) derart angebracht sind, daß im wesentlichen nur der Scheitel der Lötwelle (5, 6) ausgespart bleibt.
Vorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Gasaustrittsöffnungen der Gasdiffusoren (9, 10, 13) auf die Wandung der Abdeckhaube (1, 12) gerichtet sind.
Vorrichtung nach Anspruch 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Gasdiffusoren (9, 10, 13) als perforiertes Rohr ausgebildet sind.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 3 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Abdeckhaube (14) so angebracht ist, daß die Schutzgasströmung im wesentlichen parallel zur Oberfläche der Lötwelle (3, 4, 5, 6) verläuft.