DE19606850A1 - Vorrichtung zum Wellenlöten - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Wellenlöten von Werkstücken mit einem Gehäuse und einer darin angeordneten Lötstation, die Mittel zur Erzeugung einer Löt­ welle über einem Lotreservoir aufweist, und einer in ihrer Neigung bezüglich der Hori­ zontalen veränderlichen Transporteinrichtung für die der Lötbehandlung zu unterzie­ henden Werkstücke.

Das Löten von Massengütern, wie beispielsweise mit elektronischen Bauteilen be­ stückten Leiterplatten, erfolgt heute vielfach in Lötanlagen, die auf dem Wellenlötprin­ zip beruhen. Hierbei wird das Lot durch eine oder mehrere Lotwellen, die über einem Lotreservoir erzeugt werden, von unten auf die entsprechenden Bereiche des Werk­ stücks aufgebracht. Für ein gutes Lötergebnis wird häufig vor dem eigentlichen Lötvor­ gang Flußmittel auf die zu verlötenden Werkstücke aufgebracht, welches dazu dient, die die Lötung beeinträchtigende Metalloxidschicht auf den Werkstücken zu beseitigen.

Ein weitgehender Verzicht auf Flußmittel ist möglich, wenn der Lötvorgang in einer Schutzgasatmosphäre unter Sauerstoffausschluß durchgeführt wird. Hierzu werden zumindest die eigentliche Lötstation, welche die Lotwellen, das Lotreservoir und die Transporteinrichtung zum Vorbeitransport der Werkstücke an den Lotwellen umfaßt, in ein Gehäuse eingebracht, welches Vorrichtungen zur Erzeugung einer Schutzgasat­ mosphäre im Inneren aufweist.

Beim Löten verschiedenartiger Werkstücke ist es weiterhin günstig, die Werkstücke je nach Größe, Bestückung und Form mit unterschiedlichem und jeweils angepaßtem Steigungswinkel an den Lotwellen vorbeizuführen. Dadurch wird erreicht, daß über­ schüssiges Lot an den zu verlötenden Stellen besser abtropft, so daß eine uner­ wünschte Lotbrückenbildung zwischen verschiedenen Lotstellen vermieden wird.

Hierzu ist aus der DE-PS-37 44 917 eine Lötanlage bekannt, bei der das Gehäuse zu­ sammen mit der Transporteinrichtung über dem feststehenden Lotreservoir um eine Achse geschwenkt werden kann. Im Bereich des Lotreservoirs ist im Boden des Ge­ häuses eine Öffnung angeordnet, welche von einer Dichtungsschürze umschlossen wird und in das Lotreservoir eintaucht, um die Abdichtung des Gehäuseinneren herzu­ stellen.

Von Nachteil ist hierbei, daß das gesamte Gewicht von Gehäuse und Transporteinrich­ tung nur auf einer Achse gelagert ist, wodurch eine spezielle, in sich tragende Kon­ struktion des Gehäuses mit Transporteinrichtung nötig ist. Der konstruktive Aufwand für derartige Anlagen ist entsprechend hoch.

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, mit möglichst geringem konstruktiven Aufwand eine einfache Einstellung der Neigung der Transporteinrichtung bei Lötanla­ gen, bei denen sich zumindest die eigentliche Lötstation mit Lotwelle, Lotreservoir und Transporteinrichtung in einem Gehäuse befindet, zu erreichen.

Zur Lösung dieser Aufgabe ist erfindungsgemäß das Lotreservoir um eine Achse, die in dem für den Scheitel der Lötwelle vorgesehenen Bereich quer zur Transportrichtung liegt, drehbar.

Die Erfindung erlaubt eine Änderung der Neigung der Transporteinrichtung und damit des Winkels zwischen zu bearbeitendem Werkstück und Lotwelle ohne direkten Ein­ griff in das Gehäuse. Die Achse, um die das Lotreservoir mit der darin befindlichen Lotwelle drehbar ist, ist quer zur Transportrichtung vorgesehen, und liegt bezüglich der im Betrieb der Lötanlage entstehenden Lotwelle in deren oberem Bereich.

Die Lage der Drehachse ist so gewählt, daß bei allen gewünschten Neigungen der Transporteinrichtung gewährleistet bleibt, daß die zu verlötenden Teile der Werkstücke stets mit der Lotwelle in Berührung kommen.

Die Drehachse kann, aber muß nicht identisch sein mit der Tragachse bzw. Befesti­ gungsachse des Lotreservoirs. Neben solch einer frei hängenden Anordnung des Lot­ reservoirs sind alle Vorrichtungen, die eine Drehbewegung des Lotreservoirs um diese Achse gestatten, denkbar. Beispielsweise kann sich das Lotreservoir auch frei beweg­ lich auf einer gekrümmten Fläche befinden, welche das Lotreservoir auf einem Kreis­ bahnsegment um die Drehachse hält. Es sind auch aktive, z. B. elektronisch gesteu­ erte, Vorrichtungen vorstellbar, die die Neigung der Transportebene feststellen und die Lage des Lotreservoirs entsprechend ein regeln.

Der erfindungsgemäße Vorschlag ist unabhängig von der Art und Weise wie die Nei­ gung der Transporteinrichtung verändert wird. Dies kann beispielsweise über höhen­ verstellbare Tragelemente oder Aufhängungen erfolgen, oder dadurch, daß die Trans­ porteinrichtung um eine Achse drehbar angeordnet ist. Prinzipiell sind dazu selbstver­ ständlich auch andere verstellbare Halterungen geeignet.

Eine einfache und unproblematische Verstellung des Lötwinkels, mit dem die Werk­ stücke an den Lotwellen vorbeigeführt werden, ergibt sich, wenn kein direkter Eingriff in das Gehäuse nötig ist.

In einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung sind daher Transporteinrichtung und Gehäuse fest miteinander verbunden, so daß auch bei einer Änderung der Neigung der Transporteinrichtung die Lage von Transporteinrichtung und Gehäuse relativ zu­ einander konstant bleibt. Eine Neigungsänderung ist somit in einfacher Weise durch Verkippen des Gehäuses zu erreichen.

Komplexe Lötanlagen umfassen neben der eigentlichen Lötstation einen Vorbehand­ lungsbereich, in dem die Werkstücke beispielsweise im Niederdruck einer Plasmabe­ handlung unterworfen werden, einen Vorwärmbereich vor der eigentlichen Verlötung und einen Nachbehandlungsbereich, wobei die gesamte Lötanlage von einem Ge­ häuse umgeben ist. Die Änderung der Neigung der Transporteinrichtung zusammen mit dem Gehäuse ist in diesen Fällen kompliziert.

Eine zweckmäßige Ausgestaltung der Erfindung sieht daher vor, daß die Transportein­ richtung unabhängig vom Gehäuse beweglich angeordnet ist. Dies ist besonders dann vorteilhaft, wenn das Gehäuse aufgrund von Größe, Gewicht, Anbauten, Zuleitungen oder aus sonstigen Gründen in fester Position verbleiben soll.

In einer vorteilhaften Ausführung der Erfindung weisen das Gehäuse und das Lotreser­ voir keine Berührungspunkte auf, d. h. das Lotreservoir ist freihängend drehbar um die Achse angeordnet. Der räumliche Spielraum zwischen Gehäuse und Lotreservoir ist so groß gewählt, daß bei allen gewünschten Neigungen der Transporteinrichtung stets ein solcher Abstand zwischen Gehäuse und Lotreservoir verbleibt, daß diese sich nicht berühren. Ansonsten würde nämlich die freie Beweglichkeit des Lotreservoirs um seine Drehachse eingeschränkt, so daß die Anpassung der Lage der Lotwelle bei Neigungs­ änderungen nicht mehr gesichert ist.

Zweckmäßigerweise ist die Vorrichtung zur Änderung der Neigung der Transportein­ richtung so ausgeführt, daß sie eine Einstellung des Winkels zwischen Transportein­ richtung und Horizontale zwischen 0° und 20° erlaubt.

Besonders vorteilhaft kann die Neigung der Transporteinrichtung zwischen 6° und 10° bezüglich der Horizontalen verstellt werden.

Vorzugsweise ist die erfindungsgemäße Lötanlage mit einer Einrichtung zur Erzeu­ gung einer Schutzgasatmosphäre unter weitgehendem Ausschluß von Sauerstoff aus­ gestattet, um die Vorteile einer flußmittelfreien oder zumindest flußmittelreduzierten Verlötung zu erhalten.

Eine Verbesserung des Lötergebnisses wird auch mit einer weiteren vorteilhaften Aus­ führung der Erfindung erreicht, bei der im Gehäuse eine Einrichtung zur Erzeugung ei­ nes Niederdrucks vorgesehen ist.

Im folgenden wird die Erfindung anhand der schematischen Zeichnungen beispielhaft näher erläutert.

Fig. 1 zeigt eine unter Schutzgas betriebene Wellenlötanlage für Leiterplatten, welche mit elektronischen Bauelementen bestückt sind.

Die Leiterplatten werden von einer Transporteinrichtung 3, welche beispielsweise als umlaufendes Förderband ausgeführt ist, durch eine Eintrittsschleuse 1 in das Innere des Gehäuses 2, und nach dem eigentlichen Lötprozeß über eine Austrittsschleuse 4 wieder aus dem Gehäuse 2 herausgebracht. Die Lötstation besteht aus einem Lotre­ servoir 5, in welchem eine Vorrichtung 6 zur Erzeugung einer Lotwelle 7 angeordnet ist. Das Lotreservoir 5 ist um eine Drehachse 8, welche sich im Scheitel der Lotwelle 7 in der Transportebene und senkrecht zur Transportrichtung befindet, drehbar gelagert. Die Transporteinrichtung 3 ist fest mit dem Gehäuse 2 verbunden und derart angeord­ net, daß die zu verlötenden Leiterplatten beim Vorbeitransport an der Lötstation gera­ de mit dem Scheitel der Lotwelle 7 in Berührung kommen.

Oberhalb und unterhalb der Transporteinrichtung 3 sind im Bereich der Lotwelle 7 Vor­ richtungen 9 zur Zuführung von Schutzgas, beispielsweise Stickstoff, vorgesehen.

Das Gehäuse 2 der Lötanlage wird einerseits durch einen festen Träger 10 und ande­ rerseits durch einen Träger 11, welcher durch eine Spindeleinrichtung 12 höhenver­ stellbar ausgebildet ist, gehalten. Diese Spindeleinrichtung 12 erlaubt die Höhenver­ stellung des Trägers 11 und damit eine stufenlose Änderung des Steigungswinkels 13 des Gehäuses 2 und der damit verbundenen Transporteinrichtung 3 zwischen 0° und 20°.

Bei einem Wechsel der zu verlötenden Leiterplatten kann somit über die Höhenverstel­ lung des Trägers 11 die Neigung der Transporteinrichtung 3 in einfacher Weise an die neuen, von der Bestückung, Größe und Anordnung der Leiterplatten abhängigen Erfor­ dernisse angepaßt werden. Das Lotreservoir 5 mit der Lotwelle 7 stellt sich aufgrund der freihängenden Anordnung automatisch so ein, daß die Bahn der Leiterplatten im­ mer so verläuft, daß die zu verlötenden Bereiche der Leiterplatten gerade den Scheitel der Lotwelle 7 berühren. Der Abstand zwischen Gehäuse 2 und Lotreservoir 5 ist so gewählt, daß sich diese bei jeder einstellbaren Neigung des Gehäuses 2 und der Transporteinrichtung 3 nicht berühren.

In Fig. 2 ist eine Wellenlötanlage zum Verlöten im Niederdruck dargestellt. Die Anla­ ge besteht ebenfalls aus einer Eintritts- 1 und einer Austrittsschleuse 4, einem Gehäu­ se 2, einer Transporteinrichtung 3 für die Leiterplatten und dem eigentlichen Lötbereich mit dem drehbar aufgehängten Lotreservoir 5 und der darin befindlichen Lotwelle 7. Der Niederdruck im Gehäuseinneren wird über eine Leitung 14 und grundsätzlich be­ kannte und daher in der Figur nicht dargestellte Vorrichtungen, wie z. B. Pumpen, er­ zeugt. In dieser Ausführungsform sind das Gehäuse 2 und ein Teil der Transportein­ richtung 3a nicht fest miteinander verbunden. Dieser Teil der Transporteinrichtung 3a ist auf der einen Seite um eine Achse 15 drehbar gelagert und auf der anderen Seite fest mit der Austrittsschleuse 4 verbunden. Austrittsschleuse 4 und Gehäuse 2 sind über einen Faltenbalg 16 flexibel aber gasdicht miteinander verbunden. Durch an sich bekannte Vorrichtungen kann die Höhe der Austrittsschleuse 4 und damit die Steigung der Transporteinrichtung 3a zwischen 6° und 10° variiert werden.

Claims (8)

1. Vorrichtung zum Wellenlöten von Werkstücken mit einem Gehäuse und einer darin angeordneten Lötstation, die Mittel zur Erzeugung einer Lötwelle über einem Lot­ reservoir aufweist, und einer in ihrer Neigung bezüglich der Horizontalen veränder­ lichen Transporteinrichtung für die der Lötbehandlung zu unterziehenden Werk­ stücke, dadurch gekennzeichnet, daß das Lotreservoir (5) um eine Achse (8), die in dem für den Scheitel der Lötwelle (7) vorgesehenen Bereich quer zur Transport­ richtung liegt, drehbar ist.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß Neigung und Lage der Transporteinrichtung (3) relativ zum Gehäuse (2) konstant sind.

3. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Transporteinrich­ tung (3a) unabhängig vom Gehäuse (2) beweglich angeordnet ist.

4. Vorrichtung nach Anspruch 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß das Gehäuse (2) und das Lotreservoir (5) keine Berührungspunkte aufweisen.

5. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Winkel (13) zwischen der Transporteinrichtung (3) und der Horizontalen zwischen 0° und 20° verstellbar ist.

6. Vorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Winkel (13) zwischen der Transporteinrichtung (3) und der Horizontalen zwischen 6° und 10° verstellbar ist.

7. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß eine Einrichtung (9) zur Erzeugung einer Schutzgasatmosphäre unter weitgehendem Ausschluß von Sauerstoff über dem Lotreservoir (5) vorgesehen ist.

8. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß eine Einrichtung (14) zur Erzeugung eines Niederdrucks im Gehäuse (2) vorgesehen ist.