Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Reflow-Löten von mit SMT-Bau
teilen bestückten Platinen und eine zu seiner Durchführung bestimmte Vor
richtung.The invention relates to a method for reflow soldering with SMT construction
share assembled boards and a pre-designed for its implementation
direction.
Der Ausdruck SMT (Surface Mounting Technique), der sich auch in der
deutschen Fachsprache durchgesetzt hat, bezeichnet eine Technik, bei der
die Anschlußkontaktstellen einer gedruckten Schaltungskarte oder Platine
für einzulötende Schaltungskomponenten zunächst mit einer Lotpaste ver
sehen werden, beispielsweise im Siebdruckverfahren. Dann werden die
Schaltungskomponenten mit ihren Anschlüssen in die Paste der entsprechen
den Lötpunkte gedrückt, beispielsweise mittels einer Bestückungsmaschine,
und die gesamte Baugruppe läßt man durch einen Tunnelofen laufen, in dem
zunächst die Lotpaste relativ langsam erwärmt wird, damit bestimmte Be
standteile ausgasen, wobei die Paste etwas erstarrt, und in der Lotpaste
enthaltene Flußmittel aktiviert werden. Danach durchläuft die Platine
eine Zone, in der die gesamte Baugruppe eine wenigstens annähernd gleiche
Temperatur an allen ihren Stellen und Bestandteilen annehmen soll.
The expression SMT (Surface Mounting Technique), which can also be found in the
German technical language, denotes a technique in which
the connection contact points of a printed circuit board or circuit board
for circuit components to be soldered, first use a solder paste
will be seen, for example in the screen printing process. Then they will
Circuit components with their connections in the paste of the corresponding
pressed the soldering points, for example by means of a placement machine,
and the entire assembly is run through a tunnel furnace in which
first the solder paste is heated relatively slowly, so that certain loading
Degas constituents, the paste solidifies somewhat, and in the solder paste
contained flux are activated. Then the board runs through
a zone in which the entire assembly is at least approximately the same
Temperature in all its places and components.
Schließlich folgt eine Aufschmelzzone, in der das in der Lotpaste enthal
tene Lotmetall aufschmilzt. Der Durchlauf durch den Tunnelofen ist ein
heikler Arbeitsgang, da die Temperaturen der einzelnen Zonen und die Ver
weilzeit der Platine in ihnen miteinander in Wechselwirkung stehen;
außerdem dürfen bestimmte Bauteile nur einer kurzzeitigen thermischen Be
lastung bei der Lotschmelztemperatur ausgesetzt werden. Daher hat sich
die SMT-Technik weitgehend nur bei Großserien durchgesetzt, bei denen der
Zeitaufwand für das Einrichten des Tunnelofens und der dabei notwendiger
weise anfallende Ausschuß hinnehmbar sind. Selbst wenn man schließlich
glaubt, den Tunnelofen optimal zu fahren, besteht gleichwohl die Gefahr
einer nicht sofort feststellbaren thermischen Überlastung einzelner Bau
teile, wodurch deren Lebensdauer drastisch verkürzt werden kann.Finally there is a melting zone in which this is contained in the solder paste
melting solder metal. The passage through the tunnel kiln is a
delicate operation because the temperatures of the individual zones and the ver
because time of the board in them interact with each other;
in addition, certain components may only have a short-term thermal loading
load at the solder melting temperature. Therefore
SMT technology is largely only implemented in large series in which the
Time spent setting up the tunnel kiln and the necessary ones
wise committee are acceptable. Even if you finally
believes that the tunnel kiln can be operated optimally, there is nevertheless a risk
a thermal overload of individual buildings that cannot be determined immediately
parts, which can drastically shorten their lifespan.
Es ist daher bereits vorgeschlagen worden, nicht die gesamte Platine zu
erwärmen, sondern nur die einzelnen Lötpunkte, indem man diese der Infra
rotstrahlung eines Laser (oder eines äquivalenten thermischen Strahlers)
aussetzt. Das hat den Vorteil, daß nur die Lötpunkte selbst erwärmt wer
den, in nur geringem Maße aber durch etwaige Wärmeleitung die thermisch
empfindlichen Bauteile. Dabei muß man allerdings einen Kompromiß finden
zwischen dem Zeitbedarf der Lotpaste für das Ausgasen und dem Bedürfnis,
die Lötzeit der einzelnen Lötpunkte, die der Infrarotstrahlung nachein
ander ausgesetzt werden, möglichst kurz zu halten.It has therefore already been suggested not to close the entire board
warm up, but only the individual soldering points, by looking at the infra
red radiation from a laser (or an equivalent thermal emitter)
suspends. This has the advantage that only the soldering points themselves are heated
the, but only to a small extent due to thermal conduction
sensitive components. But you have to find a compromise
between the time required by the solder paste for outgassing and the need
the soldering time of the individual soldering points, which corresponds to the infrared radiation
exposed to others to keep it as short as possible.
Die Erfindung schlägt vor, das letztgenannte Verfahren dadurch zu verbes
sern, daß zunächst die gesamte Platine mit ihrer Bestückung auf eine un
terhalb der Schmelztemperatur liegende Zwischen-Temperatur gebracht wird,
die für die thermisch empfindlichen Bauteile ungefährlich ist, wobei die
der Lotpaste belassene Zeit zum Ausgasen, bezogen auf den Gesamtzeitauf
wand, relativ gering ist. Dafür braucht der Laser nur noch die Leistung
aufzubringen, die erforderlich ist, um die einzelnen Lötpunkte von dieser
Zwischen-Temperatur auf die Schmelztemperatur zu erhitzen, womit sich der
Zeitbedarf pro Lötpunkt - und damit auch der Zeitbedarf für die gesamte
Platine - drastisch verringert (oder, alternativ, die vom Laser aufzu
bringende Leistung geringer sein darf).The invention proposes to improve the latter method
Ensure that the entire board with its assembly on a un
the intermediate temperature is below the melting temperature,
which is harmless to the thermally sensitive components, the
time left for outgassing, based on the total time
wall, is relatively low. For this, the laser only needs the power
to apply that is required to separate the individual soldering points from this
To heat intermediate temperature to the melting temperature, which is the
Time required per soldering point - and thus also the time required for the whole
Circuit board - drastically reduced (or, alternatively, that opened by the laser
performance may be lower).
Ein solches Verfahren eignet sich besonders für die Einzel- und Kleinse
rienfertigung, insbesondere dann, wenn das Aufschmelzen visuell überwacht
wird; "visuelle Überwachung" bedeutet nicht nur, daß das Aufschmelzen
selbst beobachtet wird, sondern auch, daß der Laserstrahl unter visueller
Kontrolle richtig auf den jeweiligen Lötpunkt gerichtet wird. Hierfür
kann man beispielsweise eine Vorrichtung verwenden, wie sie in der Druck
schrift WO 94/00844 beschrieben ist.Such a method is particularly suitable for individuals and children
Series production, especially if the melting process is visually monitored
becomes; "Visual surveillance" doesn't just mean melting
itself is observed, but also that the laser beam under visual
Control is directed correctly to the respective soldering point. Therefor
For example, you can use a device such as that used in printing
Scripture WO 94/00844 is described.
Bei einer solchen Vorrichtung ist eine Video-Kamera oberhalb der Platine
auf einem Kreuzschlitten montiert, so daß die Platine insgesamt oder ein
zelne kritische Lötpunkte visuell überwacht werden können. Auf diesem
Kreuzschlitten kann auch die Laserstrahlungsquelle angeordnet sein, ent
weder anstelle der Kamera oder mit dieser zusammen. Im ersteren Falle
werden die Verfahrbefehle an den Schlitten entsprechend dem bekannten
Layout der Platine gegeben, wobei die Koordinaten der einzelnen Lötpunkte
und gegebenenfalls ihr Leistungsbedarf bei unterschiedlichem Lotpaste
volumen aus einem Speicher abrufbar sein können. Im letzteren Falle, der
besonders bei der Entwicklung neuer Schaltungen praktisch sein kann, ste
hen Laser und Videokamera in einer festen räumlichen Beziehung, so daß
man in die Videokamera beispielsweise ein Fadenkreuz einspiegeln kann,
das den Auftreffpunkt des Laserstrahls markiert. Die Ansteuerung der ein
zelnen Lötpunkte erfolgt dann manuell anhand der Bildschirmwiedergabe des
Videobildes.In such a device, a video camera is above the board
mounted on a cross slide so that the board as a whole or a
individual critical soldering points can be monitored visually. On this
The laser radiation source can also be arranged in a cross slide
neither in place of nor with the camera. In the former case
are the travel commands on the carriage according to the known
Given the layout of the board, the coordinates of the individual solder points
and, if applicable, their power requirements with different solder paste
volume can be called up from a memory. In the latter case, the
can be particularly useful when developing new circuits, ste
hen laser and video camera in a fixed spatial relationship, so that
you can mirror a crosshair into the video camera, for example,
that marks the point of impact of the laser beam. The control of the one
Individual solder points are then made manually using the screen display of the
Video image.