DE19900599A1

DE19900599A1 - Schwallbadlötverfahren und dazu verwendetes System

Info

Publication number: DE19900599A1
Application number: DE19900599A
Authority: DE
Inventors: Ataru Ichikawa; Tatsuya Kubo; Atsuchi Furumoto; Kenji Arai; Mitsuhiro Sugiura; Misao Tanaka
Original assignee: Denso Corp
Current assignee: Denso Corp
Priority date: 1998-01-14
Filing date: 1999-01-11
Publication date: 1999-07-15
Anticipated expiration: 2019-01-12
Also published as: US6412682B2; US20010032869A1; US6273319B1; DE19900599B4; JP4238400B2; JPH11266074A

Description

Diese Erfindung betrifft ein Schwallbadlötverfahren zum Löten einer Aufschmelzseite eines Werkstücks durch Aufbringen geschmolzenen Lots auf die Aufschmelzseite und ein für das Schwallbadlötverfahren verwendetes System.

Üblicherweise wird eine gedruckte Schaltung zur Verbesserung des Prozeßwirkungsgrads durch ein Schwallbadlötverfahren gelötet. Ein für das Schwallbadlötverfahren konventionell verwendetes Schwallbadlötsystem 9 ist in Fig. 11 gezeigt. Das Schwallbadlötsystem 9 umfaßt zwei Lötbäder 93, 94. Eine Flußmittelbeschichtungsvorrichtung 91 zum Aufbringen von Flußmittel auf eine Reflow- bzw. Aufschmelzseite der gedruckten Schaltung 8 und eine Vorheizeinheit 92 zum Heizen der gedruckten Schaltung 8 sind auf der stromaufwärtigen Seite des Lötbads 93 vorgesehen. Eine Transporteinheit 95 befindet sich über diesen Teilen, um die gedruckte Schaltung 8 fortlaufend zu transportieren.

Wenn durch das Schwallbadlötsystem 9 ein Lötprozeß durchgeführt wird, wird die gedruckte Schaltung 8 durch die Transporteinheit 95 fortlaufend transportiert, so daß sie die Flußmittelbeschichtungsvorrichtung 91, die Vorheizeinheit 92 und die Lötbäder 93, 94 passiert. Somit wird die Rückseite (Aufschmelzseite) der gedruckten Schaltung 8 gelötet. Konkret wird in den Lötbädern 93, 94, wie in Fig. 12 gezeigt ist, geschmolzenes Lot 7 aus einer Schwalldüse 930, die sich innerhalb des Lötbads 93 befindet, mit Hilfe einer Lötzirkuliereinheit 97 nach oben gestrahlt. Die gedruckte Schaltung 8 wird so transportiert, daß die Aufschmelzseite 81 das gestrahlte, geschmolzene Lot 7 kontaktiert.

Bei dem oben beschriebenen, konventionellen Verfahren und System kann jedoch die gedruckte Schaltung 8 durch von dem geschmolzenen Lot 7 übertragene Wärme deformiert werden. Wenn die gedruckte Schaltung 8 thermisch deformiert wird, ergeben sich folgende Nachteile. Zunächst kann, wie in Fig. 13 gezeigt ist, wenn die gedruckte Schaltung 8 durch die Wärme stark gekrümmt wird, die Stelle der gedruckten Schaltung 8, auf die das geschmolzene Lot 7 gestrahlt wird, nach unten gehen. In diesem Fall wird die Eintauchtiefe der gedruckten Schaltung 8 in das geschmolzene Lot 7 unnötig erhöht. Dementsprechend werden Brücken, durch Lot kurzgeschlossene Teile und dgl. auf der gedruckten Schaltung 8 ausgebildet und es ergibt sich, wie in Fig. 14 gezeigt ist, der Nachteil des aufsteigenden Lots derart, daß das geschmolzene Lot 7 die Oberfläche der gedruckten Schaltung 8 auf der gegenüberliegenden Seite der Aufschmelzseite von ihrem Seitenabschnitt erreicht. Wenn ferner die gedruckte Schaltung 8 derart verformt ist, daß ein Umgebungsabschnitt davon, wie in Fig. 15 gezeigt ist, nach oben geworfen wird, kann der Umgebungsabschnitt das geschmolzene Lot 7 unter Umständen nicht berühren, wodurch es zu einem nichtgelöteten Abschnitt der gedruckten Schaltung 8 kommt.

Es wurden verschiedene Typen von Schwallbadlötverfahren und -systemen vorgeschlagen, die Schwallbadlöten stabil durchführen. Beispielsweise offenbart das Dokument JP-A-7-131143 ein Verfahren zum Stabilisieren eines Lötzustands durch genaues Detektieren der Höhe des (hoch)gestrahlten, geschmolzenen Lots. Diese Verfahrensart der Regelung des Pegels eines geschmolzenen Lots ist auch in dem Dokument JP-A-2-37964 offenbart.

Die durch die thermische Verformung der gedruckten Schaltung verursachten Nachteile bzw. Mängel können durch diese konventionellen Verfahren jedoch nicht beseitigt werden. Wenn daher auch die Höhe des gestrahlten, geschmolzenen Lots genau geregelt wird, ist es schwierig, den Nachteil des aufsteigenden Lots und das Auftreten nicht gelöteter Abschnitte zu verhindern.

Die vorliegende Erfindung geht von diesen Problemen aus. Eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist die Bereitstellung eines Schwallbadlötverfahrens zum Löten eines Werkstücks und eines Schwallbadlötsystems, das für das Verfahren verwendet wird und den Lötprozeß mit hoher Qualität durchführen kann, auch wenn das Werkstück thermisch verformt wird.

Gemäß der vorliegenden Erfindung wird bei dem Verfahren zum Löten einer Aufschmelzseite eines Werkstücks in einem Zustand, in dem das Werkstück eine Welle bzw. einen Schwall geschmolzenen Lots kontaktiert, ein Lötprozeß durchgeführt, während die Eintauchtiefe des Werkstücks in den Schwall geschmolzenen Lots so geregelt wird, daß sie konstant ist. Die Eintauchtiefe des Werkstücks kann durch Einstellen entweder der Höhenposition des Werkstücks oder der Schwallhöhe des Schwalls geschmolzenen Lots auf der Basis eines Versatzwerts des Werkstücks geregelt werden. Auch wenn dann das Werkstück thermisch verformt wird, kann die Eintauchtiefe so geregelt werden, daß sie konstant ist. Folglich kann der Lötprozeß mit hoher Qualität durchgeführt werden.

Der Versatzwert kann durch einen Versatzsensor, der als Versatzvorrichtung dient, detektiert werden. Wenn sich der Versatzsensor über einem Kontaktabschnitt zwischen dem Werkstück und dem Schwall geschmolzenen Lots befindet, kann die Eintauchtiefe direkt durch den Versatzwert detektiert werden. Daher kann die Höhenposition des Werkstücks oder die Schwallhöhe des Schwalls geschmolzenen Lots in Abhängigkeit von dem Versatzwert geregelt werden. Wenn der Versatzwert an mehreren Punkten des Werkstücks detektiert wird, wird ein Krümmungswert des Werkstücks auf der Basis des Versatzwerts berechnet, und die Höhenposition des Werkstücks oder die Schwallhöhe der Welle bzw. des Schwalls geschmolzenen Lots wird auf der Basis des Krümmungswerts geregelt.

In diesem Fall kann die Schwallhöhe der Welle bzw. des Schwalls geschmolzenen Lots direkt durch die Schwallhöhendetektiereinheit detektiert werden. Dabei wird die Höhenposition des Werkstücks oder die Schwallhöhe des Schwalls geschmolzenen Lots auf der Basis des Versatzwerts des Werkstücks und der durch die Schwallhöhendetektiereinheit detektierten Schwallhöhe geregelt. Dementsprechend kann die Eintauchtiefenregelung präziser durchgeführt werden. Auch wenn ferner die Schwallhöhe des Schwalls geschmolzenen Lots variiert, kann die Eintauchtiefenregelung rasch auf die Variation reagieren.

Der Versatzwert kann mit Hilfe einer Lichtemissionsvorrichtung, die auf einer Seite eines Kontaktabschnitts zwischen dem Werkstück und dem Schwall geschmolzenen Lots angebracht ist, zum Emittieren von Meßlicht auf eine erste Beleuchtungsposition von einem von dem Schwall geschmolzenen Lots und dem Werkstück detektiert werden. In diesem Fall wird das Meßlicht an der ersten Beleuchtungsposition und daraufhin an einer zweiten Beleuchtungsposition des anderen von dem Werkstück und dem Schwall geschmolzenen Lots reflektiert. Die Höhenposition des Werkstücks oder die Schwallhöhe des Schwalls geschmolzenen Lots kann so geregelt werden, daß der optische Pfad des reflektierten Lichts konstant wird. Andererseits kann die Höhenposition des Werkstücks oder die Schwallhöhe des Schwalls geschmolzenen Lots so geregelt werden, daß ein Abstand zwischen der ersten und zweiten Bestrahlungsposition konstant wird.

In diesem Fall kann die Schwallhöhe gleichermaßen direkt durch die Schwallhöhendetektiereinheit detektiert werden, so daß die Eintauchtiefenregelung präziser durchgeführt wird. Vorzugsweise wird als Meßlicht ein Laserstrahl mit vorteilhafter Bündelung verwendet, was zu einer genauen Eintauchtiefenregelung führt. Die Messung mit gepulstem Licht wird bevorzugt. Dementsprechend kann eine Änderung des optischen Pfads des reflektierten Lichts oder dergleichen schrittweise detektiert werden, was zu hohen Empfindlichkeiten bzw. Empfindlichkeitscharakteristiken der Eintauchtiefenregelung führt.

Weitere Aufgaben und Merkmale der vorliegenden Erfindung ergeben sich ohne weiteres aus dem Verständnis der bevorzugten Ausführungsformen, die nachfolgend mit Bezug auf die Zeichnungen beschrieben sind. In den Zeichnungen zeigen:

Fig. 1 eine schematische Ansicht eines Aufbaus eines Schwallbadlötsystems in einer ersten bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung;

Fig. 2 eine schematische Ansicht zur Erläuterung der Eintauchtiefe eines Werkstücks bei der ersten Ausführungsform;

Fig. 3 eine erläuternde Darstellung von Bewegungen der Versatzsensoren und des Werkstücks bei der ersten Ausführungsform;

Fig. 4 eine erläuternde Darstellung der Bewegungen des Versatzsensors und des Werkstücks bei einer zweiten bevorzugten Ausführungsform;

Fig. 5 eine Darstellung des optischen Pfads des Meßlichts bei einer dritten bevorzugten Ausführungsform;

Fig. 6 eine Darstellung des optischen Pfads des Meßlichts bei einer vierten bevorzugten Ausführungsform;

Fig. 7 eine Darstellung zur Erläuterung eines Regelverfahrens der Eintauchtiefe bei der vierten Ausführungsform;

Fig. 8 eine Darstellung des optischen Pfads des Meßlichts und eine Anordnung einer CCD-Kamera bei einer fünften bevorzugten Ausführungsform;

Fig. 9 eine schematische Ansicht eines Bilds der Beleuchtungspositionen bei der fünften Ausführungsform;

Fig. 10 eine schematische Ansicht des Aufbaus eines Schwallbadlötsystems in einer sechsten bevorzugten Ausführungsform;

Fig. 11 eine schematische Ansicht des Aufbaus eines Schwallbadlötsystems nach dem Stand der Technik;

Fig. 12 eine schematische Ansicht zur Erläuterung eines Schwallbadlötverfahrens nach dem Stand der Technik; und

Fig. 13 bis 15 Darstellungen von Lötmängeln beim Stand der Technik.

Erste Ausführungsform

Gemäß Fig. 1 läßt sich die Grundstruktur eines Schwallbadlötsystems 1 in einer ersten bevorzugten Ausführungsform folgendermaßen darstellen. Das Schwallbadlötsystem 1 umfaßt ein Lötbad 10, eine Schwallvorrichtung 12 zum Herausstrahlen des geschmolzenen Lots 7 durch Schicken des geschmolzenen Lots 7 zu einer Schwalldüse 11 und eine Transporteinheit 2 zum Transportieren eines Werkstücks 8, während es mit dem geschmolzenen Lot 7 in Kontakt gebracht wird. Das Lötbad 10 speichert das geschmolzene Lot 7 in sich und besitzt eine Schwalldüse 11 zum Herausstrahlen des geschmolzenen Lots 7. Das Schwallbadlötsystem 1 umfaßt ferner drei Versatzsensoren 3 zum entsprechenden Detektieren von Versatzwerten des Werkstücks 8 in Höhenrichtung, d. h. in einer Richtung senkrecht zur Werkstückoberfläche, eine Bewegungseinheit 4 zum Bewegen der Höhenposition des Werkstücks 8 in vertikaler Richtung in Abhängigkeit der Versatzwerte des Werkstücks 8 und eine Regeleinheit zum Steuern bzw. Regeln der Bewegungseinheit 4.

Nachfolgend wird der Aufbau und die Betriebsweise des Schwallbadlötsystems 1 detaillierter erläutert.

Das Werkstück 8 ist bei dieser Ausführungsform eine gedruckte Schaltung und wird durch die Transporteinheit 2 an seiner Reflow- bzw. Aufschmelzseite 81 gehalten. Die Transporteinheit 2 umfaßt ein Paar von Futtern 21, die sich von einem Hauptteil 20 nach unten erstrecken. Das Werkstück 8 wird durch das bzw. die Futter 21 gehalten. Ferner ist die Transporteinheit 2 in einem geringfügig geneigten Zustand bewegbar in einer durch den Pfeil A (Richtung A) in Fig. 1 angezeigten Richtung angeordnet. Die drei Versatzsensoren 3 sind an dem Hauptteil 20 der Transporteinheit 2 zur Detektion der Versatzwerte des Werkstücks 8 in Höhenrichtung befestigt. Dementsprechend bewegen sich, wie durch die gestrichelten Linien in Fig. 3 angedeutet ist, die Versatzsensoren 3 zusammen mit der Transporteinheit 2 und dem Werkstück 8 in Richtung A. Jeder Versatzsensor 3 ist mit der Regeleinheit 5 elektrisch verbunden, um dorthin sequentiell Detektierdaten zu senden.

Die Transporteinheit 2 besitzt die Bewegungseinheit 4 über ihrem Hauptteil 20. Die Bewegungseinheit 4 besteht bei dieser Ausführungsform aus einem Servomotor und wird über einen Bewegungseinheitsregler 40 betätigt. Der Bewegungseinheitsregler 40 ist, wie in Fig. 1 gezeigt, elektrisch mit der Regeleinheit 5 verbunden und regelt die Bewegungseinheit 4 auf der Basis von Meldungen bzw. Signalen, die von der Regeleinheit 5 geliefert werden. Die Steuer- bzw. Regeleinheit 5 umfaßt einen Instrumentenverstärker 51 und ein Operationsteil 52. Der Instrumentenverstärker 51 führt eine Verstärkungsverarbeitung und dergleichen der von den Versatzsensoren 3 ausgegebenen Detektionsdaten durch, und das Operationsteil 52 berechnet einen Krümmungswert (gekrümmte Gestalt) des Werkstücks 8 auf der Basis von durch den Instrumentenverstärker 51 verarbeiteten Daten und gibt Signale an den Bewegungseinheitsregler 40. Das Operationsteil 52 besteht aus einem A/D-Wandler, einer Krümmungsoperationseinheit, einer Regelsignalerzeugungseinheit und einer Regelsignalausgabeeinheit, die nicht dargestellt sind.

Eine Krümmungsoperation wird bei dieser Ausführungsform durch Interpolieren eines kreisförmigen Bogens mit Hilfe von Detektionsdaten von den Versatzsensoren 3 durchgeführt. Ferner wird bei der Krümmungsoperation durch experimentelle Daten einschließlich einer Änderung der Werkstückskrümmung, die durch die Hitze des geschmolzenen Lots 7 verursacht wird, hinsichtlich der vergangenen Zeitdauer für Kompensation gesorgt. Verschiedene Bedingungen wie die Umgebungstemperatur, Ablagerungen bzw. Alterserscheinungen, Material und thermischer Ausdehnungskoeffizient des Werkstücks, Temperatur des geschmolzenen Lots 7 und dergleichen werden in den experimentellen Daten berücksichtigt.

Das Lötbad 10 ist gemäß Fig. 1 so angeordnet, daß die Schwalldüse 11 nach oben offen ist, und Führungsabschnitte 13, 14 zum Ermöglichen des Flusses des geschmolzenen Lots 7 sind um die Schwalldüse 11 angeordnet. Die Schwalldüse 11 ist mit der Schwallvorrichtung 12 an deren Basisabschnitt verbunden. Die Schwallvorrichtung 12 umfaßt eine Lötzirkuliereinheit 122, die durch einen Motor 121 angetrieben wird.

Wenn der Lötprozeß an dem Werkstück 8 mit Hilfe des oben beschriebenen Schwallbadlötsystems 1, wie in Fig. 1 gezeigt, durchgeführt wird, wird das geschmolzene Lot 7 herausgestrahlt und das Werkstück 8 wird durch die Transporteinheit 2 in Richtung A transportiert, während es mit dem geschmolzenen Lot 7 in Kontakt gehalten wird. Dabei wird die Eintauchtiefe des Werkstücks 8 in das geschmolzene Lot 7 konstant geregelt. Wenn, wie in Fig. 2 gezeigt ist, angenommen wird, daß das geschmolzene Lot 7 ohne Unterbrechung durch das Werkstück 8 herausgestrahlt wird, stellt die Eintauchtiefe eine Strecke zwischen Punkt B1 auf der höchsten Oberfläche des geschmolzenen Lots 7 und Punkt B2 auf der Aufschmelzseite 81 in einer Richtung senkrecht zur Aufschmelzseite 81 dar.

Die Regelung der Eintauchtiefe wird durch Einstellen der Höhenposition des Werkstücks 8 auf der Basis des Krümmungswerts des Werkstücks 8 durchgeführt. Konkret wird der Krümmungswert des Werkstücks 8 durch die Regeleinheit 5 mit Hilfe der Detektionsdaten der Versatzwerte an drei Positionen des Werkstücks 8, die entsprechend durch die Versatzsensoren 3 detektiert sind, berechnet. Anschließend wird die Bewegungseinheit 4 mittels der Regeleinheit 5 durch den Bewegungseinheitsregler 40 gemäß dem Krümmungswert in vertikaler Richtung bewegt. Folglich wird die Höhenposition des Werkstücks 8 zusammen mit der Transporteinheit 2 in vertikaler Richtung gemäß dem Krümmungswert des Werkstücks 8 bewegt. Da der Krümmungswert des Werkstücks 8 immer durch die sich zusammen mit dem Werkstück 8 bewegenden Versatzsensoren detektiert wird, wird die Höhenpositionseinstellung des Werkstücks 8 in vertikaler Richtung genau ausgeführt, um der kontinuierlichen Änderung des Krümmungswerts des Werkstücks 8 zu entsprechen, so daß die Eintauchtiefe konstant gehalten werden kann. Daher wird bei dieser Ausführungsform, auch wenn das Werkstück 8 thermisch verformt wird, der Nachteil des aufsteigenden Lots und das Auftreten nichtgelöteter Abschnitte ausreichend verhindert, womit ein hochqualitativer Lötprozeß realisiert wird.

Bei dieser Ausführungsform wird der Versatzwert des Werkstücks 8 in Höhenrichtung senkrecht zur Werkstücksoberfläche detektiert, und die Höhenposition des Werkstücks 8 wird durch die Bewegungseinheit 4 in vertikaler Richtung eingestellt; die Richtungen, in denen der Versatzwert festgestellt wird und in denen die Höhenposition eingestellt wird, sind änderbar. Beispielsweise kann der Versatzwert in vertikaler Richtung detektiert werden und die Höhenposition in Höhenrichtung eingestellt werden.

Zweite Ausführungsform

Nach Fig. 4 wird bei einer zweiten bevorzugten Ausführungsform ein Versatzsensor 32 anstelle der Versatzsensoren 3 in der ersten Ausführungsform eingesetzt. Der Versatzsensor 32 ist an einer Stelle über dem Kontaktbereich zwischen dem geschmolzenen Lot 7 und dem Werkstück 8 fixiert und detektiert einen Versatzwert des Werkstücks 8. Der detektierte Versatzwert wird als Regeldatum bzw. -wert verwendet, und das Werkstück 8 wird in vertikaler Richtung gemäß den Regeldaten bewegt. Die Regeleinheit führt bei dieser Ausführungsform eine PID- Regelung mit Hilfe eines Proportionalglieds (P), eines Integrators (I) und eines Differenzierers (D) durch. Die anderen Merkmale sind die gleichen wie jene bei der ersten Ausführungsform.

Bei dieser Ausführungsform wird das Werkstück 8 in vertikaler Richtung direkt auf der Basis des durch den Versatzsensor 32 detektierten Versatzwerts bewegt. Dementsprechend wird die Eintauchtiefe des Werkstücks 8 ebenfalls als konstant geregelt. Da bei dieser Ausführungsform der Versatzsensor 32 an der oben beschriebenen Stelle fixiert ist, ist der Aufbau verglichen mit dem der ersten Ausführungsform vereinfacht, und der Betrieb der Regeleinheit 5 ist ebenfalls vereinfacht. Die anderen Wirkungen sind die gleichen wie jene bei der ersten Ausführungsform.

Dritte Ausführungsform

Bei der dritten bevorzugten Ausführungsform unterscheidet sich das Verfahren zur Regelung der Werkstückeintauchtiefe von derjenigen der ersten Ausführungsform. Die Regelung der Eintauchtiefe bei der dritten Ausführungsform wird folgendermaßen durchgeführt. Nach Fig. 5 umfaßt ein Schwallbadlötsystem dieser Ausführungsform eine Lichtemissionsvorrichtung 65 und eine Lichtabfangs- bzw. -empfangsvorrichtung 66 auf der Vorderseite des Kontaktbereichs zwischen dem Werkstück 8 und dem geschmolzenen Lot 7, zusätzlich zu der Transporteinheit 2, den Versatzsensoren 3, der Regeleinheit 5 und dergleichen, die auch bei der ersten Ausführungsform eingesetzt sind. Die Lichtemissionsvorrichtung 65 kann eine He-Ne-Laseremissionsvorrichtung sein, die gepulstes He-Ne-Laserlicht als Meßlicht 61 emittiert.

Das von der Lichtemissionsvorrichtung 65 emittierte Meßlicht 61 wird auf das geschmolzene Lot 7 projiziert und durch das geschmolzene Lot 7 auf die Reflow- bzw. Aufschmelzseite 81 reflektiert. Das reflektierte Licht wird weiter durch die Aufschmelzseite 81 als Reflexionslicht 62 reflektiert, und das Reflexionslicht 62 tritt in die Lichtabfangvorrichtung 66. Da das Reflexionslicht 62 gepulstes Licht ist, erfolgt die Bestrahlung der Lichtabfangsvorrichtung 66 mit Reflexionslicht 62 intermittierend. Dementsprechend kennt die Lichtabfangsvorrichtung 66 die Abweichung des optischen Pfads des Reflexionslichts 62 schrittweise. Daher wird das Werkstück 8 in vertikaler Richtung zur Änderung der Abweichung bewegt. D.h., die Höhenposition des Werkstücks 8 wird in vertikaler Richtung eingestellt, so daß der optische Pfad des Reflexionslichts 62 konstant wird. Folglich kann die Eintauchtiefe des Werkstücks 8 so geregelt werden, daß sie konstant ist. Die Höhenposition des Werkstücks 8 in vertikaler Richtung wird im wesentlichen auf die gleiche Weise wie bei der ersten Ausführungsform geändert. Die anderen Merkmale und Wirkungsweisen sind die gleichen wie jene der ersten Ausführungsform.

Vierte Ausführungsform

Bei der vierten bevorzugten Ausführungsform wird die Regelung der Werkstückeintauchtiefe nicht durch Bewegen des Werkstücks 8 in vertikaler Richtung durchgeführt, sondern durch Regeln einer Schwallhöhe des geschmolzenen Lots 7, wie in Fig. 6 gezeigt ist. Gemäß Fig. 7 umfaßt ein Schwallbadlötsystem der vierten Ausführungsform eine Regeleinheit 125 zum Regeln der Lötzirkuliereinheit 122 und zum Regeln der Schwallhöhe des geschmolzenen Lots 7. Bei diesem Schwallbadlötsystem ist auf die Versatzsensoren und die Bewegungseinheit, die bei der ersten bis dritten Ausführungsform verwendet werden, verzichtet. Die anderen Merkmale sind die gleichen wie jene bei der dritten Ausführungsform.

Die Regeleinheit 125 ist mit dem Motor 121 zum Betätigen der Lötzirkuliereinheit 122 verbunden und besteht aus einem Regler 126 und einer Operationseinheit 127. Die Operationseinheit 127 ist elektrisch mit der Lichtemissionsvorrichtung 65 und der Lichtabfangvorrichtung 66 ähnlich denjenigen der dritten Ausführungsform verbunden. Dementsprechend wird der optische Pfad des Reflexionslichts 62 in der Operationseinheit 127 bestimmt.

Die Lichtemissionsvorrichtung 65 und die Lichtabfangvorrichtung 66 können, wie in Fig. 7 gezeigt ist, so angeordnet sein, daß sich das Meßlicht 61 und das reflektierte Licht 62 gegenseitig schneiden, und sie können, wie in Fig. 6 gezeigt ist, so angeordnet sein, daß die Lichtstrahlen 61, 62 zueinander parallel werden. Diese Anordnungen können flexibel gemäß der Schwallform des geschmolzenen Lots 7 und dergleichen eingestellt werden. Bei dieser Ausführungsform wird die Schwallhöhe des geschmolzenen Lots 7 in vertikaler Richtung geregelt, so daß der optische Pfad des Reflexionslichts 62 konstant wird. Daher kann die Eintauchtiefe des Werkstücks 8 ohne Verwendung der Bewegungseinheit und dergleichen geregelt werden. Die anderen Wirkungsweisen sind die gleichen wie diejenigen der dritten Ausführungsform.

Fünfte Ausführungsform

Bei der fünften bevorzugten Ausführungsform wird anstelle der Regelung mit Hilfe des optischen Pfads des Reflexionslichts 62 die Eintauchtiefe durch Regeln der Bestrahlungsposition C des Meßlichts 61 auf das geschmolzene Lot 7 und der Bestrahlungsposition D des reflektierten Lichts bzw. Reflexionslichts auf die Aufschmelzseite 81 geregelt, damit sie konstant bleibt.

Insbesondere werden gemäß Fig. 8 die Lichtemissionsvorrichtung 65 zum Emittieren von He-Ne-Laserlicht wie bei der dritten Ausführungsform und eine CCD- Kamera 69 zum Verarbeiten von Bildern der Bestrahlungspositionen C, D als Bilddaten auf der Vorderseite des Kontaktbereichs zwischen der Aufschmelzseite 81 des Werkstücks 8 und dem geschmolzenen Lot 7 angeordnet. Die CCD-Kamera 69 ist mit einem nichtgezeigten Bildverarbeitungsgerät verbunden und erzeugt ein wie in Fig. 9 gezeigtes Bild 690. Ferner sind die Bewegungseinheit und die Regeleinheit, im wesentlichen die gleichen wie jene bei der ersten und dritten Ausführungsform, zur Einstellung des Werkstücks in Höhenrichtung vorgesehen. In diesem Fall wird das Werkstück 8 durch die Bewegungseinheit und die Regeleinheit in vertikaler Richtung bewegt, so daß ein Abstand zwischen den Bestrahlungspositionen C, D konstant wird. Dementsprechend wird die Eintauchtiefe so geregelt, daß sie konstant bleibt. In diesem Fall kann die Schwallhöhe des geschmolzenen Lots 7 so geregelt werden, daß der Abstand zwischen den Bestrahlungspositionen C, D konstant wird. Die anderen Wirkungsweisen sind die gleichen wie diejenigen der dritten Ausführungsform.

Sechste Ausführungsform

Bei der sechsten bevorzugten Ausführungsform gemäß Fig. 10 umfaßt die Regeleinheit 5 des Schwallbadlötsystems 1 eine Schwallhöhendetektiervorrichtung 55. Die Schwallhöhendetektiervorrichtung 55 besteht aus einer CCD-Kamera zum überwachen eines herausgestrahlten Spitzenabschnitts des geschmolzenen Lots 7 und sie ist mit dem Operationsteil 52 der Regeleinheit 5 elektrisch verbunden. Das Operationsteil 52 umfaßt außerdem eine Schwallhöhenoperationseinheit und zusätzlich zum A/D-Wandler die Krümmungsoperationseinheit, die Regelsignalerzeugungseinheit und die Regelsignalausgabeeinheit. Die Schwallhöhenoperationseinheit berechnet die Schwallhöhe des geschmolzenen Lots 7 auf der Basis von Signalen von der CCD- Kamera. Daraufhin gibt die Regelsignalerzeugungseinheit Regelanweisungen an den Bewegungseinheitsregler 40 basierend auf dem Krümmungswert und der Schwallhöhe, die von der Krümmungsoperationseinheit und der Schwallhöhenoperationseinheit ausgegeben werden. Obwohl bei dieser Ausführungsform die CCD-Kamera als Schwallhöhendetektiervorrichtung 55 verwendet ist, um so die Schwallhöhe durch Bildverarbeitung zu detektieren, können auch andere Typen von Detektoren, wie etwa Wirbelstromdetektoren, die die Schwallhöhe direkt detektieren können, als Schwallhöhendetektiervorrichtung 55 verwendet werden. Die anderen Merkmale sind die gleichen wie diejenigen der ersten Ausführungsform.

Bei dieser Ausführungsform wird nicht nur der Krümmungswert des Werkstücks 8 sondern auch die Schwallhöhe des geschmolzenen Lots 7 zur Regelung der Werkstückhöhe in Betracht gezogen. Daher wird, auch wenn sich die Schwallhöhe des geschmolzenen Lots 7 ändert, die Werkstückhöhe in Abhängigkeit von der Änderung der Schwallhöhe passend geregelt. Folglich kann die Eintauchtiefe des Werkstücks 8 noch präziser geregelt werden als bei der ersten Ausführungsform. Die anderen Effekte sind die gleichen wie diejenigen der ersten Ausführungsform. Obwohl bei dieser Ausführungsform die Schwallhöhenregelungsvorrichtung 55 in das Schwallbadlötsystem 1 der ersten Ausführungsform aufgenommen ist, kann sie auch in irgend eines der Systeme der zweiten bis fünften Ausführungsform aufgenommen werden. In jedem Fall kann die Eintauchtiefe präzise geregelt werden.

Claims

1. Verfahren zum Löten einer Reflow- bzw. Aufschmelzseite (81) eines Werkstücks (8) in einem Zustand, in dem das Werkstück (8) eine Welle bzw. einen Schwall geschmolzenen Lots (7) berührt, wobei ein Lötprozeß durchgeführt wird, während eine Eintauchtiefe des Werkstücks (8) in den Schwall geschmolzenen Lots (7) so geregelt wird, daß sie konstant ist.

2. Verfahren nach Anspruch 1, wobei die Eintauchtiefe geregelt wird durch die Schritte:
Detektieren eines Versatzwerts des Werkstücks (8) und
Einstellen von einer einer Höhenposition des Werkstücks (8) und einer Schwallhöhe des Schwalls geschmolzenen Lots (7) auf der Basis des Versatzwerts.

3. Verfahren nach Anspruch 2, wobei der Schritt des Detektierens des Versatzwerts die Schritte des Detektierens des Versatzwerts an mehreren Punkten des Werkstücks (8) und des Berechnens eines Krümmungswerts des Werkstücks (8) auf der Basis des Versatzwerts umfaßt und die eine von der Höhenposition des Werkstücks (8) und der Schwallhöhe des Schwalls geschmolzenen Lots (7) basierend auf dem Krümmungswert eingestellt wird.

4. Verfahren nach einem der Ansprüche 2 oder 3, wobei der Versatzwert mindestens an drei Punkten des Werkstücks (8) detektiert wird.

5. Verfahren nach Anspruch 1, wobei die Eintauchtiefe geregelt wird durch die Schritte:
Emittieren eines Meßlichts (61) auf eine Bestrahlungsposition von einem/einer von dem Schwall geschmolzenen Lots (7) und der Aufschmelzseite (81), so daß das Meßlicht (61) durch den Schwall geschmolzenen Lots (7) bzw. die Aufschmelzseite (81) als Reflexionslicht (62) reflektiert wird, wobei die Bestrahlungsposition in der Nähe eines Kontaktabschnitts zwischen dem Schwall geschmolzenen Lots (7) und der Aufschmelzseite (81) liegt und dem/der anderen des Schwalls geschmolzenen Lots (7) und der Aufschmelzseite (81) gegenüber steht, und
Regeln einer Höhenposition des Werkstücks (8) und einer Schwallhöhe des Schwalls geschmolzenen Lots (7), so daß der optische Pfad des Reflexionslichts (62) konstant wird.

6. Verfahren nach Anspruch 1, wobei die Eintauchtiefe geregelt wird durch die Schritte:
Emittieren eines Meßlichts (61) auf eine erste Bestrahlungsposition (C) von einem/einer des Schwalls geschmolzenen Lots (7) und der Aufschmelzseite (81), so daß das Meßlicht (61) an der ersten Bestrahlungsposition (C) und daraufhin an einer zweiten Bestrahlungsposition (D) des/der anderen von dem Schwall geschmolzenen Lots (7) und der Aufschmelzseite (81) reflektiert wird,
Detektieren der ersten und zweiten Bestrahlungsposition und
Steuern bzw. Regeln einer Höhenposition des Werkstücks (8) oder einer Schwallhöhe des Schwalls geschmolzenen Lots (7), so daß der Abstand zwischen der ersten und zweiten Bestrahlungsposition konstant wird.

7. Verfahren nach einem der Ansprüche 5 oder 6, wobei das Meßlicht (61) ein Laserstrahl ist.

8. Verfahren nach einem der Ansprüche 5 oder 6, wobei das Meßlicht (61) gepulstes Licht ist.

9. Verfahren nach Anspruch 1, wobei die Eintauchtiefe geregelt wird durch die Schritte:
Detektieren einer Schwallhöhe des Schwalls geschmolzenen Lots (7) und
Regeln einer Höhenposition des Werkstücks (8) und der Schwallhöhe des Schwalls geschmolzenen Lots (7) auf der Basis der detektierten Schwallhöhe.

10. Schwallbadlötsystem (1) zum Löten eines Werkstücks (8) durch eine Welle bzw. einen Schwall geschmolzenen Lots (7) mit
einem Lötbad (10) zum Speichern eines geschmolzenen Lots (7) in ihm,
einer Schwallvorrichtung (12) ausgestattet mit dem Lötbad (10) zum Herausstrahlen des geschmolzenen Lots (7) als Schwall geschmolzenen Lots (7) aus dem Lötbad (10) auf das Werkstück (8),
einer Transporteinheit (2), die über dem Lötbad (10) zum Transportieren des Werkstücks (8) angeordnet ist, während sie das Werkstück (8) mit dem Schwall geschmolzenen Lots (7) in Kontakt bringt,
einer Versatzdetektiervorrichtung (3, 32, 65, 66) zum Detektieren eines Versatzwerts des Werkstücks (8) und
einer Einstellvorrichtung (4, 40, 12, 125) zum Regeln einer Eintauchtiefe des Werkstücks (8) in den Schwall geschmolzenen Lots (7) derart, daß sie konstant ist, indem eine Höhenposition des Werkstücks (8) oder eine Schwallhöhe des Schwalls geschmolzenen Lots (7) eingestellt wird.

11. System nach Anspruch 10, wobei
die Versatzdetektiervorrichtung einen Versatzsensor (3, 32), der über dem Werkstück (8) auf einer Seite gegenüber dem Lötbad (10) angeordnet ist, umfaßt und die Höhenposition des Werkstücks (8) detektiert, und
die Einstellvorrichtung eine Bewegungseinheit (4) zum Bewegen des Werkstücks (8) und einen Bewegungseinheitsregler (40) zum Regeln der Bewegungseinheit auf der Basis der durch den Versatzsensor detektierten Höhenposition umfaßt.

12. System nach Anspruch 11, wobei der Versatzsensor (32) über einem Kontaktabschnitt zwischen dem Werkstück (8) und dem Schwall geschmolzenen Lots (7) angeordnet ist.

13. System nach einem der Ansprüche 10 oder 11, wobei die Versatzdetektiervorrichtung eine Vielzahl von Versatzsensoren (3), die über dem Werkstück (8) angeordnet und an der Transporteinheit (2) befestigt sind, zum Detektieren des Versatzwerts an einer Vielzahl von Stellen des Werkstücks (8) umfaßt.

14. System nach einem der Ansprüche 10 bis 13, wobei der Versatzwert mindestens an drei Punkten bzw. Stellen des Werkstücks (8) detektiert wird.

15. System nach einem der Ansprüche 11 bis 14, mit weiterhin einer Schwallhöhendetektiereinheit (55) zum Detektieren der Schwallhöhe des Schwalls geschmolzenen Lots (7), wobei die Bewegungseinheit das Werkstück (8) auf der Basis der durch die Schwallhöhendetektiereinheit detektierten Schwallhöhe und der durch den Versatzsensor detektierten Höhenposition bewegt.

16. System nach einem der Ansprüche 10 bis 15, wobei die Einstellvorrichtung einen Schwallvorrichtungsregler (125) zum Regeln der Schwallvorrichtung (12) umfaßt, um die Schwallhöhe des Schwalls geschmolzenen Lots (7) einzustellen.

17. System nach Anspruch 10, wobei
die Versatzdetektiervorrichtung eine Lichtemittiervorrichtung (65), die an einer Seite eines Kontaktabschnitts zwischen dem Schwall geschmolzenen Lots (7) und dem Werkstück (8) angeordnet ist, zum Emittieren eines Meßlichts (61) auf eine Bestrahlungsposition von einem von dem Schwall geschmolzenen Lots (7) und dem Werkstück (8), so daß das Meßlicht (61) durch den Schwall geschmolzenen Lots (7) bzw. das Werkstück (8) als Reflexionslicht (62) reflektiert wird, und eine Lichtabfang- bzw. -aufnahmevorrichtung (66), die auf der Seite des Kontaktabschnitts zum Empfangen des Reflexionslichts (62) angeordnet ist, um einen optischen Pfad des Reflexionslichts (62) zu detektieren, umfaßt, wobei die Bestrahlungsposition in der Nähe des Kontaktabschnitts und gegenüber dem/der anderen von dem Schwall geschmolzenen Lots (7) und der Aufschmelzseite (81) liegt, und
die Einstellvorrichtung eine Höhenposition des Werkstücks (8) oder eine Schwallhöhe des Schwalls geschmolzenen Lots (7) so einstellt, daß der optische Pfad des Reflexionslichts (62) konstant wird.

18. System nach Anspruch 10 oder 17 weiterhin mit einer Schwallhöhendetektiereinheit (55) zum Detektieren der Schwallhöhe des Schwalls geschmolzenen Lots (7), wobei die Einstellvorrichtung das Werkstück (8) auf der Basis der durch die Schwallhöhendetektiereinheit detektierten Schwallhöhe bewegt.

19. System nach Anspruch 10, wobei
die Versatzdetektiervorrichtung eine Lichtemittiervorrichtung (65), die an einer Seite eines Kontaktabschnitts zwischen dem Schwall geschmolzenen Lots (7) und dem Werkstück (8) angeordnet ist, zum Emittieren eines Meßlichts (61) auf eine erste Bestrahlungsposition (C) von einem von dem Schwall geschmolzenen Lots (7) und dem Werkstück (8), so daß das Meßlicht (61) an der ersten Bestrahlungsposition (C) und dann an einer zweiten Bestrahlungsposition (D) von dem anderen von dem Schwall geschmolzenen Lots (7) und dem Werkstück (8) reflektiert ist, und eine Bildverarbeitungsvorrichtung (69), die an der Seite des Kontaktabschnitts angebracht ist, zum Detektieren der ersten und zweiten Bestrahlungsposition als Bilddatum bzw. -wert (690) umfaßt, und
die Einstellvorrichtung eine Höhenposition des Werkstücks (8) oder eine Schwallhöhe des Schwalls geschmolzenen Lots (7) so einstellt, daß ein Abstand zwischen der ersten und zweiten Bestrahlungsposition (C, D) konstant wird.