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Die
Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Entfernen von Lot nach dem
Oberbegriff des Anspruchs 1.
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Elektronische
Bauteile, die an Lötstellen
auf einer Leiterplatte festgelötet
sind, bilden heute die Basis für
jegliches elektronisches Gerät.
Auf einer derartigen Leiterplatte werden insbesondere Schaltkreise
als elektronische Bauteile eingesetzt, die unter den Namen "Ball Grid Array", "Flip Chip" und "Chip Skale Package" bekannt sind.
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Bei
Fehlfunktionen der elektronischen Bauteile müssen diese ausgetauscht werden.
Dazu werden sie von der Leiterplatte entlötet. Dies bedeutet, daß das Lot
an den Lötstellen
aufgeschmolzen und die elektronischen Bauteile von der Leiterplatte
entfernt werden, während
das Lot noch flüssig
ist.
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Nach
dem Entfernen der elektronischen Bauteile muß oft das auf der Leiterplatte
verbleibende Restlot von der Leiterplatte entfernt werden. Ein Grund
hierfür
ist beispielsweise der Anteil der im Lot gelösten Bestandteile, der die
nochmalige Verwendung des Lotes unmöglich macht.
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Eine
einfache Methode zur Entfernung des Restlotes ist die Entfernung
mittels einer aus feinem Kupferdraht geflochtenen Sauglitze. Das
Restlot wird hierbei zunächst
aufgeschmolzen und dann mittels der Sauglitze aufgrund einer Kapillarwirkung
der Sauglitze aufgesaugt. Die Sauglitze wird hierzu leicht auf die
Leiterplatte angedrückt.
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Damit
das Restlot mit der Sauglitze aufgesaugt werden kann, ist die Verwendung
eines Flußmittels
notwendig. Das Flußmittel
kann nach dem Wiedereinlöten
der Bauteile die Haftung eines "Underfillers" beeinträchtigen.
Hierunter wird ein Kunststoff verstanden, der in flüssiger Form
zwischen dem Bauteil und der Leiterplatte gebracht und dort ausgehärtet wird.
Ein "Underfiller" verringert die mechanische
Belastung der Lötstellen.
Darüber
hinaus ist das Sauglitzen-Verfahren für die Entfernung von Restlot von
sehr großen
Flächen
langwierig und aufwendig. Zudem besteht die Gefahr, daß das Restlot
beim Abheben der Sauglitze von der Leiterplatte bereits wieder erstarrt,
so daß beim
weiteren Abheben der Sauglitze Leiterbahnen auf der Leiterplatte
beschädigt
werden können.
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Aus
der
US-A-5,284,286 ist
ein poröser
Kupferblock bekannt, mit das Restlot ebenfalls mittels Kapillarwirkung
von einer Leiterplatte entfernt wird. Der Kupferblock weist Vorsprünge auf,
die das Restlot aufsaugen. Kleine Restlotmengen, die an den Lötstellen
der Leiterplatte sehr stark haften, werden durch den bekannten Kupferblock
aber nicht aufgesaugt. Des weiteren ist bei diesem bekannten Verfahren
die Verwendung von Flußmittel
notwendig.
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Darüber hinaus
ist ein Vakuumlötkolben
bekannt, in dessen Lotspitze ein Loch derart angeordnet ist, daß das mit
der Lotspitze aufgeschmolzene Lot durch das Loch abgesaugt werden
kann. Von Nachteil ist hier, daß dieser
Vakuumlötkolben
von Hand über
die Leiterplatte geführt
werden muß.
Hierdurch kommt es oft zu Beschädigung
der feinen Leiterbahnen. Darüber
hinaus sind geringe Mengen an Lot mit dem bekannten Vakuumlötkolben
nicht entfernbar, da die Saugleistung des Vakuumkolbens nicht ausreicht,
um diese an der Leiterplatte haftenden geringe Mengen Lot zu entfernen.
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Eine
Entlötvorrichtung,
welche eine Absaugvorrichtung mit einer planaren Spitze und darin
befindlichen Nuten aufweist, ist aus der
DE 297 20 342 U1 bekannt.
Die Entlötvorrichtung
wird dabei über
die zu entlötende
Fläche
geführt
und das Lot nach dem Aufschmelzen von den Lötstellen geschoben.
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Eine
Entlötvorrichtung
sowie ein Verfahren, bei welchem Lot durch selektives Erhitzen verflüssigt und
nachfolgend abgerakelt wird, zeigt
US 5,620,132 .
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Die
deutsche Offenlegungsschrift
DE 44 22 341 A1 zeigt eine Löteinrichtung
für Bauteile,
welche Heißluft über ein
Gehäuse
gleichmäßig über ein
Bauteil verteilt.
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Die
deutsche Offenlegungsschrift
DE 38 41 167 A1 zeigt eine Reflow Lötanlage
im Schutzgasverfahren.
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Der
vorliegenden Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, eine Vorrichtung
anzugeben, durch die das Lot, insbesondere Restlot, vollständig von
einer Leiterplatte entfernt werden kann, durch die Beschädigungen
der Leiterbahnen vermieden werden und durch die auch eine große Fläche auf
der Leiterplatte schnell und einfach von dem Lot befreit werden
kann.
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Diese
Aufgabe wird erfindungsgemäß durch eine
Vorrichtung mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst.
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Das
mit der erfindungsgemäßen Vorrichtung durchführbare Verfahren
beruht auf der Erkenntnis, daß das
Restlot nach dem Aufschmelzen mittels mindestens eines Schiebeelements
von Lötstellen
einer Leiterplatte zunächst
in andere Bereiche der Leiterplatte geschoben wird, die eine weitaus
geringere Haftung auf das Restlot ausüben. Von diesen Bereichen ist
das Restlot sehr einfach zu entfernen, so daß auch sehr geringe Restlotmengen,
die aufgrund ihrer Oberflächenspannung
nicht von einem Gasstrom mitgerissen werden, von der Leiterplatte
entfernt werden.
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Alternativ
wird ein Stempelelement verwendet, das auf die Lötstellen mit dem zu entfernenden Lot
aufgesetzt wird und dieses von den Lötstellen verdrängt.
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Das
Restlot wird nach dem obengenannten Schieben bzw. Verdrängen des
Restlotes vorzugsweise durch Absaugen von der Leiterplatte entfernt. Von
Vorteil ist hier die Verwendung einer Vakuumabsaugeinrichtung.
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In
einer vorteilhaften Ausgestaltung des mit der erfindungsgemäßen Vorrichtung
durchführbaren Verfahrens
wird das aufgeschmolzene Restlot in Bereiche der Leiterplatte geschoben,
die aufgrund deren Beschichtung mit dem Lot nicht benetzbar sind. Das
Restlot kann sich in diesen Bereichen nicht festsetzen, so daß es von
dort sehr leicht absaugt wird.
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Das
mindestens eine Schiebeelement wird vorzugsweise mit einer einstellbaren
Kraft auf die Leiterplatte gedrückt.
Bei dieser Ausgestaltung der Erfindung ist von Vorteil, daß das Schiebeelement
immer mit einer derart ausreichenden Kraft auf die Leiterplatte
gedrückt
wird, daß auch
sehr stark auf den Lötstellen
bzw. auf der Leiterplatte haftendes aufgeschmolzenes Lot durch das Schiebeelement
verschoben wird.
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In
einer bevorzugten Ausführungsform
des mit der erfindungsgemäßen Vorrichtung
durchführbaren
Verfahrens erfolgt das Aufschmelzen des Restlotes mittels eines
heißen
Gases. Hierzu eignet sich besonders Inertgas, beispielsweise Stickstoff.
Die Verwendung eines Inertgases hat den Vorteil, daß es sowohl
mit der Oberfläche
der Leiterplatte als auch mit dem Restlot nicht chemisch reagiert.
Die Bildung neuer Stoffe, die ein Entfernen des Lotes von der Leiterplatte
erschweren könnten,
ist somit ausgeschlossen.
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Bei
einer weiteren Ausführungsform
des mit der erfindungsgemäßen Vorrichtung
durchführbaren Verfahrens
wird vor der Zuführung
zur Leiterplatte das Gas mit Ameisensäure versetzt, um auf dem geschmolzenen
Lot vorhandene Oxidschichten zu reduzieren. Auf diese Weise kann
dann das Restlot besser von der Leiterplatte entfernt werden.
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In
einer weiteren Ausgestaltung des mit der erfindungsgemäßen Vorrichtung
durchführbaren
Verfahrens wird das Restlot mit einem größeren Absaugvolumen als das
Volumen des zugeführten
heißen Gases
abgesaugt. Hierdurch entsteht ein Gasstrom, der vorrangig die aufzuschmelzenden
Restlotmengen erwärmt,
ohne die Bereiche der Leiterplatte zu erwärmen, die an den Bereich angrenzen,
in dem das Bauteil auf der Leiterplatte angeordnet war. Auf diese Weise
wird auch sichergestellt, daß das
geschmolzene und bereits verschobene Lot sich nicht auf der Leiterplatte
wieder ungewollt verteilt, sondern nach dem Verschieben sofort abgesaugt
wird. Insbesondere hat sich herausgestellt, daß geringe Mengen an Lot bereits
während
des Verschiebens durch den Saugstrom mitgerissen und abgesaugt werden.
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Eine
erfindungsgemäße Vorrichtung
mit den Merkmalen des Anspruchs 1 eignet sich insbesondere zur Durchführung des
oben beschriebenen Verfahrens.
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Die
erfindungsgemäße Vorrichtung
beruht wie das Verfahren auf der Erkenntnis, daß das Restlot sich sehr leicht
von einer Leiterplatte entfernen läßt, wenn es nach dem Aufschmelzen
mittels mindestens eines Schiebeelements von Lötstellen der Leiterplatte zunächst in
andere Bereiche der Leiterplatte geschoben wird, die eine weitaus
geringere Haftung auf das Restlot ausüben. Von diesen Bereichen ist
das Restlot, insbesondere geringe Mengen von Restlot, sehr einfach
zu entfernen.
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Alternativ
hierzu ist ein Stempelelement zum Verdrängen des geschmolzenen Lotes
von den Lötstellen
vorgesehen.
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Die
erfindungsgemäße Vorrichtung
weist eine Gaszufuhr auf, mit der heißes Gas zum Aufschmelzen des
Restlotes auf die Leiterplatte geführt wird. Die Gaszufuhr ist
vorteilhaft derart dünnwandig ausgebildet,
daß sie
eine sehr geringe Wärmekapazität aufweist.
Somit geht sehr wenig Wärme
von dem heißen
Gas auf die Gaszufuhr über,
so daß das heiße Gas mit
nahezu der Temperatur auf die Leiterplatte trifft, mit der es in
die Gaszufuhr eingespeist wird. Ein sicheres und vollständiges Aufschmelzen des
Restlotes ist somit sichergestellt.
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In
einer besonderen Ausführungsform
der erfindungsgemäßen Vorrichtung
ist der äußere Umfang
der Gaszufuhr derart ausgebildet, daß dieser den vollständigen Bereich
der Leiterplatte umfaßt,
in dem das Lot entfernt werden soll. Auf diese Weise wird sämtliches
zu entfernendes Lot in einem einzelnen Arbeitsschritt aufgeschmolzen.
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Das
Schiebeelement ist innerhalb des äußeren Umfangs der Gaszufuhr
angeordnet. So ist sichergestellt, daß auch während des Verschiebens des
Restlotes von den Lötstellen
der Leiterplatte das Restlot nicht erstarrt.
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In
einer weiteren Ausgestaltung der erfindungsgemäßen Vorrichtung umgibt die
Gaszufuhr das Schiebeelement vollständig, so daß bei einem Aufsetzen der Gaszufuhr
auf die Leiterplatte der Berührungsbereich
der Gaszufuhr und der Leiterplatte dichtend abgeschlossen wird.
Dabei ist die Gaszufuhr derart an dem Schiebeelement angeordnet,
daß sie
bei einer Bewegung des Schiebeelements ihre Position auf der Leiterplatte
nicht ändert.
Die Anordnung der Gaszufuhr an dem Schiebeelement erfolgt vorzugsweise
mittels einer elastischen Verbindung. Die dichtende Ausgestaltung
und die beschriebene Anordnung der Gaszufuhr an dem Schiebeelement weist
den Vorteil auf, daß nur
ein bestimmter Bereich der Leiterplatte erwärmt wird. Lötstellen in anderen Bereichen
der Leiterplatte, an denen weitere elektronische Bauteile festgelötet sind,
werden nicht erwärmt,
so daß die
Kontakte an diesen Lötstellen
nicht ungewollt unterbrochen werden.
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Das
Schiebeelement ist vorzugsweise aus einem temperaturbeständigen und
elastischen Material gebildet. Hierzu eignet sich insbesondere Silikonkautschuk.
Ein Schiebeelement aus diesem Material wird durch das heiße Gas nicht
verformt, so daß immer
eine ausreichende Schiebewirkung zur Verfügung gestellt ist. Die Elastizität stellt
zudem sicher, daß das
Schiebeelement immer nur mit einem derart geringen Druck auf die
Leiterplatte zum Verschieben des Restlotes gedrückt wird, daß die Leiterplatte,
insbesondere deren Leiterbahnen, nicht beschädigt wird.
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In
einer bevorzugten Ausführungsform
weist die erfindungsgemäße Vorrichtung
eine Absaugeinrichtung, insbesondere eine Vakuumabsaugeinrichtung,
auf, mit der das geschmolzene Lot von der Leiterplatte abgesaugt
wird.
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Die
Absaugeinrichtung ist vorzugsweise zumindest teilweise am Schiebeelement
angeordnet. Von Vorteil ist eine mittige Anordnung der Absaugeinrichtung
an dem Schiebeelement. Dabei ist vorgesehen, daß das Schiebeelement zumindest
teilweise die äußere Wandung
eines Absaugkanals bildet.
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Das
Schiebeelement ist vorzugsweise zwischen einem Stellelement und
einer Absaugeinrichtung derart angeordnet, daß mittels einer einstellbaren
Kraft der das aufgeschmolzene Lot schiebende Teil des Schiebeelements
zwischen dem Stellelement und der Absaugeinrichtung hervorgedrückt wird.
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In
einer weiteren Ausgestaltung der erfindungsgemäßen Vorrichtung weist die Absaugeinrichtung
mindestens eine Öffnung
des Absaugkanals auf, deren äußere Abmessung
vorzugsweise zumindest teilweise der äußeren Abmessung des Schiebeelements
entspricht. Dies stellt sicher, daß sämtliches Restlot, daß durch
das Schiebeelement verschoben wird, von der Leiterplatte abgesaugt
wird.
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Das
Schiebeelement und/oder die Öffnung der
Absaugeinrichtung sind vorzugsweise rechteckig ausgebildet. Alternativ
oder zusätzlich
hierzu weist das Schiebeelement mindestens eine rechteckförmige oder
dreieckförmige
Nut auf. Des weiteren weist das Schiebeelement als Schiebefläche ein
im wesentlichen rechteckiges Element auf, dessen Länge der
Länge einer
Reihe von Lötstellen
der Leiterplatte entspricht.
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Mehrere
Nuten des Schiebeelements sind vorzugsweise in einem Abstand zueinander
angeordnet, der dem Abstand der Lötstellen der Leiterplatte entspricht.
Von Vorteil ist hier, daß jeweils
eine Nut über
jeweils eine Lötstelle
bzw. über
in einer Reihe angeordnete Lötstellen
angeordnet werden kann. Nach dem Aufschmelzen des Restlotes wird
das Restlot mittels der Seitenflächen
der Nuten von den Lötstellen
auf die Leiterplatte verschoben. Mit dieser Anordnung ist es möglich, mittels
einer geringen Bewegung des Schiebeelements sämtliches sich in den Lötstellen
oder den angrenzenden Bereichen der Leiterplatte befindliches Restlot
von der Leiterplatte zu entfernen.
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In
einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung weist das Stempelelement
Reihen von Nuten und Erhebungen auf, wobei die Erhebungen mit Reihen
von Lötstellen
der Leiterplatte korrespondieren, und die bei einem Aufsetzen des
Stempelelements auf die Leiterplatte auf die Reihe von Lötstellen
gesetzt werden, um das Lot zu verdrängen.
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In
einer weiteren bevorzugten Ausführungsform
der erfindungsgemäßen Vorrichtung
sind Mittel vorgesehen, die die Vorrichtung in einem vorbestimmten
Abstand über
der Oberfläche
der Leiterplatte halten und/oder das Schiebeelement mit einer einstellbaren
Kraft auf die Leiterplatte drücken.
Diese Mittel stellen sicher, daß nur
diejenigen Teile der Vorrichtung die Leiterplatte berühren, deren
Berührung der
Leiterplatte zum Entfernen des Restlotes wirklich notwendig sind,
insbesondere des Schiebeelements. Diese Berührung erfolgt auch nur mit
einer bestimmten Kraft, um die Leiterplatte nicht zu beschädigen. Hierzu
eignen sich bereits bekannte Halter und Stellelemente.
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Des
weiteren weist die erfindungsgemäße Vorrichtung
bevorzugt Mittel auf, mit denen die Vorrichtung relativ zur Position
der Leiterplatte und parallel zur Oberfläche der Leiterplatte verschiebbar
ist. Hierzu eignen sich insbesondere Mikrometerschrauben oder Schrittmotoren.
Die Position der Vorrichtung zur Oberfläche der Leiterplatte ist somit
genau einstellbar.
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Anhand
in der Zeichnung dargestellter Ausführungsbeispiele soll der der
Erfindung zugrunde liegende Gedanke näher erläutert werden. Es zeigen
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1 – eine schematisch
perspektivische Ansicht einer bekannten Vorrichtung zur Montage bzw.
Demontage elektronischer Bauteile auf eine Leiterplatte mit einer
erfindungsgemäßen Vorrichtung;
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2 – eine teilweise
geschnittene perspektivische Ansicht der erfindungsgemäßen Vorrichtung nach 1;
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3a – eine teilweise
geschnittene perspektivische Ansicht einer alternativen Ausführungsform
der erfindungsgemäßen Vorrichtung;
und
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3b – eine teilweise
geschnittene Ansicht einer leicht modifizierten Ausführungsform
der erfin dungsgemäßen Vorrichtung
mit einem Stempelelement.
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1 zeigt
in einer schematisch perspektivischen Ansicht eine bekannte Vorrichtung 1 zur
Montage bzw. Demontage elektronischer Bauteile auf eine Leiterplatte 5.
Die Vorrichtung 1 weist eine Basisplatte 2 auf,
auf der ein aus zwei Schienen 4 und 4' gebildeter,
verstellbarer Tisch angeordnet ist, dessen Position relativ zur
Basisplatte 2 mittels Mikrometerschrauben 3 und/oder 3' genau eingestellt
wird. Zwischen den Schienen 4 und 4' ist die Leiterplatte 5 durch
eine nicht dargestellte Einklemmvorrichtung derart eingeklemmt,
daß durch
das Verstellen des Tisches auch die Position der Leiterplatte 5 eingestellt wird.
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Die
Position der Leiterplatte 5 wird mittels einer Beobachtungsvorrichtung 7 genau
bestimmt. Zur Montage bzw. Demontage der elektronischen Bauteile
wird die Leiterplatte 5 durch Verstellen der Mikrometerschrauben 3 und 3 sowie
durch Betrachtung der Verstellung mittels der Beobachtungsvorrichtung 7 derart
positioniert, daß die
Lötstellen 6,
an denen das elektronische Bauteil angelötet bzw. abgelötet werden
soll, genau die Position einnehmen, die ein Kopf 9 einer
schwenkbaren Lötvorrichtung 8 beim Schwenken
der Lötvorrichtung 8 in
Richtung der Leiterplatte 5 auf der Leiterplatte 5 einnimmt.
Das weitere Verfahren zum An- bzw. Ablöten der elektronischen Bauteile
mittels dieser Lötvorrichtung 8 wird hier
nicht weiter erläutert.
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Auf
den Kopf 9 der Lötvorrichtung 8 ist
eine erfindungsgemäße Vorrichtung 22 zum
Entfernen von Restlot, das sich nach dem Entfernen der elektronischen
Bauteile noch auf der Leiterplatte 5 befindet, aufsetzbar.
Alternativ dazu ist es auch möglich, die
erfindungsgemäße Vorrichtung 22 in
den Kopf 9 der Lötvorrichtung 8 zu
integrieren.
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Die 2 zeigt
die auf den Kopf 9 aufgesetzte erfindungsgemäße Vorrichtung 22.
Es wird im folgenden zunächst
der Aufbau der erfindungsgemäßen Vorrichtung
und anschließend
anhand dessen das Verfahren beschrieben.
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Die
Vorrichtung 22 weist eine äußere dünne Wandung 10 auf,
in der ein Stellelement 13 an einer Halterung 11 gelagert
ist. Sowohl die Wandung 10 als auch die Halterung 11 sind
an einem Ende der Lötvorrichtung 8 in
einer nicht dargestellten Weise befestigt. Der Bereich zwischen
der Wandung 10 sowie des Stellements 13 dient
zur Zuführung
eines heißen Gases
auf die Leiterplatte 5, um das Restlot auf der Leiterplatte 5,
insbesondere an den hier in Form eines Arrays angeordneten Lötstellen 6 der
Leiterplatte 5, aufzuschmelzen.
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Ein
Schiebeelement 13a ist aus einem temperaturbeständigen Silikonkautschuk
gebildet und weist eine rechteckförmige Schiebefläche auf.
Es ist zwischen dem Stellelement 13 sowie einem Körper 14 einer Vakuumabsaugeinrichtung,
mit der das Restlot von der Leiterplatte abgesaugt wird, angeordnet.
Zusätzlich
zum Körper 14 weist
die Vakuumabsaugeinrichtung weitere nicht in der Vorrichtung 22 angeordnete
Einheiten auf, die bei diesem Ausführungsbeispiel in unmittelbarer
Nähe zur
Vorrichtung 1 angeordnet und hier nicht weiter dargestellt sind,
insbesondere eine Pumpe und ein Auffangbehälter für das abgesaugte Restlot.
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Der
Körper 14 der
Vakuumabsaugeinrichtung weist zwei Ausnehmungen 15 auf,
deren äußere Abmessung
durch Stege 16, 16 und 16'' des
Körpers 14 bestimmt
wird. Die Stege 16, 16' und 16'' liegen
direkt an dem Schiebeeelement 13a an, so daß die Ausnehmungen 15 zwei
Kanäle
bilden, durch die das Restlot abgesaugt wird. Die Öffnungen
der beiden Kanäle,
die auf der zur Leiterplatte 5 gegenüberliegenden Seite des Schiebeelements 13a und
des Körpers 14 angeordnet
und hier nicht dargestellt sind, münden in ein Absaugrohr 12,
das mittig innerhalb der Halterung 11 angeordnet ist.
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Das
Schiebeelement 13a wird zwischen dem Körper 14 und dem Stellelement 13 mit
einer einstellbaren Kraft befestigt. Je größer die Kraft gewählt wird,
umso größer ist
der Teil des Schiebelements 13a, der zwischen dem Körper 4 und
dem Stellelement 13 hervorgedrückt wird.
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Bei
dieser Ausführungsform
der erfindungsgemäßen Vorrichtung
ist es vorteilhaft, daß das Schiebeelement 13a der art
angeordnet ist, daß es
etwas über
die äußere Abmessung
des Körpers 14 ragt.
Das Schiebeelement 13a und der Körper 14 sind im Bereich
ihrer zu der Leiterplatte 5 zugewandten Seiten daher zueinander
stufig versetzt angeordnet.
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Durch
diese stufige Anordnung ist gewährleistet,
daß das
mittels einer nicht dargestellten Verstelleinrichtung der Halterung 11 vertikal
bewegliche Schiebeelement 13a auf die Leiterplatte 5 derart
aufgesetzt wird, daß weder
der Körper 14 der
Vakuumabsaugeinrichtung noch die Wandung 10 die Leiterplatte 5 berührt. Demnach
berührt
hier nur das elastische und weiche Schiebeelement 13a die
Leiterplatte 5, so daß keine
Beschädigungen
der Leiterplatte 5 durch den Körper 14 oder die Wandung 10 möglich sind.
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Bei
einer alternativen Ausführungsform
ist vorgesehen, die Wandung 10 an deren zur Oberfläche der
Leiterplatte 5 gerichteten Begrenzung mit einer vollständig umlaufenden
Dichtung zu versehen. Bei dieser alternativen Ausführungsform
werden sowohl das Schiebeelement 13a als auch die Wandung 10 auf
die Oberfläche
der Leiterplatte 5 aufgesetzt. Aufgrund der umlaufenden
Dichtung wird ein bestimmter Bereich der Leiterplatte 5 derart
dichtend abgeschlossen, daß nur
das Restlot in diesem Bereich aufgeschmolzen wird. Wesentlich ist
bei dieser Ausführungsform,
daß die
Wandung 10 derart in der Vorrichtung 22 angeordnet
ist, daß die
Position der Wandung 10 sich bei einer Bewegung des Schiebeelements 13a nicht
verändert.
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Nachfolgend
wird anhand der beschriebenen erfindungsgemäßen Vorrichtung das damit durchgeführte Verfahren
beschrieben. Dabei wird davon ausgegangen, daß ein sich auf der Leiterplatte 5 festgelötetes elektronisches
Bauteil eine Fehlfunktion aufweist und ausgetauscht werden muß.
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Hierzu
wird die Leiterplatte 5 in die Schienen 4 und 4' der bekannten
Vorrichtung 1 eingespannt und mittels der Mikrometerschrauben 3 und 3' sowie der Beobachtungsvorrichtung 7 derart
positioniert, daß beim
Verschwenken der Lötvorrichtung 8 auf
die Leiterplatte 5 das elektronische Bauteil abgelötet und von
der Leiterplatte 5 entfernt wird.
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Zum
Entfernen des Restlotes wird nun auf den Kopf 9 der Lötvorrichtung 8 die
oben beschriebene erfindungsgemäße Vorrichtung 22 aufgesetzt
und dort befestigt. Dies erfolgt mittels nicht dargestellter Befestigungselemente.
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Die
mit der erfindungsgemäßen Vorrichtung ausgestattete
Lötvorrichtung 8 wird
nun in Richtung der Leiterplatte derart geschwenkt, daß die Vorrichtung 22 in
einem geringfügigen
Abstand von wenigen Zehntel Millimetern parallel zur Oberfläche der
Leiterplatte 5 angeordnet ist. Dabei berührt das
Schiebelement 13a die Leiterplatte 5; das Schiebeelement 13a wird
demnach auf die Leiterplatte 5 aufgesetzt.
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Beim
Aufsetzen berührt
das Schiebelement 13a den gestrichelten Bereich 13b der
Oberfläche der
Leiterplatte 5. Hingegen berühren weder die Wandung 10 noch
der Körper 14 der
Vakuumabsaugeinrichtung aufgrund der oben beschriebenen stufenartigen
Versetzung die Oberfläche
der Leiterplatte 5. Durch die stufenartige Versetzung wird
der Körper 14 vielmehr
in einem geringen Abstand von wenigen Zehntel Millimetern über der
Oberfläche
der Leiterplatte 5 gehalten. Bei diesem Ausführungsbeispiel beträgt der Abstand
0.4mm.
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Nach
dem Aufsetzen des Schiebeelements 13a auf die Oberfläche der
Leiterplatte 5 wird innerhalb der Wandung 10 heißer Stickstoff
auf die Oberfläche
der Leiterplatte 5, insbesondere auf die Lötstellen 6,
geblasen, um das Restlot aufzuschmelzen. Es hat sich herausgestellt,
daß das
Aufschmelzen bei einer Temperatur des Stickstoffs von 340°C und einer Zuleitung
von 30 Litern Stickstoff pro Minute besonders gut erfolgt. Alternativ
dazu ist jede andere Temperatur und Zuführungsmenge verwendbar, die
geeignet ist, das Restlot aufzuschmelzen.
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Alternativ
zu Stickstoff kann zum Aufschmelzen des Restlotes jedes weitere
Gas verwendet werden, insbesondere jedes Inertgas. Die Verwendung eines
Inertgases weist den Vorteil auf, daß es sowohl mit der Oberfläche der
Leiterplatte als auch mit dem Restlot nicht chemisch reagiert, so
daß die
Bildung neuer Stoffe ausgeschlossen ist, die ein Entfernen des Lotes
von der Leiterplatte erschweren könnten.
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Bei
der hier beschriebenen Ausführungsform des
Verfahrens kann der heiße
Stickstoff vor der Zuführung
zur Leiterplatte mit einer sehr geringen Menge Ameisensäure versetzt
werden. Die Ameisensäure
reduziert auf dem festen Restlot vorhandene Oxidschichten, so daß die Oberflächenspannung
des flüssigen
Zinn frei wirken kann.
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Einige
Sekunden nach Zuführung
des heißen
Stickstoffes ist das Restlot geschmolzen. Die Position der Leiterplatte 5 wird
nun mittels der Mikrometerschrauben 3 oder 3' der bekannten
Vorrichtung 1 derart verschoben, daß es zu einer Relativbewegung der
Vorrichtung 22 zur Leiterplatte 5 in Pfeilrichtung kommt.
Der Kontakt zwischen dem Schiebeelement 13a und der Oberfläche der
Leiterplatte 5 wird dabei nicht gelöst wird. Mit dem Schiebeelement 13a wird das
aufgeschmolzene Restlot der Lötstellen 6 in
Bereiche der Leiterplatte 5 geschoben, die mit dem Restlot
nur schwer oder sogar überhaupt
nicht benetzbar sind. Von diesen Bereichen wird das Restlot durch
die Ausnehmungen 15 der Vakuumabsaugeinrichtung abgesaugt.
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Alternativ
(nicht dargestellt) wird das Schiebeelement 13a gegenüber der
Leiterplatte verschoben. Wesentlich ist allein eine Relativbewegung.
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Besonders
von Vorteil ist, daß insbesondere auch
geringe Mengen Restlot leicht abgesaugt werden, da diese auf den
nicht benetzbaren Bereichen der Leiterplatte 5 nur noch
geringfügig
haften.
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Bei
dem beschriebenen Ausführungsbeispiel beträgt das Absaugvolumen
ca. 50 Liter pro Minute und ist demnach größer als das Volumen des zugeführten heißen Gases
von 30 Litern pro Minute. Hierdurch wird vermieden, daß sich aufgeschmolzenes Lot
auf der Leiterplatte 5 verteilt; vielmehr wird das Restlot
sofort nach dem Verschieben durch die Ausnehmungen 15 abgesaugt.
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Die
Kraft, mit der das Schiebeelement 13a auf die Oberfläche der
Leiterplatte 5 gedrückt
wird, ist einstellbar. Ihr Betrag ist zum einen von der Ausbildung
der Leiterplatte 5, insbesondere deren Dicke, und zum anderen
von der Haftung des Restlotes an der Oberfläche der Leiterplatte 5 abhängig. Er
ist derart ausreichend groß gewählt, daß die Leiterplatte 5 nicht
beschädigt
wird und auch sehr stark auf den Lötstellen bzw. auf der Leiterplatte
haftendes Lot durch das Schiebeelement 13a verschoben wird.
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Eine
alternative Ausführungsform
der erfindungsgemäßen Vorrichtung
mit den erläuterten
Vorteilen zeigt 3a. Die erfindungsgemäße Vorrichtung 22 ist
ebenfalls auf den Kopf 9 der Lötvorrichtung 8 aufsetzbar
und weist in Übereinstimmung
mit der Ausführungsform
gemäß der 2 eine äußere dünne Wandung 10' auf, in der
eine Halterung 11' und
ein Absaugrohr 12' einer
Vakuumabsaugeinrichtung angeordnet sind. An dem zur Leiterplatte 5 zugewandten
Ende des Absaugrohres 12' ist
ein rechteckiger Körper 14' angeordnet,
der eine schlitzförmige Öffnung 15' aufweist, die
sich in einem am Körper 14' angeordneten,
aus temperaturbeständigen
Silikonkautschuk gebildeten Schiebeelement 13' fortsetzt.
Die Fortsetzung erfolgt derart, daß die Öffnung 15' mittig am Schiebeelement 13' angeordnet
ist.
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Das
Schiebeelement 13' ist
vollständig
an der zur Oberfläche
der Leiterplatte 5 zugewandten Fläche des Körpers 14' angeordnet
und weist eine Vielzahl von parallel zueinander angeordneten, dreieckförmige Nuten 19 auf,
die voneinander durch Erhebungen 18 getrennt sind. Die
Nuten 19 und Erhebungen 18 sind parallel zum Verlauf
der Reihen der Lötstellen 6 der
Leiterplatte 5 angeordnet, so daß beim Aufsetzen der Vorrichtung 22 auf
die Oberfläche
der Leiterplatte 5 jeweils eine Reihe Lötstellen 6 des Arrays
in einer Nut 19 des Schiebeelements 13' liegt.
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Die
sich in das Schiebeelement 13' fortsetzende Öffnung 15' weist eine äußere Abmessung auf,
die im wesentlichen der äußeren Abmessung
einer Seitenlänge
des Schiebeelements 13 entspricht. Jede Nut 19 ist
mit der Öffnung 15' verbunden.
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Wie
bei der Ausführungsform
gemäß 2 wird
bei dem Ausführungsbeispiel
der 3 die Vorrichtung 22' an der Lötvorrichtung 8 in
Richtung der Leiterplatte 5 geschwenkt. Während die
Wandung 10' in
einer Höhe
von wenigen Zehntel Millimetern, beispielsweise 0.5mm, über der
Oberfläche
der Leiterplatte 5 gehalten wird, wird das Schiebeelement 13' mittels der
vertikal verstellbaren Halterung 11' auf die Oberfläche der Leiterplatte 5 derart
aufgesetzt, daß in
jeweils einer Nut 19 eine Reihe Lötstellen 6 des Arrays
liegt.
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Zum
Aufschmelzen des Restlotes wird durch die Bereiche zwischen dem
Schiebeelement 13' und der
Wandung 10' heißes Gas
in Richtung der Leiterplatte 5 geblasen. Aufgrund der Saugwirkung
der Vakuumabsaugeinrichtung wird das heiße Gas durch die seitlichen Öffnungen
der Nuten 19 in die Nuten 19 gesogen, so daß das in
den Nuten 19 befindliche Lot aufgeschmolzen wird. Sodann
wird die Position der Leiterplatte 5 mittels der Mikrometerschrauben 3 oder 3' der bekannten
Vorrichtung 1 derart verschoben, daß es zu einer Relativbewegung
der Vorrichtung 22' zur
Leiterplatte 5 in Pfeilrichtung kommt. Das Schiebeelement 13' wird hierdurch über die
Oberfläche
der Leiterplatte 5 geschoben. Dabei wird das Lot von den
Erhebungen 18 mitgenommen und in Bereiche der Leiterplatte 5 verschoben,
in denen das Lot nur geringfügig
auf der Oberfläche
der Leiterplatte 5 haftet. Von dort wird es durch die Nuten 18 und Öffnungen 15' abgesaugt.
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Eine
weitere Ausgestaltung der Erfindung zeigt die 3b.
Die erfindungsgemäße Vorrichtung 22' weist ein Stempelelement 13' auf, das rechteckförmige Nuten 19 aufweist,
die durch Erhebungen 18' voneinander
getrennt sind. Die in 3b dargestellte Leiterplatte 5 weist
Bereiche 20 zwischen den Lötstellen 6' auf, die von
dem Restlot 21 nicht benetzbar sind. Dies wird durch bereits
bekannte Beschichtungen der Leiterplatte 5 erreicht. Mittels
des Stempelelements 13'' wird das durch
das heiße
Gas aufgeschmolzene Restlot durch Absetzen mittels der Lötvorrichtung 8 von
den Lötstellen 6' in die Bereiche 20 (in
Pfeilrichtung) verdrängt,
von wo es abgesaugt wird.
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Die
Erfindung ist nicht auf die vorgenannten Ausführungsbeispiele begrenzt.