DE19931287A1

DE19931287A1 - Wellen-Lötverfahren und Wellen-Lötvorrichtung

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Publication number: DE19931287A1
Application number: DE19931287A
Authority: DE
Inventors: Atsushi Furumoto; Ataru Ichikawa; Tatsuya Kubo; Misao Tanaka; Mitsuhiro Sugiura; Kenji Arai
Original assignee: Denso Corp
Current assignee: Denso Corp
Priority date: 1998-07-07
Filing date: 1999-07-07
Publication date: 2000-01-13
Also published as: ES2165766A1; ES2165766B2; MY120583A; US6257480B1

Abstract

Bei einem Wellen-Lötverfahren wird ein Substrat mittels einer Betätigungsvorrichtung gehalten und mittels einer Vorwärmvorrichtung vorgewärmt. Die Vorwärmvorrichtung weist ein Abschirmteil auf oder das Substrat wird in Schwingung versetzt, um eine Temperaturverteilung in dem Substrat abzugleichen. Das Substrat wird dann über ein primäres Wellen-Lötbad befördert, während eine Behandlungsfläche des Substrats in einen primären Lotschwall eingetaucht wird, so daß das Lot auf die Behandlungsfläche des Substrats aufgebracht wird. Dann wird das Substrat über ein sekundäres Wellen-Lötbad befördert, während die Behandlungsfläche in einen sekundären Lotschwall eingetaucht wird, so daß das auf das Substrat aufgebrachte Lot geformt wird. Die Beförderungszustände des Substrats sind zwischen Beförderungen über das primäre Wellen-Lötbad und das sekundäre Wellen-Lötbad verschieden.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Wellen-Lötver fahren und eine Wellen-Lötvorrichtung zum Löten von Bautei len elektronischer Schaltungen auf eine Leiterplatte.

Bei einem Wellen- oder Schwall-Lötverfahren im Stand der Technik wird, wie es in Fig. 18 gezeigt ist, eine Lei terplatte (ein Substrat) 5 mittels einer Beförderungsein richtung 94 befördert, um Lot auf eine untere Fläche (Behandlungsfläche) des Substrats 5 aufzubringen. Genauer gesagt wird das Substrat 5 mittels der Beförderungseinrich tung 94 aufeinanderfolgend mit einer festgelegten Geschwin digkeit über eine Vorwärmvorrichtung 7, ein primäres Wel len-(Schwall)-Lötbad 2 und ein sekundäres Wellen-(Schwall)- Lötbad 3 befördert.

Daher wird das Substrat 5 über der Vorwärmvorrichtung 7 erwärmt, so daß eine Temperaturdifferenz zwischen der obe ren Fläche und der unteren Fläche des Substrats 5, welche zu dem Zeitpunkt eines Lötens auftreten wird, verringert wird, um eine Verformung des Substrats 5 zu verhindern. Dann wird das Lot mittels Beförderns des Substrats 5 über das primäre Wellen-Lötbad 2, wobei die Behandlungsfläche des Lötbads 5 in einen primären Lotschwall 21 eingetaucht wird, das heißt, den primären Lotschwall 21 berührt, auf die Behandlungsfläche des Substrats 5 aufgebracht, um Bau teile elektronischer Schaltungen an die Behandlungsfläche zu löten. Danach wird das auf das Substrat 5 aufgebrachte Lot mittels Beförderns des Substrats 5 über das sekundäre Wellen-Lötbad 3, wobei die Behandlungsfläche in einen se kundären Lotschwall 31 eingetaucht wird, geformt.

Hierbei wird, wie es in Fig. 19A gezeigt ist, daß Lot dadurch auf die Behandlungsfläche 51 des Substrats 5 aufge bracht, daß der primäre Lotschwall 21 in dem primären Wel len-Lötbad 2 einer Wellenbewegung unterzogen wird. In einem derartigen Fall, daß ein Raum 57 zwischen Elektrodenan schlüssen der Bauteile 59 elektronischer Schaltungen auf dem Substrat 5 verhältnismäßig groß ist, wie es in Fig. 19A gezeigt ist, wird zugelassen, daß das Lot dadurch Lötaugen 58 erreicht und auf diese aufgebracht wird, daß der primäre Lotschwall 21 einer Wellenbewegung unterzogen wird. Jedoch ist die Höhe einer Welle aufgrund ihrer Abhängigkeit von der Viskosität, der Oberflächenspannung und dergleichen ei nes Lots begrenzt. Als Ergebnis ist in einem derartigen Fall, daß der Raum 57 zwischen den Bauteilen 59 elektroni scher Schaltungen auf dem Substrat 5 klein ist, wie es in Fig. 19B gezeigt ist, das Lot nicht imstande, den Raum 57 zu erreichen. Daher erhöht sich ein Mangel eines fehlerhaf ten Lötens, da das Substrat 5 in jüngster Zeit höchst inte griert wird, das heißt, da die Schaltungsbauteile 59 enger angeordnet werden.

Weiterhin ist es wahrscheinlich, daß die Temperaturver teilung in dem Substrat 5 aufgrund eines Einflusses einer Ungleichmäßigkeit einer Temperatur in der oberen Fläche (einer Wärmeabstrahlfläche) der Vorwärmvorrichtung 7 un gleichmäßig wird. Dies verursacht eine Verformung des Substrats 5 und eine Beschädigung der Bauteile 59 elektro nischer Schaltungen, wenn diese übermäßig erwärmt werden. Die Vorwärmtemperatur ändert sich von Substrat zu Substrat. Der Vorwärmzustand wird lediglich durch die Temperatur be stimmt, was zu einem Hindernis bezüglich eines Abgleichs der Vorwärmtemperatur zwischen den Substraten führt.

Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht demgemäß darin, ein Wellen-Lötverfahren und eine Wellen-Lötvorrich tung zu schaffen, welche zulassen, daß das Lot einen klei nen Raum erreicht, so daß ein fehlerhaftes Löten und eine Verformung eines Lots verringert wird.

Eine weitere Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht darin, ein Wellen-Lötverfahren und eine Wellen-Lötvorrich tung zu schaffen, welche imstande sind, ein Vorwärmen vor einem Löten zu stabilisieren.

Gemäß einem ersten Aspekt der vorliegenden Erfindung sind Beförderungszustände zwischen einem Befördern eines Substrats über ein primäres Wellen-Lötbad und einem Beför dern über ein sekundäres Wellen-Lötbad zueinander unter schiedlich. Vorzugsweise wird das Substrat mit einer hohen Geschwindigkeit über das primäre Wellen-Lötbad und mit ei ner niedrigen Geschwindigkeit über das sekundäre Wellen- Lötbad befördert. Vorzugsweise wird ein Höhenwinkel einer Neigung des Substrats in Aufwärts- und Abwärtsrichtungen bezüglich der Substratbeförderungsrichtung über dem primä ren Wellen-Lötbad kleiner als über dem sekundären Wellen- Lötbad eingestellt. Vorzugsweise wird eine Eintauchtiefe des Lots in den Lotschwall bei dem primären Lotschwall grö ßer als bei dem sekundären Lotschwall eingestellt. Vorzugs weise wird ein Horizontalwinkel einer Neigung des Substrats in der Horizontalrichtung bezüglich der Beförderungsrich tung über dem primären Wellen-Lötbad kleiner als über dem sekundären Wellen-Lötbad eingestellt.

Gemäß einem weiteren Aspekt der vorliegenden Erfindung wird ein Abschirmteil derart um eine Wärmeabstrahlfläche einer Vorwärmvorrichtung vorgesehen, daß es höher als die Wärmeabstrahlfläche ist, wird ein Substrat, das mit Bautei len elektronischer Schaltungen bestückt ist, über der Wär meabstrahlfläche der Vorwärmvorrichtung angeordnet, und wird das Substrat nach einem Halten der Position des Substrats für eine vorbestimmte Zeitdauer in den Lotschwall eingetaucht oder berührt diesen. Das Abschirmteil um die Vorwärmvorrichtung hemmt die Wärmeabstrahlfläche der Vor wärmvorrichtung vor einem Abkühlen, so daß ein Verringern der Oberflächentemperatur innerhalb der Wärmeabstrahlfläche der Vorwärmvorrichtung gehemmt wird, um das Substrat wirk sam auf eine gleichmäßige Temperaturverteilung in dem Substrat zu erwärmen. Alternativ kann das Substrat über der Wärmeabstrahlfläche der Vorwärmvorrichtung in Schwingung versetzt werden, um die Temperaturverteilung in dem Substrat ohne Verwendung des Abschirmteils abzugleichen.

Die vorliegende Erfindung wird nachstehend anhand von Ausführungsbeispielen unter Bezugnahme auf die Zeichnung näher erläutert.

Es zeigt:

Fig. 1 eine perspektivische Ansicht einer Wel len- bzw. Schwall- bzw. Strahl-Lötvor richtung gemäß einem ersten Ausführungs beispiel der vorliegenden Erfindung;

Fig. 2 eine schematische Ansicht der Wellen-Löt vorrichtung gemäß dem ersten Ausführungs beispiel der vorliegenden Erfindung;

Fig. 3 eine schematische Draufsicht einer Funk tionsweise eines Greifers einer in dem ersten Ausführungsbeispiel der vorliegen den Erfindung verwendeten Betätigungsvor richtung;

Fig. 4 eine schematische Ansicht einer Bewegung eines Lots in einen Raum zwischen Bautei len elektronischer Schaltungen auf einem Substrat in dem ersten Ausführungsbei spiel der vorliegenden Erfindung;

Fig. 5 eine schematische Ansicht eines primären Wellen-Lötvorgangs gemäß einem zweiten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Er findung;

Fig. 6 eine schematische Ansicht einer Bewegung eines Lots in einen Raum zwischen Bautei len elektronischer Schaltungen auf einem Substrat in dem zweiten Ausführungsbei spiel der vorliegenden Erfindung;

Fig. 7 eine schematische Ansicht eines Wellen- Lötvorgangs gemäß einem dritten Ausfüh rungsbeispiel der vorliegenden Erfindung;

Fig. 8 eine schematische Ansicht eines Horizon talwinkels in dem dritten Ausführungsbei spiel der vorliegenden Erfindung,

Fig. 9A und 9B schematische Ansichten einer Eintauch tiefe eines Lots in einem derartigen Fall, daß ein Substrat in dem dritten Ausführungsbeispiel eine Krümmung auf weist;

Fig. 10A und 10B Graphen von Ergebnissen einer Messung ei ner Trennhöhe (Höhe eines Rückzugspunkt) von Lot in derartigen Fällen, daß ein Lö ten unter verschiedenen Zuständen bewirkt wird;

Fig. 11 eine schematische Draufsicht eines Wel len-Lötvorgangs gemäß einem fünften Aus führungsbeispiel der vorliegenden Erfin dung;

Fig. 12 eine perspektivische Ansicht einer Wel len-Lötvorrichtung gemäß einem sechsten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Er findung;

Fig. 13 eine vertikale Schnittansicht eines Spannmechanismus einer in dem sechsten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Er findung verwendeten Betätigungsvorrich tung;

Fig. 14A und 14B eine Draufsicht bzw. eine Schnittansicht einer in dem sechsten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung verwendeten Vorwärmvorrichtung;

Fig. 15A und 15B eine Draufsicht bzw. einen Graph der Vor wärmvorrichtung bzw. ihrer Temperaturver teilung in dem sechsten Ausführungsbei spiel der vorliegenden Erfindung;

Fig. 16A und 16B eine Draufsicht bzw. eine Seitenansicht einer Bewegung eines Substrats über einer Vorwärmvorrichtung in einem siebten Aus führungsbeispiel der vorliegenden Erfin dung;

Fig. 17A und 17B eine Draufsicht bzw. einen Graph der Vor wärmvorrichtung bzw. ihrer Temperaturver teilung in dem siebten Ausführungsbei spiel der vorliegenden Erfindung;

Fig. 18 eine perspektivische Ansicht einer Wel len-Lötvorrichtung im Stand der Technik; und

Fig. 19A und 19B schematische Seitenansichten eines primä ren Lötvorgangs in derartigen Fällen, daß ein Raum zwischen Bauteilen elektroni scher Schaltungen auf einem Substrat ver hältnismäßig groß bzw. verhältnismäßig klein ist.

Die vorliegende Erfindung wird hier im weiteren Verlauf detaillierter unter Bezugnahme auf verschiedene Ausfüh rungsbeispiele beschrieben, wobei durchgängig durch diese die gleichen Bezugszeichen die gleichen oder ähnliche Teile einer Vorrichtung beschreiben.

Nachstehend erfolgt die Beschreibung eines ersten Aus führungsbeispiels der vorliegenden Erfindung.

Eine mit dem Bezugszeichen 1 in Fig. 1 bezeichnete Wel len-Lötvorrichtung weist ein primäres Wellen-Lötbad 2 zum Aufbringen eines Lots auf eine untere Fläche bzw. Behand lungsfläche 51 einer Leiterplatte bzw. eines Substrats 5 und ein sekundäres Wellen-Lötbad 3 zum Formen des auf das Substrat 5 aufgebrachten Lots auf. Die Wellen-Lötvorrich tung 1 weist weiterhin eine Vorwärmvorrichtung (nicht ge zeigt) und eine Betätigungsvorrichtung 4 auf, welche das Substrat 5 über die Vorwärmvorrichtung, das primäre Wellen- Lötbad 2 und das sekundäre Wellen-Lötbad 3 befördert, wäh rend die Behandlungsfläche 51 in einen primären Lotschwall 21 und einen sekundären Lotschwall 31 eingetaucht wird.

Das primäre Wellen-Lötbad 2 und das sekundäre Wellen- Lötbad 3 weisen, wie es in Fig. 2 gezeigt ist, Bäder 20 bzw. 30 zum Aufbewahren von Loten, Erwärmungseinrichtungen 25 bzw. 35 zum Schmelzen der sich darin befindenden Lote, Düsen 22 und 32 zum Spritzen des Lots in die Aufwärtsrich tung, Spritzpumpen 23 bzw. 33 und Spritzmotoren 24 bzw. 34 auf. Die Düse 22 des primären Wellen-Lötbads 2 ist derart geformt, daß sie den primären Lotschwall 21 einer starken Wellenbewegung unterzieht, so daß die Welle des Lots auch schmale Räume auf der Behandlungsfläche 51 des Substrats 5 erreichen kann. Im Gegensatz dazu ist die Düse 32 des se kundären Wellen-Lötbads 3 derart geformt, daß sie den se kundären Lotschwall 31 einer geringeren Wellenbewegung un terzieht.

Weiterhin ist die Betätigungsvorrichtung 4 ein Roboter, der einen Greifer 41 und einen Spannmechanismus 42 auf weist. Der Spannmechanismus 42 weist Spannfutter 42a und 42b zum Einspannen des Substrats 5 auf. Die Betätigungsvor richtung 4 ist, wie es in Fig. 3 gezeigt ist, derart aufge baut, daß ihr Greifer 41 in der Horizontalrichtung drehbar und in den Vorwärts-, Rückwärts-, Linkswärts-, Rechts wärts-, Aufwärts- und Abwärtsrichtungen beweglich ist.

Hierbei bezeichnet in Fig. 2 das Bezugszeichen 49 eine Steuereinrichtung, welche Betriebsanweisungssignale für die Betätigungsvorrichtung 4 erzeugt. Weiterhin bezeichnet in den Fig. 1 bis 3 das Bezugszeichen 40 einen Betätigungs vorrichtungskörper, bezeichnen die Bezugszeichen 43 und 44 obere bzw. untere Antriebswellen und bezeichnet das Bezugs zeichen 45 einen Arm.

Das Löten wird auf die folgende Weise unter Verwendung der vorhergehenden Wellen-Lötvorrichtung 1 bewirkt.

Das heißt, das Substrat 5 wird mittels des Spannfutters 42a oder 42b, das auf dem Greifer 41 der Betätigungsvor richtung 4 vorgesehen ist, eingespannt und über die Vor wärmvorrichtung bewegt. Nach dem Vorwärmen mittels der Vor wärmvorrichtung wird es über das primäre Wellen-Lötband 2 befördert, wobei die Behandlungsfläche 51 des Substrats 5 in den primären Lotschwall 21 eingetaucht wird, das heißt, mit der Welle des Lotschwalls 21 in Berührung kommt. Die Beförderungsgeschwindigkeit über dem primären Lötbad 2 be findet sich insbesondere in einem derartigen Fall, daß die Substratbeförderungsgeschwindigkeit über dem primären Wel len-Lötbad 2 viel höher als diejenige über dem sekundären Wellen-Lötbad 3 ist, vorzugsweise zwischen 10 bis 15 Metern pro Minute. Es ist natürlich möglich, das Substrat mit ei ner niedrigeren Geschwindigkeit als 10 m/min zu befördern, während zugelassen wird, daß das Lot den Raum auf der Be handlungsfläche 51 erreicht. Daher wird das Lot auf die Be handlungsfläche 51 des Substrats 5 aufgebracht bzw. haftet an dieser.

Hierbei werden die Spannfutter 42a und 42b des Greifers 41 wahlweise abhängig von der Beförderungsrichtung des Substrats 5 verwendet. Das heißt, lediglich ein Spannfutter 42a oder 42b, welches sich an den Vorder- und Rückseiten bezüglich der Beförderungsrichtung befindet, wird verwen det.

Deshalb wird, wie es unter Bezugnahme auf ein zweites Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung beschrieben wird, die Art eines Greifens in einem derartigen Fall geän dert, daß die Behandlungsfläche 51 des Substrats 5 aus un terschiedlichen Richtungen in den primären Lotschwall 21 eingetaucht wird. Zum Beispiel wird das Substrat 5 zu dem Zeitpunkt des ersten Eintauchens und des zweiten Eintau chens mittels des Spannfutters 42b eingespannt und nach ei nem Ändern der Richtung des Substrats 5 um einen Winkel von 90° mittels des Spannfutters 42a eingespannt.

Als nächstes wird das Substrat 5 zu dem sekundären Wel len-Lötbad 3 befördert. Das auf die Behandlungsfläche 51 aufgebrachte Lot wird verfestigt. Dann wird das Substrat 5 über das sekundäre Wellen-Lötbad 3 befördert, wobei seine Behandlungsfläche 51 in den sekundären Lotschwall 31 einge taucht wird. Die Beförderungsgeschwindigkeit beträgt vor zugsweise ungefähr mehrere Meter pro Minute, zum Beispiel 1,4 m/min. Daher wird das einmal auf der Behandlungsfläche 51 verfestigte Lot von dem sekundären Lotschwall 31 ge schmolzen und wird es durch langsames Anheben des Substrats 5 aus dem sekundären Lotschwall 31 geformt. Das heißt, daß übermäßig in dem primären Wellen-Lötbad 2 auf die Behand lungsfläche 51 aufgebrachte Lot wird in dem sekundären Wel len-Lötvorgang beseitigt. Die Beförderungsgeschwindigkeit des Substrats 5 ist über dem primären Wellen-Lötbad 2 und dem sekundären wellen-Lötbad 3 verschieden. Genauer gesagt wird für ein gutes Formen eines Lots das Substrat 5 über dem sekundären Wellen-Lötbad 3 mit einer niedrigeren Ge schwindigkeit als derjenigen eines Beförderns über dem pri mären Wellen-Lötbad 3 befördert.

Dieses Beförderungsmuster wird auf der Grundlage der Viskosität eines Lots, der Form oder Abmessung eines Substrats 5 und dergleichen bestimmt. Die Betätigungsvor richtung 4 wird durch Übertragen des Betriebsanweisungs signals von der Steuereinrichtung 49 angesteuert.

Bei dem Wellen-Lötvorgang gemäß dem vorliegenden Aus führungsbeispiel wird das Substrat 5 mit einer verhältnis mäßig hohen Geschwindigkeit über das primäre Wellen-Lötbad 2 befördert (Pfeil A in Fig. 4). Daher wird, wie es in Fig. 4 gezeigt ist, die Trägheitskraft (Pfeil B in Fig. 4) des auf das Substrat 5 aufzubringenden Lots 6 erhöht, und das Lot 6 dringt in einen schmalen Raum 57 ein, der zwischen Schaltungsbauteilen 59 vorgesehen ist. Daher wird das Lot 6 auf in dem Raum 57 vorhandene Lötaugen 58 der Schaltungs bauteile 59 aufgebracht. Deshalb tritt auch dann kein un vollständiges Löten auf dem Substrat 5 auf, wenn Schal tungsbauteile 59 sehr dicht auf dem Substrat 5 angeordnet sind.

Im Gegensatz dazu wird das Substrat 5 mit einer niedri geren Geschwindigkeit als der Beförderungsgeschwindigkeit über dem primären Wellen-Lötbad 2 über das sekundäre Wel len-Lötbad 3 befördert. Als Ergebnis kann das Lot 6 sicher geformt werden, da es weniger wahrscheinlich ist, daß sich das auf das Substrat 5 aufgebrachte unverfestigte Lot ver formt. Weiterhin ist es aus diesem Grund weniger wahr scheinlich, daß eine fehlerhafte Überbrückung auftritt.

Weiterhin kann, da die Betätigungsvorrichtung 4 im stande ist, ihr Betriebsmuster frei zu ändern, der Vorgang auch dann angepaßt werden, wenn sich die Viskosität des Lots 6, die Form des Substrats 5 und dergleichen ändern, so daß ein zweckmäßiges Löten bewirkt werden kann.

Nachstehend erfolgt die Beschreibung eines zweiten Aus führungsbeispiels der vorliegenden Erfindung.

Gemäß diesem Ausführungsbeispiel wird, wie es in Fig. 5 gezeigt ist, die Behandlungsfläche 51 des Substrats 5 aus vier verschiedenen Richtungen auf der im wesentlichen glei chen horizontalen Ebene in den primären Lotschwall 21 ein getaucht.

Das heißt, das Substrat 5 wird befördert (Pfeil D in Fig. 5), um in den primären Lotschwall 21 eingetaucht zu werden, während sein vorderseitiges Ende 52 die Spitze bil det. Als nächstes wird das Substrat 5 in eine Richtung (Pfeil E in Fig. 5) befördert, die zu derjenigen des ersten Eintauchens entgegengesetzt ist, und in den primären Lot schwall 21 eingetaucht, während sein rückseitiges Ende 53 ohne Drehen die Spitze bildet.

Dann wird das Substrat 5 durch Drehen des Greifers 41 der Betätigungsvorrichtung 4 um 90° gedreht (Pfeil F in Fig. 5). Das Substrat 5 wird befördert (Pfeil G in Fig. 5), um in den primären Lotschwall 21 eingetaucht zu werden, während sein linksseitiges Ende 54 die Spitze bildet. Dann wird das Substrat 5 in eine Richtung (Pfeil H in Fig. 5) befördert, die zu derjenigen des dritten Eintauchens entge gengesetzt ist, und in den primären Lotschwall eingetaucht, während sein rechtsseitiges Ende 55 ohne Drehen die Spitze bildet.

Daher dringt, wie es in Fig. 6 gezeigt ist, das Lot 6 wirksam in die schmalen Räume 57 ein, die in verschiedenen Richtungen zwischen den mehreren Schaltungsbauteilen 59 auf dem Substrat 5 ausgebildet sind. Als Ergebnis wird das Lot 6 auf die in den Räumen 57 vorhandenen Lötaugen 58 aufge bracht. Deshalb können die Mängel eines Nichtlötens auf dem Substrat 5, auf welchem die Schaltungsbauteile 59 in einer hohen Dichte angeordnet sind, weiter verringert werden. Weiterhin kann, da die Betätigungsvorrichtung 4 ein Roboter ist, das Substrat 5 aus den vier verschiedenen Richtungen in den primären Lotschwall 21 eingetaucht werden, wie es zuvor beschrieben worden ist.

Weiterhin wird durch Unterscheiden der Beförderungsge schwindigkeiten über dem ersten Wellen-Lötbad 2 und dem zweite Wellen-Lötbad 3 die gleiche Vorgehensweise und der gleiche Vorteil des ersten Ausführungsbeispiels der vorlie genden Erfindung auf die gleiche Weise wie in dem ersten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung vorgesehen.

Nachstehend erfolgt die Beschreibung eines dritten Aus führungsbeispiel der vorliegenden Erfindung.

Bei diesem Ausführungsbeispiel werden die Beförderungs zustände zwischen dem Befördern des Substrats 5 über das primäre Wellen-Lötbad 2 und das sekundäre Wellen-Lötbad 6 geändert. Der zu ändernde Beförderungszustand beinhaltet nicht nur die Beförderungsgeschwindigkeit sondern ebenso einen Höhenwinkel α in der Aufwärts- und Abwärtsrichtung bezüglich der Beförderungsrichtung auf der horizontalen Ebene, eine Tiefe D eines Eintauchens in den Lotschwall und einen Horizontalwinkel β in der Horizontalrichtung bezüg lich der Beförderungsrichtung.

Das heißt, wie es in Fig. 7 gezeigt ist, der Höhenwin kel α in der Aufwärts- und Abwärtsrichtung bezüglich der Beförderungsrichtung (von links nach rechts in Fig. 7) be zeichnet einen Winkel, der durch Neigen des Substrats 5 be züglich der Horizontalebene senkrecht zu der Vertikalrich tung ausgebildet wird. Die Tiefe D eines Eintauchens in den Lotschwall 21 oder 31 bezeichnet eine Tiefe einer Lotfluid oberfläche 211 oder 311 des Lotschwalls 21 oder 31 zu der Behandlungsfläche 51 des Substrats 5 zu dem Zeitpunkt eines Eintauchens des Substrats 5. Weiterhin bezeichnet, wie es in Fig. 8 gezeigt ist, der Horizontalwinkel β auf der Hori zontalebene bezüglich der Beförderungsrichtung einen Hori zontalwinkel, der auf der Horizontalebene durch das seit liche Ende 52 des Substrats 5 bezüglich seiner Beförde rungsrichtung M ausgebildet wird.

Bei diesem Ausführungsbeispiel wird der Höhenwinkel α des Substrats 5 zu dem Zeitpunkt eines Beförderns über das primäre Wellen-Lötbad 2 derart eingestellt, daß er kleiner als derjenige des Substrats 5 zu dem Zeitpunkt eines Beför derns über das sekundäre Wellen-Lötbad 3 ist. Durch Erhöhen der Trennhöhe (Höhe eines Rückzugspunkts) H bei dem sekun dären Wellen-Lötvorgang kann das bei dem primären Wellen- Lötvorgang übermäßig aufgebrachte Lot verringert werden. Daher kann ein überbrücken zwischen dem übermäßig aufge brachten Lot beseitigt werden, was zu einem guten Formen eines Lots führt.

Weiterhin wird die Tiefe D eines Eintauchens des Substrats 5 in das primäre Wellen-Lötbad 2 derart einge stellt, daß sie größer als diejenige des Substrats 5 zu dem Zeitpunkt eines Beförderns über das sekundäre Wellen-Lötbad 3 ist. Dies ist so, da zugelassen wird, daß das Lot tief in einen Raum eindringt, wenn sich die Eintauchtiefe D erhöht. Bei dem sekundären Wellen-Lötvorgang wird die Eintauchtiefe D verringert, um das Lotfluid in dem sekundären Wellen-Löt bad 2 nicht zu stören, um dadurch die Trennhöhe H zu erhö hen.

Weiterhin wird der Horizontalwinkel β eines Beförderns des Substrats 5 über das primäre Wellen-Lötbad 2 derart eingestellt, daß er kleiner als derjenige eines Beförderns des Substrats 5 über das sekundäre Wellen-Lötbad 3 ist.

Dieser erhöhte Horizontalwinkel β läßt zu, daß das übermäßig aufgebrachte Lot von dem Substrat 5 abgetrennt wird, denn das Substrat 5 aus dem sekundären Wellen-Lötbad 3 an gehoben wird, insbesondere, wenn das Substrat 5 mit dem Hö henwinkel α befördert wird.

Jeder Beförderungszustand wird derart bestimmt, daß ei ne Fläche eines Nichtaufbringens des Lots 6 auf das Substrat 5 soweit wie möglich über dem primären Wellen-Löt bad 2 auf ein Minimum verringert wird und daß eine Trenn höhe H (Fig. 7) des Lots 6 bezüglich des Substrats 5 über dem sekundären Wellen-Lötbad 3 soweit wie möglich auf ein Minimum verringert wird.

In der Praxis muß der Beförderungszustand, welcher die Fläche eines Nichtaufbringens bewirkt, tatsächlich durch Behandeln eines Teststücksubstrats unter Verwendung ledig lich des primären Wellen-Lötbads 2 bestimmt werden. Weiter hin muß der Beförderungszustand, welcher die Trennhöhe H auf ein Minimum verringert, tatsächlich durch Behandeln des Teststücksubstrats mittels des sekundären Wellen-Lötbads 3 nach Behandeln des Teststücksubstrats mittels des primären Wellen-Lötbads 2 unter dem herkömmlichen Beförderungszu stand bestimmt werden.

Hier wird bezüglich der Eintauchtiefe D des Substrats 5 diese derart gesteuert, daß die Tiefe D, um welche das Substrat 5 in das Lotfluid 21 oder 31 eingetaucht wird, auch dann konstant aufrechterhalten wird, wenn das Substrat 5 eine Krümmung aufweist, wie es in den Fig. 9A und 9B gezeigt ist.

Bei dem vorliegenden Ausführungsbeispiel kann in dem primären Wellen-Lötbad 2 das Lot leicht in die schmalen Räume eindringen und kann das Löten in dem sekundären Wel len-Lötbad 3 einfach durchgeführt werden, ohne eine Verfor mung des auf das Substrat 5 aufgebrachten Lots zu verursa hen. Als Ergebnis sind die Mängel des unvollständigen Lö tens verringert und kann das Wellen-Lötverfahren vorgesehen werden, welches frei von einer Lotverformung ist.

Fig. 10H zeigt die gemessene Trennhöhe H des Lots 6 be züglich des Substrats 5, wenn das Löten unter dem Zustand des dritten Ausführungsbeispiels der vorliegenden Erfindung bewirkt wird. Das heißt, das Löten wurde in dem sekundären Wellen-Lötbad 3 durch Steuern der Beförderungsgeschwindig keit des Substrats 5, daß diese 1,4 m/min beträgt, des Hö henwinkels α in der Aufwärts- und Abwärtsrichtung bezüglich der Beförderungsrichtung, daß dieser 5° beträgt, der Tiefe D eines Eintauchens in den Lotschwall, daß diese 0,8 mm be trägt, und des Horizontalwinkels β in der Horizontalrich tung bezüglich der Beförderungsrichtung, daß dieser 0° be trägt, bewirkt.

Zum Zweck eines Vergleichs wurde, wie es in Fig. 10B gezeigt ist, die Trennhöhe H des Lots ebenso unter dem Be förderungszustand gemessen, der von demjenigen in dem vor liegenden Ausführungsbeispiel verschieden ist. Das heißt, die Beförderungsgeschwindigkeit des Substrats über das se kundäre Wellen-Lötbad beträgt 1,8 m/min, der Höhenwinkel beträgt 5° und die Eintauchtiefe D wird nicht gesteuert.

Wie es sich aus diesen Figuren versteht, ändert sich die Trennhöhe H des Lots weniger unter dem Zustand des vor liegenden Ausführungsbeispiels (Fig. 10A), während sich die Trennhöhe H des Lots stark ändert (Fig. 10B).

Die Schraffierung in Fig. 10B stellt einen Kurzschluß zwischen Elektrodenanschlüssen der Schaltungsbauteile auf dem Substrat dar. Das heißt, es versteht sich, daß das Kurzschließen zwischen den Anschlüssen in demjenigen Fall auftrat, daß die Trennhöhe H ungefähr 2,5 mm oder mehr be trug. Es versteht sich aus den vorherigen Ausführungen, daß das vorliegende Ausführungsbeispiel beim Verhindern eines Auftretens des Kurzschließens zwischen Anschlüssen wirksam ist, welches durch eine große Trennhöhe des Lots verursacht wird.

Nachstehend erfolgt die Beschreibung eines vierten Aus führungsbeispiels der vorliegenden Erfindung.

Bei diesem Ausführungsbeispiel wird das Substrat 5 über das primäre Wellen-Lötbad 2 befördert, während es in Schwingung versetzt wird. Das heißt, der Greifer 41 der Be tätigungsvorrichtung 4, der das Substrat 5 hält, wird le diglich dann Zoll um Zoll in Schwingung versetzt, wenn die Behandlungsfläche des Substrats 5 über dem primären Wellen- Lötbad 2 in den primären Lotschwall 21 eingetaucht wird. Daher wird zugelassen, daß das Lot 6 in die schmalen Räume 57 auf der Behandlungsfläche 51 des Substrats 5 eindringt. Die gleichen oder ähnliche Beförderungszustände wie in den vorhergehenden Ausführungsbeispielen können ebenso bei die sem Ausführungsbeispiel angewendet werden.

Nachstehend erfolgt die Beschreibung eines fünften Bei spiels der vorliegenden Erfindung.

Bei diesem Ausführungsbeispiel wird, wie es in Fig. 11 gezeigt ist, das Substrat 5 durch einmaliges Umkehren wei ter über das primäre wellen-Lötbad 2 befördert, nachdem es einmal über das primäre Wellen-Lötbad 2 befördert worden ist. Das heißt, das Substrat 5 wird über das primäre Wel len-Lötbad 2 befördert, bis sich das Substrat 5 aus dem primären Wellen-Lötbad 2 zu der Position bewegt, die in Fig. 11 mit dem Bezugszeichen 50 bezeichnet ist, während es in den primären Lotschwall 21 eingetaucht wird. Als näch stes wird das Substrat 5 zurückbefördert, bis sich das Substrat 5 aus dem Wellen-Lötbad 2 zu der Position bewegt, die in Fig. 11 mit dem Bezugszeichen 500 bezeichnet ist, während es in den primären Lotschwall 21 eingetaucht wird. Danach wird damit fortgeschritten, daß das Substrat 5 zu dem sekundären Wellen-Lötbad 3 befördert wird, während es über dem primären Wellen-Lötbad 2 in den primären Lot schwall 21 eingetaucht wird. Daher kann das Substrat 5 un ter dem Zustand, daß das nicht aufgebrachte Teil des Lots minimiert ist, zu dem sekundären Wellen-Lötbad 3 befördert werden.

Hierbei kann, wenn es notwendig ist, der vorhergehende Vorgang zweimal oder mehrmals wiederholt werden, so daß das Substrat 5 zweimal oder mehrmals über das primäre Wellen- Lötbad 2 befördert werden kann. Weiterhin können ebenso die gleichen oder ähnliche Beförderungszustände wie in den vor hergehenden Ausführungsbeispielen in diesem Ausführungsbei spiel angewendet werden.

Nachstehend erfolgt die Beschreibung eines sechsten Ausführungsbeispiels der vorliegenden Erfindung.

Wie es in Fig. 12 gezeigt ist, weist bei diesem Ausfüh rungsbeispiel die Betätigungsvorrichtung 4 den Arm 45 auf und ist der Spannmechanismus 42 an dem freien oberen Ende des Arms 45 derart vorgesehen, daß der Spannmechanismus 42 imstande ist, das Substrat 5 einzuspannen. Der Arm 45 be fördert den Spannmechanismus 42 mittels einer Dreh-, Aus zieh/Einzieh- und ähnlichen Bewegung durch Gelenke und der gleichen zu einer erwünschten Position in einer erwünschten Richtung. Dieser Arm 45 wirkt als ein Beförderungsmechanis mus für den Spannmechanismus 42 für das Substrat 5.

Eine Vorwärmvorrichtung 7 ist zusätzlich zu dem primä ren Wellen-Lötbad 2 und dem sekundären Wellen-Lötbad 3 auf dem Boden um die Betätigungsvorrichtung 4 vorgesehen. Ge schmolzenes Lot 6 wird in sowohl dem primären Wellen-Lötbad 2 als auch dem sekundären Wellen-Lötbad 3 in eine Aufwärts richtung gespritzt.

Der Spannmechanismus 42, der an dem oberen Ende des Arms 45 vorgesehen ist, ist in Fig. 13 gezeigt. Der Spann mechanismus 42 weist einen ersten Ansatz 417 und einen zweiten Ansatz 426 auf, welche von einem als eine Spannbe tätigungsvorrichtung wirkenden Motor 412 derart angetrieben werden, daß sie sich einander annähern und voneinander ent fernen. Daher wird das Substrat 5 durch Annähern der An sätze 417 und 426 gehalten und durch Entfernen der Ansätzen 417 und 426 gelöst. Das heißt, der erste Ansatz 417 hält eine seitliche Kante der rechteckigen Form des Substrats 5 und der zweite Ansatz 426 hält eine andere seitliche Kante, welche zu der von dem ersten Ansatz 417 gehaltenen seitli che Kante entgegengesetzt ist.

Genauer gesagt ist ein Hauptrahmen 410 an dem Arm 45 angebracht. Der Hauptrahmen 410 weist Parallelplattenteile 410a und 410b auf, mittels welchen ein Rahmen 411 für den ersten Ansatz 417 gleitbar gehalten wird. Der Motor 412 zum Öffnen und Schließen der Spannansätze 417 und 426 ist für den ersten Ansatz 417 an dem Rahmen 411 befestigt. Eine Vorschubspindel 413 ist an der Abtriebswelle des Motors 412 befestigt und die Vorschubspindel 413 ist in ein in dem Hauptraum 410 ausgebildetes Gewindeloch 414 gewindegepaßt. Der Rahmen 411 für den ersten Ansatz 417 ist in einer Rich tung Y1 in der Figur durch eine Vorwärtsdrehung der Ab triebswelle des Motors 412 beweglich, während er in eine Richtung Y2 in der Figur durch eine Rückwärtsdrehung der Abtriebswelle des Motors 412 beweglich ist. Ein Wechsel strom-Servomotor kann als der Motor 412 verwendet werden. Der Rahmen 411 weist eine Führungsschiene 415 auf und der Hauptrahmen 410 weist einen Führungsschlitten 416 auf. Da her ist der Rahmen 411 beweglich, während er von der Füh rungsschiene 415 und dem Führungsschlitten 416 geführt wird.

Der erste Ansatz 417 wird abnehmbar an dem Ende des Rahmens 411 gehalten. Genauer gesagt ist ein Führungsstift 418 auf dem ersten Ansatz 417 vorgesehen und ist der Füh rungsstift 418 in ein auf dem unteren Ende des Rahmens 411 ausgebildetes Führungsloch 419 gepaßt. Ein Mitnehmer 420 wird durch eine Welle 421 an dem unteren Ende des Rahmens 411 drehbar gehalten und durch eine Feder 422 in die Rich tung Z1 in der Figur vorgespannt. Der erste Ansatz 417 wird solange daran gehemmt, außer Eingriff von dem Rahmen 411 zu kommen, wie ein Ansatz 420a des Mitnehmers 420 in eine auf einer seitlichen Fläche des ersten Ansatzes 417 ausgebil dete Vertiefung 423 gepaßt ist.

Ein Rahmen 424 ist zwischen den Parallelplattenteilen 410a und 410b des Hauptrahmens 410 vorgesehen. Der Rahmen 424 wird durch eine die Parallelplattenteile 410a und 410b überbrückende Welle 425 in der Horizontalrichtung beweglich gehalten. Der zweite Ansatz 426 wird abnehmbar an dem unte ren Ende des Rahmens 424 gehalten. Genauer gesagt ist ein Führungsstift 427 auf dem zweiten Ansatz 426 vorgesehen und ist der Führungsstift 427 in ein auf dem unteren Ende des Rahmens 424 ausgebildetes Führungsloch 428 gepaßt. Ein Mit nehmer 429 wird durch eine Welle 430 an dem Ende des Rah mens 424 drehbar gehalten und durch eine Feder 431 in die Richtung Z2 in der Figur vorgespannt. Der zweite Ansatz 426 wird solange daran gehemmt, außer Eingriff von dem Rahmen 424 zu kommen, wie ein Ansatz 429a des Mitnehmers 429 in eine auf der seitlichen Fläche des zweiten Ansatzes 426 ausgebildete Vertiefung 432 gepaßt ist.

Weiterhin ist eine Feder 433 zwischen dem Parallelplat tenteil 410b und dem Rahmen 424 zwischen den Parallelplat tenteilen 410a und 410b des Hauptrahmens 410 angeordnet. Der Rahmen 424 wird durch die Feder 433 in die Richtung W1 in der Figur vorgespannt.

Der erste Ansatz 417 ist im Querschnitt in einer L-Form ausgebildet und ist an seinem freien Ende mit einer Vertie fung 434 ausgebildet. Auf ähnliche Weise ist der zweite An satz 426 im Querschnitt in einer L-Form ausgebildet und ist an seinem freien Ende mit einer Vertiefung 435 ausgebildet, die der Vertiefung 434 des ersten Ansatzes 417 gegenüber liegt. Daher sind der erste Ansatz 417 und der zweite An satz 426 derart aufgebaut, daß sie imstande sind, das Substrat 5 zwischen den Vertiefungen 434 und 435 beidseitig zu umfassen.

Ein Raum 436 ist zwischen dem Rahmen 424 und dem Paral lelplattenteil 410a des Hauptrahmens 411 unter dem Zustand vorgesehen, daß das Substrat 5 zwischen der Vertiefung 434 des ersten Ansatzes 417 und der Vertiefung 435 des zweiten Ansatzes 426 beidseitig umfaßt wird. Ein L-förmiges Befe stigungsteil 437 ist an der oberen Fläche des Rahmens 424 befestigt und ein Abstandssensor 438 ist an dem Befesti gungsteil 437 angebracht. Der Abstandssensor 438 mißt einen Abstand L von dem Sensor 438 zu dem Parallelplattenteil 410b des Hauptrahmens 410. Dieser Abstand L entspricht ei nem Abstand des Raums 436. Daher führt dies zu einer Mes sung des Raums 436, welcher vorgesehen ist, wenn das Substrat 5 von den Ansätzen 417 und 426 beidseitig umfaßt wird. In diesem Fall wird der gemessene Abstand L kleiner als ein vorbestimmter Wert (Schwellwert), da der Raum 436 aufgeweitet wird, wenn ein Fremdobjekt zwischen die Vertie fungen 434 und 435 der Ansätze 417 und 426 geklemmt wird. Wenn dieses Klemmen des Fremdobjekts erfaßt wird, wird der Betrieb gestoppt und wird ein Alarm ausgegeben.

Wie es in den Fig. 14A und 14B gezeigt ist, verwen det die Vorwärmvorrichtung 7 eine im fernen Infrarotbereich arbeitende Plattenwärmvorrichtung. Die Vorwärmvorrichtung 7 weist eine Wärmeabstrahlfläche 7a auf ihrer Oberseite auf. Die Vorwärmvorrichtung 7 ist derart bemessen, daß sie 300 mm × 400 mm in Längs- und Seitenrichtungen aufweist. Die im fernen Infrarotbereich arbeitende Plattenwärmvorrichtung (Vorwärmvorrichtung) 7 weist einen Stapel von drei Schich ten auf, welche eine Trägerplatte 71 am Boden, einen Draht 72 zum elektrischen Erwärmen und eine Wärmeverteilerplatte 73 aufweisen. Die Trägerplatte 71 ist als ein Rechteck ge formt und weist eine vorbestimmte Dicke auf. Die Wärmever teilerplatte 73 bedeckt die gesamte Trägerplatte 71 ein schließlich des Drahts 72 zum elektrischen Erwärmen.

Wie es in Fig. 15a gezeigt ist, dehnt sich der Draht 72 zum elektrischen Erwärmen mäanderförmig auf der oberen Flä che der Trägerplatte 71 aus. Diese Vorwärmvorrichtung 7 strahlt Strahlen im fernen infraroten Bereich von der Ober fläche der Wärmeverteilerplatte ab, wenn der Draht 72 zum elektrischen Erwärmen mit Energie versorgt wird. Hierbei wird, wie es in Fig. 15B gezeigt ist, die Temperaturvertei lung aufgrund des mäanderförmig in der Oberfläche der Vor wärmvorrichtung 7 angeordneten Drahts 72 zum elektrischen Erwärmen ungleichmäßig oder unregelmäßig. Das heißt, die Temperatur T ist dort hoch, wo der Draht 72 zum elektri schen Erwärmen vorgesehen ist (P1 bis P6), während sie dort niedrig ist, wo der Draht 72 zum elektrischen Erwärmen nicht vorgesehen ist.

Bei diesem Ausführungsbeispiel erhebt sich, wie es in den Fig. 14A und 14B gezeigt ist, eine Abschirmplatte 74 als ein Abschirmteil derart nach oben, daß sie alle vier Seiten der in einer rechteckigen Platte geformten Vorwärm vorrichtung 7 umgibt. Die Abschirmplatte 74 erhebt sich hö her als die Wärmeabstrahlfläche 7a der Vorwärmvorrichtung 7 und ist fest an den Seiten der Vorwärmvorrichtung 7 ange bracht. Das obere Endteil der Abschirmplatte 74 ist nach innen gekrümmt, während eine Öffnung 75 über dem Mittelteil der Vorwärmvorrichtung 7 vorgesehen ist. Wenn das Substrat 5 an der oberen Endöffnung 75 der Abschirmplatte 74 ange ordnet ist, wird das Substrat 5 erwärmt. Die Wärme wird nicht nur von der Wärmeabstrahlfläche 7a der Vorwärmvor richtung 7 abgestrahlt, um direkt dem Substrat 5 zugeführt zu werden, sondern wird ebenso an der inneren Oberfläche der Abschirmplatte 74 reflektiert, um dem Substrat 5 zuge führt zu werden.

Im Betrieb der wie zuvor erwähnt aufgebauten Wellen- Lötvorrichtung befördert die Betätigungsvorrichtung 4 den Spannmechanismus 42, der an dem freien Ende des Arms 45 vorgesehen ist, zu einer vorläufigen Stelle des Substrats 5 und spannt das Substrat 5 mittels der Ansätze 417 und 426 ein, die durch den Motor 412 des Spannmechanismus 42 ange trieben werden, der in Fig. 13 gezeigt ist. Das Substrat 5 ist mit den Bauteilen elektronischer Schaltungen bestückt und ist ein Gegenstand, bei welchem Elektroden und derglei chen einem Löten unterzogen werden.

Das Substrat 5 wird durch einen Betrieb des Arms 45 zu einer Position über der Vorwärmvorrichtung 7, die in Fig. 12 gezeigt ist, befördert und wird auf die obere Öffnung 75 der Abschirmplatte 74 der Vorwärmvorrichtung 7 gesetzt. Dieser gesetzte Zustand wird für eine vorbestimmte Zeit dauer aufrechterhalten. Das heißt, das Substrat 5 wird für die vorbestimmte Zeitdauer auf der Öffnung 75 der Abschirm platte 74 an einer emporgehobenen Position gehalten. Wenn keine Abschirmplatte vorgesehen ist, fließt Kühlwind über die Wärmeabstrahlfläche 7a der Vorwärmvorrichtung 7 und kühlt die Wärmeabstrahlfläche 7a der Vorwärmungeinrichtung 7 ab. Daher wird ein Vorwärmwirkungsgrad verringert. Jedoch wird, da die Abschirmplatte 74 ein Erzeugen oder Fließen des Kühlwinds hemmt, gehemmt, daß die Wärmeabstrahlfläche 7a der Vorwärmvorrichtung 7 abgekühlt wird. Als Ergebnis wird nicht nur die Oberflächentemperatur in der Fläche der Wärmeabstrahlfläche 7a daran gehemmt, sich zu verringern, sondern wird ebenso das Erwärmen des Substrats 5 wirksam bewirkt.

Weiterhin kann, da das Substrat 5 feststehend über der Vorwärmvorrichtung 7 gehalten wird und an der festgelegten Position erwärmt wird, während die Temperaturverteilung in der Oberfläche des Substrats 5 abgeglichen wird, die Vor wärmvorrichtung 7 eine kleine Abmessung aufweisen. Weiter hin sind eine Erwärmungstemperatur, eine Erwärmungsposition (ein Abstand von der Wärmeabstrahlfläche 7a zu dem Substrat 5) und eine Erwärmungszeitdauer als der Vorwärmzustand der art abgestimmt, daß ein zweckmäßigster Erwärmungszustand an jedem Substrattyp angewendet werden kann. Durch derartiges Erhöhen der Freiheit einer Erwärmungszustandsabstimmung kann das Vorwärmen unter dem zweckmäßigsten Zustand bewirkt werden, um die Vorwärmtemperatur auch in dem Fall abzuglei chen, daß sich Abmessungen von Substraten unterscheiden und sich zu bestückende Bauteile elektronischer Schaltungen un terscheiden. In einem Beispiel des abzustimmenden Zustands beträgt die Erwärmungstemperatur 100°C, beträgt die Höhe h als die Erwärmungsposition 20 bis 50 mm und beträgt die Er wärmungsdauer 20 bis 40 Sekunden.

Nach einem derartigen Vorwärmen des Substrats 5 wird das Substrat 5 auf die gleiche Weise wie in den vorherge henden Ausführungsbeispielen dem Wellen-Löten unterzogen. Das heißt, das Substrat 5 wird durch einen Betrieb des Arms 45 in den Lotschwall 21 in dem primären Wellen-Lötbad 2 eingetaucht. Das Lot wird durch Befördern des Substrats 5 über das primäre Wellen-Lötbad 2 auf die Behandlungsfläche des Substrats 5 aufgebracht, während die Behandlungsfläche des Substrats 5 den primären Lotschwall 21 berührt.

Dann wird das Substrat 5 durch einen Betrieb des Arms 45 in den Lotschwall 31 in dem sekundären Wellen-Lötbad 3 eingetaucht. Das auf das Substrat 5 aufgebrachte Lot wird durch Befördern des Substrats 5 über das sekundäre Wellen- Lötbad 3 geformt, während die Behandlungsfläche des Substrats 5 den sekundären Lotschwall 31 berührt.

Hierbei ändert sich, wenn sich die Temperatur in dem Substrat 5 abhängig von einer Abmessung des Substrats 5 und den auf dem Substrat 5 bestückten Schaltungsbauteilen un terscheidet, die Temperatur von Substrat zu Substrat und tritt die Unregelmäßigkeit einer Temperaturverteilung auf.

Jedoch ist gemäß dem vorliegenden Ausführungsbeispiel die Wärmeabstrahlfläche 7a der Vorwärmvorrichtung 7 derart von der Abschirmplatte 74 umgeben, daß diese nicht durch den Luftfluß beeinflußt wird, und das Substrat 5 wird von dem Arm 45 befördert. Daher ist es frei möglich, das Substrat 5 über der Vorwärmvorrichtung 7 zu stoppen und die Höhe von der Vorwärmvorrichtung 7 zu dem Substrat 5, die Vorwärm zeitdauer und dergleichen zu dem Zeitpunkt eines Bestimmens des Vorwärmzustands veränderbar einzustellen. Deshalb kann die Vorwärmtemperatur für Substrate, die sich voneinander bezüglich einer Abmessung oder dergleichen unterscheiden, durch Ändern des Zustands von Substrat zu Substrat konstant gemacht werden.

Wie es zuvor beschrieben worden ist, kann eine Unregel mäßigkeit der Substrattemperatur und eine Temperaturdiffe renz zwischen den Substraten unter Verwendung des Arms 45 als die Beförderungseinrichtung des Substrats 5, eines Stoppens des Substrats 5 über der Vorwärmvorrichtung 7 und eines Abstimmens des Vorwärmzustands, wie zum Beispiel ei ner Vorwärmtemperatur, einer Vorwärmposition, einer Vor wärmzeitdauer oder dergleichen, verringert werden, um die Qualität eines Lötens zu verbessern. Zum Beispiel ist es möglich, die Höhe eines Erwärmens durch Einstellen des Ab stands zwischen der Wärmeabstrahlfläche 5a der Vorwärmvor richtung 7 und dem Substrat 5 zu ändern oder die Zeitdauer zum Halten des Substrats 5 über die Wärmeabstrahlfläche 7a der Vorwärmvorrichtung 7 einzustellen.

Durch Halten des Substrats 5 über die Vorwärmvorrich tung 7 kann weiterhin die Abmessung der Vorwärmungsvorrich tung 7 verringert werden und kann die Abmessung der ges am ten Vorrichtung verringert werden. Das heißt, obgleich es notwendig ist, bei dem herkömmlichen Verfahren eine läng liche Vorwärmvorrichtung zu verwenden, kann die Abmessung der Vorwärmvorrichtung 7 verringert werden, da sie ledig lich notwendig ist, um die Wärmeabstrahlfläche 7a zu dem Zeitpunkt eines Stoppens des Substrats 5 unter dem Substrat 5 anzuordnen. Genauer gesagt kann die Wärmeabstrahlfläche 7a der Vorwärmvorrichtung 7 verglichen mit der herkömmli chen auf ein Viertel verringert werden.

Wie es vollständig vorhergehend beschrieben worden ist, ist die Abschirmplatte 74 derart um die Wärmeabstrahlfläche 7a der Vorwärmvorrichtung 7 vorgesehen, daß sie höher als die Wärmeabstrahlfläche 7a ist, ist das darauf mit den Schaltungsbauteilen bestückte Substrat 5 über der Wärmeab strahlfläche 7a der Vorwärmvorrichtung 7 angeordnet und be rührt das Substrat 5 den Lotschwall nach einem Halten der vorhergehenden Position für die vorbestimmte Zeitdauer. Als Ergebnis kann das Vorwärmen vor einem Eintauchen des Substrats 5 in den Lotschwall stabilisiert werden und kann die Abmessung der Vorrichtung verringert werden.

Nachstehend erfolgt die Beschreibung eines siebten Aus führungsbeispiels der vorliegenden Erfindung.

Bei diesem Ausführungsbeispiel ist die in den Fig. 14A und 14B gezeigte Abschirmplatte nicht vorgesehen. An statt dessen wird, wie es in den Fig. 16A und 16B ge zeigt ist, das Substrat 5 durch einen Betrieb des Arms 45 in die Horizontalrichtung über einer Vorwärmvorrichtung 70 mit einer vorbestimmten Bewegungsgeschwindigkeit einer Schwingung unterzogen. Das Substrat 5 wird nach einem Auf rechterhalten des Schwingens für eine vorbestimmte Zeit dauer in den Lotschwall in den ersten und den zweiten Wel len-Lötbädern 2 bzw. 3 eingetaucht. Bezüglich des Schwin gens des Substrats 5, wie es durch eine Ortskurve P1, P1' und P1'' in den Figuren dargestellt ist, wird das Substrat 5 in der Horizontalrichtung an der vorbestimmten Höhe h über der Wärmeabstrahlfläche 70a der Vorwärmvorrichtung 70 geschwungen.

Hierbei verwendet, wie es in Fig. 17A gezeigt ist, die Vorwärmvorrichtung 70 eine Lampenwärmvorrichtung, welche von einem Infrarottyp ist, und verwendet eine Anzahl von ausgerichteten Lampenelementen 71. In diesem Fall ist die Temperaturverteilung in der Oberfläche der Vorwärmvorrich tung 70 nicht gleichmäßig. Das heißt, wie es in Fig. 17B gezeigt ist, die Temperatur T ist dort hoch, wo die Lampen elemente 71 vorgesehen sind (Q1 bis Q4), aber dort niedrig, wo die Lampenelemente 71 nicht vorgesehen sind. Jedoch ist die Temperaturverteilung in der Oberfläche des Substrats 5 durch Schwingen des Substrats 5 in der Horizontalrichtung für die vorbestimmte Zeitdauer über der Vorwärmvorrichtung 70 gleichmäßig. Alternativ kann die Vorwärmvorrichtung 70 geschwungen werden.

Gemäß diesem Ausführungsbeispiel wird das Substrat 5, auf dem die Schaltungsbauteile bestückt sind, über der Wär meabstrahlfläche 70a der Vorwärmvorrichtung 70 angeordnet und für die vorbestimmte Zeitdauer in der Horizontalrich tung geschwungen und berührt dann den Lotschwall. Daher kann die Unregelmäßigkeit der Temperatur in der Oberfläche des Substrats 5 gehemmt werden und kann das Substrat 5 auf eine derartige Weise erwärmt werden, daß die Temperaturver teilung in der Oberfläche des Substrats 5 abgeglichen wird, was zu einer Verringerung einer Abmessung der Vorrichtung führt. Es ist möglich, den Vorwärmzustand durch den Abstand h von der Wärmeabstrahlfläche 70a der Vorwärmvorrichtung 70 zu dem Substrat 5, die Zeitdauer eines Vorwärmens oder dar gleichen einzustellen, so daß die Vorwärmtemperatur mit ei nem größeren Freiheitsgrad eines Einstellens des Zustands abgeglichen wird. Daher kann das Vorwärmen vor dem Berühren des Luftschwalls stabilisiert werden und kann die Abmessung der Vorrichtung verringert werden.

Hierbei können das sechste Ausführungsbeispiel und das siebte Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung kom biniert werden. Das heißt, daß nicht nur die Abschirm platte, die höher als die Wärmeabstrahlfläche ist, um die Wärmeabstrahlfläche der Vorwärmvorrichtung vorgesehen ist, sondern ebenso das Substrat 5, das mit den Schaltungsbau teilen bestückt ist, für die vorbestimmte Zeitdauer in der Horizontalrichtung geschwungen wird, während das Substrat über der Wärmeabstrahlfläche der Vorwärmvorrichtung ange ordnet ist. Die Temperaturverteilung in dem Substrat wird durch diese Kombination weiter abgeglichen.

Bei dem zuvor beschriebenen erfindungsgemäßen Wellen- Lötverfahren wird ein Substrat mittels einer Betätigungs vorrichtung gehalten und mittels einer Vorwärmvorrichtung vorgewärmt. Die Vorwärmvorrichtung weist ein Abschirmteil auf oder das Substrat wird in Schwingung versetzt, um eine Temperaturverteilung in dem Substrat abzugleichen. Das Substrat wird dann über ein primäres Wellen-Lötbad beför dert, während eine Behandlungsfläche des Substrats in einen primären Lotschwall eingetaucht wird, so daß das Lot auf die Behandlungsfläche des Substrats aufgebracht wird. Dann wird das Substrat über ein sekundäres Wellen-Lötbad beför dert, während die Behandlungsfläche in einen sekundären Lotschwall eingetaucht wird, so daß das auf das Substrat aufgebrachte Lot geformt wird. Die Beförderungszustände des Substrats sind zwischen Beförderungen über das primäre Wel len-Lötbad und das sekundäre Wellen-Lötbad verschieden.

Claims

1. Wellen-Lötverfahren, das die folgenden Schritte auf weist:
Aufbringen eines Lots (6) auf eine Behandlungsfläche (51) eines Substrats (5), während es mittels einer Be tätigungsvorrichtung (4) gehalten und über ein primäres Wellen-Lötbad (2) befördert wird, wobei die Behand lungsfläche des Substrats (5) in einen primären Lot schwall (21) eingetaucht wird; und
Formen des auf das Substrat (5) aufgebrachten Lots (6), während das Substrat (5) über ein zweites Wellen-Lötbad (3) befördert wird, wobei die Behandlungsfläche des Substrats (5) in einen sekundären Lotschwall (31) ein getaucht wird, wobei
Beförderungszustände zwischen einem Befördern des Substrats (5) über das primäre Wellen-Lötbad (2) und einem Befördern über das sekundäre Wellen-Lötbad (3) voneinander verschieden sind.

2. Wellen-Lötverfahren nach Anspruch 1, dadurch gekenn zeichnet, daß ein Beförderungszustand des Substrats (5) mindestens entweder eine Beförderungsgeschwindigkeit, einen Höhenwinkel (α) in Aufwärts- und Abwärtsrichtun gen bezüglich einer Beförderungsrichtung, eine Ein tauchtiefe (D) in einen Lotschwall oder einen Horizon talwinkel (β) in einer Horizontalrichtung bezüglich der Beförderungsrichtung beinhaltet.

3. Wellen-Lötverfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch ge kennzeichnet, daß die Betätigungsvorrichtung (4) einen Spannmechanismus (42) beinhaltet, welcher das Substrat (5) einspannt, um das Substrat (5) zu befördern.

4. Wellen-Lötverfahren nach Anspruch 2 und 3, dadurch ge kennzeichnet, daß:
das Substrat (5) mit einer festgelegten hohen Geschwin digkeit über das primäre Wellen-Lötbad (2) befördert wird; und
das Substrat (5) mit einer Geschwindigkeit, die niedri ger als die Beförderungsgeschwindigkeit über dem primä ren Wellen-Lötbad (2) ist, über das sekundäre Wellen- Lötbad (3) befördert wird.

5. Wellen-Lötverfahren nach einem der Ansprüche 2 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Höhenwinkel (α) eines Beförderns des Substrats (5) über das primäre Wellen- Lötbad (2) kleiner als derjenige eines Beförderns des Substrats (5) über das sekundäre Wellen-Lötbad (3) ist.

6. Wellen-Lötverfahren nach Anspruch 5, dadurch gekenn zeichnet, daß der Horizontalwinkel (β) des Substrats (5) zu einem Zeitpunkt des Beförderns über das primäre Wellen-Lötbad (2) kleiner als derjenige des Substrats (5) zu dem Zeitpunkt eines Beförderns über das sekun däre Wellen-Lötbad (3) ist.

7. Wellen-Lötverfahren nach einem der Ansprüche 2 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Eintauchtiefe (D) des Substrats (5) zu dem Zeitpunkt eines, Beförderns über das primäre Wellen-Lötbad (2) größer als derjenige des Substrats (5) zu dem Zeitpunkt eines Beförderns über das sekundäre Wellen-Lötbad (3) ist.

8. Wellen-Lötverfahren nach einem der Ansprüche 2 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Horizontalwinkel (β) des Substrats (5) zu dem Zeitpunkt eines Beförderns über das primäre Wellen-Lötbad (2) kleiner als derje nige des Substrats (5) zu dem Zeitpunkt eines Beför derns über das sekundäre Wellen-Lötbad (3) ist.

9. Wellen-Lötverfahren nach einem der vorhergehenden An sprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Behandlungs fläche des Substrats (5) aus vier verschiedenen Rich tungen bezüglich des primären Lotschwalls (21) einge taucht wird.

10. Wellen-Lötverfahren nach einem der vorhergehenden An sprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Betätigungs vorrichtung (4) einen Roboter beinhaltet, welcher im stande ist, das Substrat (5) in beliebige Richtungen zu drehen und zu befördern.

11. Wellen-Lötverfahren nach einem der vorhergehenden An sprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Substrat, (5) über das primäre Wellen-Lötbad (2) befördert wird, wäh rend es in Schwingung versetzt wird.

12. Wellen-Lötverfahren nach einem der vorhergehenden An sprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Substrat (5) mehr als einen Beförderungsdurchgang über das primäre Wellen-Lötbad (2) befördert wird, nachdem es über den primären Lotschwall (21) befördert worden ist.

13. Wellen-Lötverfahren nach einem der vorhergehenden An sprüche, dadurch gekennzeichnet, daß ein Beförderungs zustand des Substrats (5) derart bestimmt wird, daß eine Fläche eines Nichtaufbringens des Lots (6) auf das Substrat (5) über dem primären Wellen-Lötbad (2) auf ein Minimum verringert ist und daß eine Trennhöhe (H) des Lots bezüglich des Substrats (5) über dem sekundä ren Wellen-Lötbad (3) auf ein Minimum verringert ist.

14. Wellen-Lötvorrichtung, die aufweist:
ein primäres Wellen-Lötbad (2) zum Aufbringen eines Lots (6) auf eine Behandlungsfläche (51) eines Substrats (5);
ein sekundäres Wellen-Lötbad (3) zum Formen des auf das Substrat (5) aufgebrachten Lots (6); und
eine Betätigungsvorrichtung (4) zum Befördern des Substrats (5) über das primäre Wellen-Lötbad (2) und das sekundäre Wellen-Lötbad (3), während die Behand lungsfläche in einen primären Lotschwall (21) und einen sekundären Lotschwall (31) eingetaucht wird, wobei
die Betätigungsvorrichtung (4) imstande ist, das Substrat (5) mit verschiedenen Beförderungszuständen zwischen einem Befördern über das primäre Wellen-Lötbad (2) und einem Befördern über das sekundäre Wellen-Löt bad (3) zu befördern.

15. Wellen-Lötvorrichtung nach Anspruch 14, dadurch gekenn zeichnet, daß ein Beförderungszustand des Substrats (5) mindestens entweder eine Beförderungsgeschwindigkeit, einen Höhenwinkel (α) in Aufwärts- und Abwärtsrichtun gen bezüglich einer Beförderungsgeschwindigkeit, eine Eintauchtiefe (D) in einen Lotschwall und einen Hori zontalwinkel (β) in einer Horizontalrichtung bezüglich der Beförderungsrichtung beinhaltet.

16. Wellen-Lötvorrichtung nach Anspruch 14 oder 15, dadurch gekennzeichnet, daß die Betätigungsvorrichtung (4) ei nen Spannmechanismus (45) beinhaltet, welcher das Substrat (5) einspannt.

17. Wellen-Lötvorrichtung nach einem der Ansprüche 14 bis 16, dadurch gekennzeichnet, daß die Betätigungsvorrich tung (4) einen Roboter beinhaltet, welcher imstande ist, das Substrat (5) in beliebige Richtungen zu drehen und zu befördern.

18. Wellen-Lötvorrichtung, die aufweist:
eine Vorwärmvorrichtung (7) zum Vorwärmen eines Substrats, das mit Bauteilen elektronischer Schaltungen bestückt ist, wobei die Vorwärmvorrichtung (7) eine auf ihrer oberen Fläche ausgebildete Wärmeabstrahlfläche (7a) aufweist;
ein Abschirmteil (74), daß derart um die Wärmeabstrahl fläche (7a) der Vorwärmvorrichtung (7) vorgesehen ist, daß es höher als die Wärmeabstrahlfläche (7a) ist;
ein Wellen-Lötbad (2,3) zum Löten der Bauteile elektro nischer Schaltungen auf das Substrat (5); und
eine Betätigungsvorrichtung (4) zum derartigen Bewegen des Substrats (5), daß es über der Wärmeabstrahlfläche (7a) der Vorwärmeinrichtung (7) angeordnet wird und zum derartigen Bewegen des Substrats (5) zu dem Wellen-Löt bad (2, 3), daß es in einen Lotschwall (21, 31) einge taucht wird, nachdem die Position des Substrats (5) für eine vorbestimmte Zeitdauer über der Vorwärmvorrichtung (7) gehalten worden ist.

19. Wellen-Lötvorrichtung, die aufweist:
eine Vorwärmvorrichtung (7) zum Vorwärmen eines Substrats (5), das mit Bauteilen elektronischer Schal tungen bestückt ist, wobei die Vorwärmvorrichtung (7) eine auf ihrer oberen Oberfläche ausgebildete Wärmeab strahlfläche (7a) aufweist;
ein Wellen-Lötbad (2, 3) zum Löten der Bauteile elek tronischer Schaltungen auf das Substrat (5); und
eine Betätigungsvorrichtung (4) zum derartigen Bewegen des Substrats (5), daß es über der Wärmeabstrahlfläche (7a) der Vorwärmvorrichtung (7) angeordnet wird, und zum derartigen Bewegen des Substrats (5) zu dem Wellen- Lötbad (2, 3), daß es in einen Lotschwall (21, 31) ein getaucht wird, nachdem das Substrat (5) für eine vorbe stimmte Zeitdauer über der Vorwärmvorrichtung (7) ge schwungen worden ist.

20. Wellen-Lötvorrichtung nach Anspruch 18 oder 19, dadurch gekennzeichnet, daß eine Höhe eines Erwärmens durch Einstellen eines Abstands (h) zwischen der Wärmeab strahlfläche (7a) der Vorwärmvorrichtung (7) und dem Substrat (5) geändert wird.

21. Wellen-Lötverfahren nach Anspruch 18 oder 19, dadurch gekennzeichnet, daß eine Höhe eines Erwärmens durch Einstellen einer Zeitdauer geändert wird, für welche das Substrat (5) über die Wärmeabstrahlfläche (7a) der Vorwärmvorrichtung (7) gehalten wird.

22. Wellen-Lötvorrichtung nach Anspruch 18 oder 19, dadurch gekennzeichnet, daß die Betätigungsvorrichtung (4) ei nen zum Einspannen des Substrats (5) vorgesehenen Spannmechanismus. (42) und einen Arm (45) beinhaltet, der dazu vorgesehen ist, den Spannmechanismus (42) zu befördern, so daß das Substrat (5) befördert wird.

23. Wellen-Lötverfahren, daß die folgenden Schritte auf weist:
Vorwärmen eines Substrats (5) für eine vorbestimmte Zeitdauer mittels einer Vorwärmvorrichtung (7), um eine Temperaturverteilung in dem Substrat (5) abzugleichen;
Aufbringen eines Lots (6) auf eine Behandlungsfläche des Substrats (5), während das Substrat (5) über ein primäres Wellen-Lötbad (2) befördert wird, wobei die Behandlungsfläche des Substrats (5) in einen primären Lotschwall (21) eingetaucht wird; und
Formen des auf das Substrat (5) aufgebrachten Lots (6), während das Substrat (5) über ein sekundäres Wellen- Lötbad (3) befördert wird, wobei die Behandlungsfläche des Substrats (5) in einen sekundären Lotschwall (31) eingetaucht wird, wobei
Beförderungszustände zwischen einem Befördern des Substrats (5) über das primäre Wellen-Lötbad (2) und einem Befördern über das sekundäre Wellen-Lötbad (3) voneinander verschieden sind, wobei ein Beförderungszu stand des Substrats (5) mindestens entweder eine Beför derungsgeschwindigkeit des Substrats (5), einen Höhen winkel (α) einer Neigung des Substrats (5) in Aufwärts- und Abwärtsrichtungen bezüglich einer Beförderungsrich tung des Substrats (5), eine Eintauchtiefe (D) des Substrats (5) in einen Lotschwall oder einen Horizon talwinkel (β) einer Neigung des Substrats (5) in einer Horizontalebene bezüglich der Beförderungsrichtung be inhaltet.

24. Wellen-Lötverfahren nach Anspruch 23, dadurch gekenn zeichnet, daß die Beförderungsgeschwindigkeit des Substrats (5) über das primäre Wellen-Lötbad (2) höher als diejenige des Substrats (5) über das sekundäre Wel len-Lötbad (3) ist.

25. Wellen-Lötverfahren nach Anspruch 23 oder 24, dadurch gekennzeichnet, daß das Substrat (5) mit ungefähr meh reren Metern pro Minute über das primäre Wellen-Lötbad (2) und über das sekundäre Wellen-Lötbad (3) befördert wird.

26. Wellen-Lötverfahren nach einem der Ansprüche 23 bis 25, dadurch gekennzeichnet, daß der Höhenwinkel (α) des Substrats (5) über dem primären Wellen-Lötbad (2) klei ner als derjenige des Substrats (5) über dem sekundären Wellen-Lötbad (3) ist.

27. Wellen-Lötverfahren nach einem der Ansprüche 23 bis 26, dadurch gekennzeichnet, daß die Eintauchtiefe (D) des Substrats (5) in den primären Lotschwall (21) größer als diejenige in den sekundären Lotschwall (31) ist.

28. Wellen-Lötverfahren nach einem der Ansprüche 23 bis 27, dadurch gekennzeichnet, daß der Horizontalwinkel (β) des Substrats (5) bei dem primären Wellen-Lötbad (2) kleiner als derjenige des Substrats (5) bei dem sekun dären Wellen-Lötbad (3) ist.

29. Wellen-Lötverfahren nach einem der Ansprüche 23 bis 28, dadurch gekennzeichnet, daß der Vorwärmschritt einen Schritt eines Abschirmens von Wärme mittels einer Ab schirmplatte (74) beinhaltet, die derart nach oben em porsteht, daß sie seitliche Enden der Vorwärmvorrich tung (7) umgibt.

30. Wellen-Lötverfahren nach einem der Ansprüche 23 bis 28, dadurch gekennzeichnet, daß der Vorwärmschritt den Schritt eines Bewirkens einer relativen Hin- und Herbe wegung zwischen der Vorwärmvorrichtung (7) und dem Substrat (5) über der Vorwärmvorrichtung (7) beinhal tet.