DE202007017553U1 - Vorrichtung zum Löten von elektrischen Leiterplatten - Google Patents

Abstract

Vorrichtung zur Verlötung von elektrischen Leiterplatten durch Benetzung von der Unterseite durch die Erzeugung einer Lötwelle, bestehend aus einem mit Lotschmelze gefülltem Behälter, in dem sich eine Pumpe zur Beschickung einer mit Düsenbohrungen versehenen Lötdüse befindet, dadurch gekennzeichnet, dass bei mindestens den beiden oberen Lochreihen der Lötdüse die Düsenlöcher in vertikalen geraden Linien übereinander angeordnet sind.

Description

• Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Löten von elektrischen Leiterplatten. Insbesondere betrifft sie die Anordnung von Düsenlöchern zur Verteilung der Lotschmelze.
• Solche Vorrichtungen sind unter anderem aus der DE 43 29 000 C2 bekannt. Hierin wird eine Vorrichtung beschrieben, die im Wesentlichen aus einem mit Lotschmelze gefüllten Behälter, in dem sich ein Pumpenaggregat befindet, das die Lotschmelze zu einer Lötdüsenplatte mit Düsenlöcher fördert, besteht. Auf der Oberseite der plattenförmigen Lötdüse bildet die Lotschmelze eine wellenförmige Schicht, die sich kontinuierlich erneuert. Durch die Schrägstellung fließt die Lotschmelze kontinuierlich zur tiefer gelegenen Kante, während durch die Düsenöffnungen ständig neue Lotschmelze von unten nachströmt.
• Über diese Fläche werden die mit elektrischen Elementen bestückte Leiterplatten parallel und schräg nach oben entsprechend der Winkelstellung der Lötdüse so geführt, dass die Unterseiten dieser Leiterplatten mit der Lotschmelze benetzt werden. Die für eine Verlötung auf der Leiterplatte vorgesehenen Leiterbahnen und Verbindungsstellen werden hierdurch, zusammen mit dem Rest der Leiterplatte, von der Lotschmelze benetzt, wobei sich die Lotschmelze beim Verlassen der Lötdüse wieder komplett von den nicht vorgesehenen Flächen der Leiterplatten löst und auf die Lötdüse zurück tropfen soll. Diese Leiterplatten ziehen jedoch aufgrund der Oberflächenspannung der Lötschmelze einen Teil der Lotschmelze, vor allem in den Bereichen der zu benetzenden Leiterbahnen und Verbindungsstellen, unter bzw. mit sich her. Es kommt zu einem unerwünschten Abtropfen der überflüssigen Lotschmelze im Bereich nach der Lötdüse bzw. zu einem erhöhten und zu dickem Auftrag an Lotschmelze, wodurch die Herstellkosten einer solchen Leiterplatte ansteigen. Dies will die erwähnte Patentschrift durch die dreieckförmige Anordnung der Düsenöffnungen und Ausbildung von Dreieckspitzen verbessern.
• Diese Lösung lässt jedoch nur eine beschränkte Relativgeschwindigkeit der Leiterplatten zur Lötdüsenplatte zu. Bei Erhöhung der Geschwindigkeit zur Steigerung der Produktivität kommt es schon bald zu einem unkontrollierten Abriss der Lotschmelze und zu den vorstehend geschilderten Problemen.
• Ein weiteres Problem ist die unterschiedliche Schichtdicke der Lötwelle in Produktionsrichtung, denn die gegen die Produktionsrichtung zurückströmende Lotschmelze akkumuliert sich mit jeder horizontalen Lochreihe auf dem Weg nach unten, sodass die Schichtdicke der Lotschmelze an den unteren horizontalen Lochreihen erheblich dicker ist. Dies kann zu örtlichen Überhitzungen und thermischen Schädigung der Leiterplatten durch die über 200°C heiße Lotschmelze führen.
• Aufgabe der Erfindung ist die Bereitstellung einer Lötdüse zur Steigerung der Produktionsgeschwindigkeit und zum Aufbringen einer definierten Schichtdicke auf Leiterplatten. Dies wird durch die Merkmale der nachstehend beschriebenen Vorrichtung erreicht.
• In der erfindungsgemäßen Ausführung ist die Anordnung der Düsenlöcher der Lötdüse im oberen Auslaufbereich, bei mindestens den letzten beiden horizontalen Lochreihen in Produktionsrichtung zur Erzielung eines möglichst gleichmäßigen Austritts der Lotschmelze in horizontalen, quer zur Produktionsrichtung stehenden, und in vertikalen, in Produktionsrichtung stehenden Reihen vorgesehen. Die benachbarten Düsenlöcher bilden somit jeweils ein rechteckiges Lochbild. Die übrigen horizontalen Lochreihen im unteren Benetzungsbereich können auch quer zur Produktionsrichtung versetzt angeordnet werden, wobei sich ein Parallelogramm bzw. Dreieck zu den benachbarten Löchern bildet. Ausgenommen hiervon bleiben jedoch immer mindestens die beiden oberen horizontalen Lochreihen im Auslaufbereich, die zur Erzeugung einer verbesserten Abrisskante vertikal übereinander angeordnet sein müssen.
• Durch die verbesserte Ausgestaltung des Auslaufbereichs mit mindestens den beiden oberen Reihen der Düsenlöcher der Lötdüse kann die Produktionsgeschwindigkeit erhöht und gleichzeitig eine geringe verbleibende Schichtdicke des Auftrags auf der Leiterplatte erreicht werden. Hierbei ist es weiterhin vorteilhaft, den Lochabstand der Düsenlöcher möglichst eng zu wählen und den Durchmesser dieser Bohrungen möglichst klein, eher im unteren Durchmesserbereich zu halten.
• Als vorteilhaft hat es sich gezeigt, wenn die Düsenlöcher einen Durchmesser zwischen 2 und 6 mm haben. In einer besonders bevorzugten Ausführung haben die Düsenlöcher einen Durchmesser zwischen 3 und 4 mm. Hierdurch wird ein guter Kompromiss zwischen möglichst kleinen Bohrungen zur Erzielung einer ausreichenden Querverteilung durch einen Stau unterhalb der Düsenplatte sowie einer ausreichend dicken Lötwelle auf der Düsenplatte erreicht.
• Gleichzeitig müssen diese Düsenlöcher einen Mittenabstand in horizontaler Richtung zwischen 3 und 13 mm haben, um eine gleichmäßige Schichtdicke der Lötwelle über die Breite der Lötdüse zu erzielen. Um genügend Lotschmelze in Produktionsrichtung zu liefern müssen die horizontalen Lochreihen einen Mittenabstand zwischen 4 und 10 mm haben. Bei Versatz horizontaler Lochreihen soll der Versatz jeweils mittig sein.
• Als vorteilhaft hat sich gezeigt, dass der Durchmesser der Lochreihen im Benetzungsbereich gegen die Produktionsrichtung abnimmt. Als besonders vorteilhaft hat sich gezeigt, dass der Durchmesser dieser Bohrungen um 10–30% kleiner ist. Weiterhin wird bevorzugt, dass die Einengung der Düsenlöcher stufenweise mit jeder oder jeder zweiten horizontalen Düsenlochreihe erfolgt. Dadurch wird der akkumulierenden Menge an Lotschmelze Rechnung getragen, die aufgrund der Schwerkraft nach unten entgegen der Produktionsrichtung fließt, mit jeder Lochreihe zunimmt und dadurch die Schichtdicke ansteigen lässt. Die Benetzung der sich darüber bewegenden Leiterplatten bleibt dadurch leichter kontrollierbar. Der Anteil der von den Leiterplatten nach oben geschleppten Lotschmelzemenge kann vernachlässigt werden.
• Die Erfindung ist anhand der beigefügten Figuren erläutert. Hierbei ist folgendes dargestellt:
• 1 Düsenplatte mit Düsenbohrungen in rechteckiger Anordnung
• 2 Düsenplatte mit Düsenbohrungen in versetzter Anordnung
• 1 zeigt die Düsenplatte (1) mit den darin befindlichen Düsenlöchern (2). Die Düsenlöcher (2) sind in horizontalen Lochreihen (3) quer sowie in vertikalen Lochreihen (4) in Produktionsrichtung (5) angeordnet, die im unteren Benetzungsbereich zueinander jeweils mittig versetzt sind. Im oberen Auslaufbereich haben die direkt benachbarten Düsenbohrungen jeweils eine rechteckförmige Anordnung.
• 2 zeigt eine Düsenplatte (1), bei welcher der Durchmesser der horizontalen, nicht versetzten Lochreihen im Benetzungsbereich mit jeder zweiten Lochreihe über die Durchmesser 2.1, 2.2, 2.3 und 2.4 abnimmt. Gleichzeitig wird in dieser Figur die Abrisskante durch verengte horizontale Lochreihen verbessert, die einen kleineren Lochdurchmesser haben, um den erhöhten Ausstoß aufgrund der höheren Lochzahl zu reduzieren.
• Bezugszeichenliste:

1

Düsenplatte

2

Düsenlöcher

2.1

Düsenlöcher mit größtem Durchmesser

2.2

Düsenlöcher mit nächst kleinerem Durchmesser

2.3

Düsenlöcher mit abermals kleinerem Durchmesser

2.4

Düsenlöcher mit dem kleinsten Durchmesser

3

Horizontale Lochreihe

4

Vertikale Lochreihe

5

Pfeil

Claims (10)

1. Vorrichtung zur Verlötung von elektrischen Leiterplatten durch Benetzung von der Unterseite durch die Erzeugung einer Lötwelle, bestehend aus einem mit Lotschmelze gefülltem Behälter, in dem sich eine Pumpe zur Beschickung einer mit Düsenbohrungen versehenen Lötdüse befindet, dadurch gekennzeichnet, dass bei mindestens den beiden oberen Lochreihen der Lötdüse die Düsenlöcher in vertikalen geraden Linien übereinander angeordnet sind.
2. Vorrichtung gemäß Anspruch 1 dadurch gekennzeichnet, dass diese Düsenlöcher kreisrunde Bohrungen mit einem Durchmesser zwischen 2 und 6 mm sind.
3. Vorrichtung gemäß Anspruch 1 dadurch gekennzeichnet, dass diese Düsenlöcher kreisrunde Bohrungen mit einem Durchmesser zwischen 3 und 4 mm sind.
4. Vorrichtung gemäß Anspruch 1 dadurch gekennzeichnet, dass horizontale Lochreihen quer zur Produktionsrichtung versetzt sind.
5. Vorrichtung gemäß Anspruch 1 dadurch gekennzeichnet, dass sich der Durchmesser der Düsenlöcher nach unten verringert, wobei mindestens die beiden oberen Düsenreihen unverändert bleiben.
6. Vorrichtung gemäß Anspruch 6 dadurch gekennzeichnet, dass diese Bohrungen sich um insgesamt ca. 10–30% einengen.
7. Vorrichtung gemäß Anspruch 7 dadurch gekennzeichnet, dass die Einengung der Düsenbohrungen stufenweise mit jeder oder jeder zweiten horizontalen Düsenlochreihe erfolgt.
8. Vorrichtung gemäß Anspruch 1 dadurch gekennzeichnet, dass der Mittenabstand zweier Bohrungen in horizontaler Richtung zwischen 3 und 13 mm beträgt.
9. Vorrichtung gemäß Anspruch 1 dadurch gekennzeichnet, dass der Mittenabstand zweier Bohrungen in vertikaler Richtung zwischen 4 und 10 mm beträgt.
10. Vorrichtung gemäß Anspruch 1 dadurch gekennzeichnet, dass bei Versatz horizontaler Lochreihen der Versatz jeweils mittig ist.