DE2105513A1

DE2105513A1 - Infrarotlötverfahren für das Befestigen von Bauteilen durch Wiederaufschmelzen von Lot sowie Lötvorrichtung zur Durchführung des Verfahrens

Info

Publication number: DE2105513A1
Application number: DE19712105513
Authority: DE
Inventors: Max 8000 München. P Matuschek
Original assignee: Siemens AG
Current assignee: Siemens AG
Priority date: 1971-02-05
Filing date: 1971-02-05
Publication date: 1972-11-09
Also published as: FR2124472A1; NL7200194A; US3764772A; IT947213B; DE2105513B2; DE2105513C3; FR2124472B1; GB1324348A

Description

SIEMENS AKTIENGESELLSCHAFT München 2, den - 5 .;". 1 j J Berlin und München 2105513 Wittelsbacherplatz 2

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Infrarotlötverfahren für das Befestigen von Bauteilen durch Wiederaufschmelzen von Lot sowie Lötvorrichtung zur Durchführung des Verfahrens

Die Erfindung bezieht sich auf ein Infrarotlötverfahren zum Befestigen von Bauteilen auf einen Träger, wie Keramikplättchen od. dgl., mit verzinnten Leiterbahnen oder Lötstützpunkten unter Anwendung von Infrarotlicht, wobei man das Infrarotlicht auf die Lötstellen fokussiert und das Lot zum Schmelzen bringt ä und sodann das vorverzinnte Bauteil aufsetzt und die Lötung vollzieht.

Bei einem bekannten Infrarotlötverfahren zum Anlöten von Anschlüssen an Schaltungsplatten, wird die Lötstelle von der Lötseite her durch auf die Lötstelle gerichtetes fokussiertes Infrarotlicht auf die Löttemperatur erwärmt. Das Lötzinn wird in abgemessenen Portionen in den Fokus des Infrarotlichtes eingeführt und nach dem Aufschmelzen des Lötzinns die Anschlußfahne od. dgl. in bekannter Weise angelötet. Dieses bekannte Verfahren kommt insbesondere zum Anlöten von Bauteilen an Schaltungsplatten zur Anwendung. Bekanntlich dürfen verschiedene Halbleiterbauteile \ aber auch Miniaturspulen u. dgl. kaum mehr als 7O⁰C erwärmt wer- " den. Sollen derartige kleine und temperaturempfindliche Bauteile, z.B. auf Keramikplättchen, aufgelötet werden, so besteht die Gefahr, daß die Bauteile von der Wärmestrahlung getroffen und dadurch beschädigt oder zerstört werden. Beim Aufschmelzen des Lotes besteht fernerhin die Gefahr, daß das Licht reflektiert und die Bedienungsperson geblendet wird. Besonders gefährlich ist diese Blendwirkung bei der Verwendung eines Lasers als Infrarotlichtquelle oder einer Lichtquelle mit einem hohen Anteil an kurzwelligem Licht.

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Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, durch Verfahrens- und vorrichtungsmäßige Maßnahmen die vorgenannten Nachteile zu vermeiden. Insbesondere soll das Verfahren und die Vorrichtung zum Löten von kleinen elektrischen Bauteile η an Keramikplättchen oder Glasplättchen geeignet sein, wobei eine gute Beobachtung des Lötvorganges gewährleistet sein muß. Diese Aufgabe wird gemäß dem erfinderischen Verfahren dadurch gelöst, daß man den Träger mit der von der Lötstelle abgekehrten Fläche auf eine kurzwelliges Licht absorbierende Glasfilterplatte legt und die Lötstelle von der Unterseite der Trägerplatte her durch das Infrarotlicht erwärmt.

Durch diese erfinderische Verfahrensweise werden die vorgenannten Nachteile beim Infrarotlöten vermieden. Das erfinderische Verfahren läßt sich insbesondere zum Löten von dünnen Keramikplättchen oder Glasplättchen anwenden. Bedingt dadurch, daß man den Träger auf die Glasfilterplatte auflegt, wird vermieden, daß der sichtbare Anteil des Lichtes durch die Filterplatte hindurchdringt, wo hingegen den langwelligen Wärmestrahlen der Durchtritt durch die Filterplatte freigegeben ist. Vorzugsweise verfährt man hierbei derart, daß man zunächst den Träger auf der Filterglasscheibe und auch diese vorwärmt. Durch diese Maßnahme wird u.a. ein Springen des Keramik- oder Glasplättchens sowie eine Beschädigung der Filterglasscheibe bei einer örtlichen Erwärmung vermieden. Das Vorwärmen des Trägers erfolgt vorzugsweise durch eine, die Filterglasscheibe umgebende und darunter liegende Heizung, wobei man die Vorwärmtemperatur auf annähernd 30 bis 40⁰C unterhalb des Schmelzpunktes des Lotes einstellt. Wird nunmehr das Infrarotlicht auf den Träger, am Ort unterhalb der Lötstelle fokussiert, so erfolgt augenblicklich eine Aufschmelzung des Lotes. Eine Blendwirkung tritt während des Lötvorganges nicht in Erscheinung. Der Lötvorgang kann daher auch gut durch ein Mikroskop beobachtet werden.

Ausgehend von der vorgenannten bekannten Vorrichtung zum Infrarotlöten, bestehend aus einer, den Träger aufnehmenden Unterlage und einem, zum Aufschmelzen des Lotes dienenden Infrarotstrahler, be-

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steht die Vorrichtung zur Ausübung des Verfahrens darin, daß die Unterlage eine, kurzwelliges (sichtbares) Licht absorbierende Glasfilterplatte und der Infrarotstrahler unter der Glasfilterplatte angeordnet ist. Nach einem weiteren Merkmal der Erfindung sind die Infrarotlichtquelle und der Infrarotstrahler relativ zueinander verstellbar, derart, daß das vom Infrarotstrahler abgestrahlte Licht wahlweise und je nach Einstellung, die Unterfläche des auf der Filterglasscheibe aufliegenden Trägers flächig oder punktförmig beaufschlagt.

Die Glasfilterplatte ruht mit ihren peripheren Randteilen auf einem beheizbaren Ring, wobei unterhalb des Ringraumes der In- % frarotstrahler angeordnet ist. Ein das anzulötende Bauteil aufnehmender Halter ist in der verlängerten optischen Achse des Infrarotstrahlers und oberhalb des Trägers angeordnet. Der Halter ist in einer Führung höhenverstellbar gelagert, derart, daß das Bauteil vom Halter auf den Träger aufsetzbar ist. Mit der Hubvorrichtung des Halters ist eine Steuervorrichtung zum Steuern der Leistung der Infrarotlichtquelle verbunden. Die Infrarotlichtquelle besteht vorzugsweise aus einer Halogenlampe. Beim Absenken des Bauteiles auf den Träger wird gleichzeitig und proportional mit dem Hub, die Leistung der Halogenlampe vergrößert, derart, daß bereits kurz vor der Berührung des Bauteiles.mit dem Träger, das auf dem Träger aufgebrachte Lot in den flüssigen Zustand übergeht. Beim Aufsetzen des Bauteiles taucht letzteres somit in das flüssige Lot ein. Elektrische Spannbacken lösen das Bauteil vom Halter der nunmehr in die Ausgangslage zurückfährt. Mit dem Zurückfahren des Halters wird auch die Leistung der Infrarotlichtquelle gedrosselt, wobei gleichzeitig durch einen Luftstrom die Lötstelle gekühlt wird.

Weitere Einzelheiten der Erfindung sind aus den Zeichnungen ersichtlich, in welchen in einer schematischen Ansicht und in einem Schaubild eine gemäß der Erfindung gebildete Infrarotlötvorrichtung dargestellt ist.

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Die Infrarotlötvorrichtung besteht im wesentlichen aus einer Infrarotlichtquelle 1, z.B. einer Halogenlampe, einem als Ellipsoidspiegel ausgebildeten Infrarotstrahler 2, einer Unterlage/ welche aus einer, sichtbares Licht absorbierenden Filterglasplatte 3 besteht und einer ringförmigen Auflage 4 mit einem darunter angeordneten ringförmigen Heizkörper 5. Ein Träger 6, beispielsweise ein Keramikplättchen, auf dem Lot durch Tauchlöten oder durch Auflegen von Lotformteilen aufgetragen wurde, liegt mit der von der Lotfläche 7 abgekehrten Fläche 8 auf der Filterglasscheibe. Koaxial zur optischen Achse 9 des Infrarotstrahlers ist ein Halter 10 angeordnet, der mittels einer Hubvorrichtung 14 in Richtung des Pfeiles 11 auf- und absenkbar ist. Der Halter besitzt ein elektrisches Spannfutter 12, in welchem das anzulötende Bauteil 13 gehalten ist. Mit der Hubvorrichtung 14 steht eine Steuervorrichtung, z.B. ein Potentiometer 15, in Verbindung, wobei der Potentiometerausgang 16 der Infrarotlichtquelle 1 vorgeschaltet ist. Wird der Halter 10 in Richtung des Trägers abgesenkt, so erhält die Halogenlampe einen höheren Strom, so daß ihre Leistung zunimmt. Mittels einer Handhabe 17 ist auch die Halogenlampe geringfügig innerhalb des Infrarotstrahlerraumes in Richtung der optischen Achse verschiebbar, so daß dadurch der vom Infrarotstrahler abgestrahlte Lichtkegel mehr oder weniger punktförmig bzw. flächig den Träger 6 trifft..Die Heizung 5 ist vorzugsweise als Stufenheizung ausgebildet und von einem nicht dargestellten Thermostat regelbar. Die Heizstufen sind mittels einer nicht dargestellten Schaltvorrichtung derart geschaltet, daß die Temperatur der Filterglasscheibe 3 kurz unter der Schmelztemperatur des Lotes liegt. Durch diese Maßnahme wird vermieden, daß durch die beim Löten auftretende punktförmige Wärmebelastung der Träger springt, wobei andererseits aber auch sichergestellt wird, daß zum Aufschmelzen des Lotes nur eine relativ kurze Zeit von weniger als einer Sekunde benötigt wird. Nach erfolgtem Einlöten des Bauteiles 13 am Lötort 6^f und darauf erfolgendem Hochziehen des Halters 10 wird der Lötort durch einen Luftstrom beaufschlagt, der von einer mit einem Steuerventil 19 versehenen Düse 18 ge-

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lenkt auf die Lötstelle trifft und diese kühlt.

Wie weiter aus Figur 2 ersichtlich, besteht die Infrarotlötvorrichtung aus einem Gehäuse 21, mit einer Abdeckplatte 22, wobei letztere die beheizbare Ringplatte 4, 5 trägt. Ein Stufenschalter 23 dient zur .Einstellung von verschiedenen Heizstufen der Heizung 5- Im Gehäuse 21 ist die Infrarotlichtquelle 1 und der Infrarotstrahler 2 angeordnet. Die Handhaben 17 zur Einstellung des Fokus des Infrarotstrahlungskegels ist von der Stirnseite 21' des. Gehäuses betätigbar. Die Hubvorrichtung 14 ist an einer mit dem Gehäuse in Verbindung stehenden Stütze angebracht und so angeordnet, daß der Träger. 10 in Verlängerung der optischen Achse 9 mittels der Handhabe 14' in Richtung des Pfeiles 11 stellbar ist. Die Stütze 24 trägt einen Querarm 25 mit einem Mikroskop 25'. Das Mikroskop dient zur Beobachtung des Lötvorganges. Eine Handhabe 26 dient zur Einstellung des nicht dargestellten Gebläses, ein Schalter 27 zum Einschalten der Infrarotwärmequelle 1 und ein Hauptschalter 28 zum Einschalten der Infrarotlötvorrichtung. Fernerhin ist ein Stufenschalter 20 zur Helligkeits-Einstellung einer bei 29 aufsetzbaren - nicht dargestellten - Beleuchtungseinrichtung vorgesehen.

? Patentansprüche"
2- Eiguren .

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Claims

Patentansprüche

1. Infrarotlötverfahren zum Befestigen von Bauteilen auf einen Träger, wie Keramikplättchen od. dgl., mit verzinnten Leiterbahnen oder Lötstützpunkten unter Anwendung von Infrarotlicht, wobei man das Infrarotlicht auf die Lötstelle fokussiert und das Lot zum Schmelzen bringt und sodann das verzinnte Bauteil aufsetzt und die Lötung vollzieht, dadurch gekennzeichnet , daß man den Träger mit der von der Lötstelle abgekehrten Fläche auf eine, kurzwelliges Licht absorbierende Glasfilterplatte legt und die Lötstelle von der Unterseite der Trägerplatte her durch das Infrarotlicht erwärmt.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet , daß man zunächst die Filterglasplatte und somit auch den Träger vorwärmt und sodann das Infrarotlicht auf die Lötstelle fokussiert.

3. Vorrichtung zur Ausübung des Verfahrens zum Infrarot lot en, bestehend aus einer, den Träger aufnehmenden Unterlage und einer von einem Infrarotstrahler umgebenen Infrarotlichtquelle, dadurch gekennzeichnet , daß die Unterlage eine, kurzwelliges (sichtbares) Licht absorbierende Filterglasplatte (3) und der Infrarotstrahler (2) unter der Filterglasplatte angeordnet ist.

4. Vorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet daß die Filterglasplatte (3) von einer ringförmigen beheizbaren Auflage (4) gehalten ist.

5. Vorrichtung nach Ansprüchen 3 und 4, dadurch gekennzeichnet , daß die Strahlungsenergie der Infrarotlichtquelle (1) in Abhängigkeit von der Stellung einer das aufzulötende Bauteil (13) haltenden Hubvorrichtung (10) einstellbar ist.

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6. Vorrichtung nach Ansprüchen 3 bis 5, dadurch gekennzeichnet , daß die Infrarotlichtquelle (1) und der Infrarotstrahler (2) relativ zueinander verstellbar sind,
derart, daß der abgestrahlte Infrarotlichtkegel punktförmig oder flächig den Träger (6) trifft.

7. Vorrichtung nach Ansprüchen 1 bis 6, dadurch g e k e η η ζ e i c h η et , daß die Heizung (5) zur Erwärmung der Filterglasplatte (3) auf eine bestimmte Temperatur einstellbar und thermostatisch regelbar ist.

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