DE2255240A1 - Loetverfahren und anordnung zur durchfuehrung desselben - Google Patents

Description

• Lötverfahren und Anordnunq zur Durchführung desselben.
• Die Erfindung bezieht sich auf ein Lötverfahren bzw. genauer gesagt, auf ein Verfahren und eine Anordnung zur Durchführung desselben, das zum Löten oder Verzinnen gedruckter Leiterplatten dient, die an einer stehenden Welle schmelzflüssigen Lötmittels vorbeibewegt werden Bei einer bekannten Technik der Bearbeitung gedruckter Leiterpl#tten wird das Verzinnen od#er Überziehen derselben mit Lötmittel dadurch zustande gebracht, daß die Leiterplatten mit ihren Fläche, auf denen sich die gedruckte Schaltung befindet, mit der Oberfläche einer stehenden ~Welle flüssigen Lötmittels in Berührung stehend an derselben vorbeibewegt werden. Die Leiterplatten können auch, bevor sie an der stehenden Welle schmelzflüssigen Lötmittels vorbeigeführt werden, mit einem Flußmittel überzogen werden, in dem sie durch eine stehende Welle von flüssigem Flußmittel hindurchbewegt werden. Die stehende Welle schmelzflüssigen Lötmittels wird dadurch zustande gebracht, daß das Lötmittel zu einer Aufwärtsbewegung durch eine Düse hindurch veranlaßt wird, die eine im wesentlichen rechteckförmige Auslaßöffnung hat, die seitlich der Welle verläuft, so daß das schmelzflüssige Lötmittel über die Kanten der Düse hinwegfließt, um dann in ein. Lötmittelgefäß zurückzugelangen. Die Welle kann entweder einseitig sein, in welchem Falle sie lediglich die eine längere Kante der Düse überfließt, oder aber zweiseitig sein, in welchem Falle sie über beide längeren Kanten der A#uslaßöffnung der Düse hinwegfließt.
• Eine Welle schmelzflüssigen Lötmittels entwickelt in der selben Weise wie jedes frei fließende flüssige Material eine Form, die derjenigen ähnelt, die ein Wasserstrahl hat, der unter Druck aus einer Düse austritt. In Abhängigkeit vom Anfangswinkel der Düse verläuft ein Wasserstrahl entweder von Anfang an horizontal oder nach oben geneigt, unter dem Einfluß der Gravitationskräfte neigt er jedoch dazu, dann flacher zu verlaufen, um schließlich mit immer größer werdender Geschwindigkeit abzufallen. Das heißt, daß er durch die Gravitationskraft in Abwärtsrichtung beschleunigt wird, so daß seine Gestalt einer ballistischen Kurve entspricht, der eine ähnliche Anfangsgeschwindigkeit und ein ähnlicher Anfangswinkel zugrunde liegen. Da die Flußmenge an jedem Punkt längs der Verlaufslinie gleich groß ist, nimmt mit wachsender Geschwindigkeit die Querschnittsfläche des Strahls ab.
• Bald nach Einführung des Wellenlötens zur Bearbeitung gedruckter Leiterplatten wurden verschiedene Arten von sog. Wellentormern verwendet, um die stehende Welle zu verbreitern. Der eigentLiche Lötvorgang wickelte sich weiterhin im oberen Bereich der Welle ab, derjenige Teil der Welle jedoch, der mit der gedruckten Leiterplatte nicht in Berührung stand, veranlaßte aufgrund von wSrmestrahlung eine gewisse Vorerwärmung und / oder Nacherwärmung der Leiterplatte, was das Vermeiden von Lötbärten erleichterte.
• Die Anwendung dieser Wellenformer veränderte jedoch die Gestalt der aktiven Oberfläche der Welle, die am eigentlichen Lötvorgang beteiligt war1 nicht, so daß diese unter dem Einfluß der Gravitationskräfte nach wie vor eine ballistische Krümmung beibehielt.
• Mit dem exponentiellen Ansteigen der Anzahl zu einer Lötbehandlung zu unterziehender gedruckter Leiterplatten von Jahr'zu Jahr mußte auch der Lötvorgang beschleunigt werden.
• Ungeachtet der Tatsache, daß die besten Lötergebnisse dann erzieltwerden, wenn die Lötmittelwelle die gedruckten Leitungen gerade berührt, war es allgemein üblich, eine vergrößerte Berührungslänge zwischen dem Lötmittel und der gedruckten Leiterplatte dadurch herzustellen, daß man diese in die Welle hineindrückte, um deren Oberfläche abzuf lachen. Bei diesem Vorgehen entstanden~längere Berüh#rungszeiten und größere Geschwindigkeiten, es war jedoch von der Bildung von Lötbärten begleitet. Hierdurch wurde die Güte der Ergebnisse in #Frage gestellt, sie mußten jedoch hingenommen werden, da keine besseren Methoden zur Verfügung standen-.
• Als das Gewicht von elektronischen Ausrüstungen wichtig zu werden begann, insbesondere in der Luftfahrt-Industrie, wurde die Schrägzufuhr üblich, da an der Austrittsstelle aus der Welle anhaftendes Lötmittel besser abfließen konnte, so daß weniger überschüssiges Lötmittel an den Leiterplatten verblieb.
• Bei allen bekannten Anordnungen war es schwierig, eine größere Berhrungsfläche als eine punktförmige Berührungsfläche zwischen dem obersten Teil der Welle und der Oberfläche der gedruckten Leiterplatte zu erhalten, und, wie erwähnt, wurde die Berührungsbreite und insbesondere die Berührungslänge in Bewegungsrichtung nur dadurch vergrößert, daß die Leiterplatte weiter in die Lötmittel welle hineingedrückt wurde. Dies hatte unter anderem die Folge, daß sich auf den gedruckten Leiterplatten ein unnötig schwerer Lötmittelüberzug ergab. Außerdem führt das Eindrücken einer Leiter#latte in die Lötmittelwelle zum Zwecke der Abflachung derselben um einen Betrag von beispielsweise 2,5 bis 5 cm zu'einer normalerweise parabolischen Form der Welle; die eine pilzförmige Krümmung annimmt, wodurch das Abfließen des #Lötmittels von der Hinterkante der durch das Lötmittel hindurch bewegten Leiterplatte beeinträchtigt wird mit dem Ergebnis, daß auf der Leiterplatte Lötbärte entstehen. In diesem Zusammenhang sollte betont werden, daß eine der wichtigsten Bestrebungen im Zusammenhang mit dem Wellenlöten darin besteht, einen Austrittiwinkel, d.h. einen Winkel zwischen der Unterseite der Leiterplatte und dem schmelzflüssigen Lötutittel, zu erhalten, der so klein als möglich ist, damit am Ablauf der Leiterplatte möglichst keine Abkühlung eintritt, um die Bildung von Lötmittelbärten zu vermeiden. Bei keiner der bekannten Anordnungen konn @ WPne größere Berührungsfläche zwischen Leiterplatte und schmelzflüssigem Lötmittel, die durch Eindrücken der Leiterplatte in die Welle erzielt worden war, das Entstehen solcher Lötbärte vermieden werden.
• Aufgabe der Erfindung ist es daher, ein verbessertes Verfahren zum Löten von gedruckten Schaltungsplatten sowie eine verbesserte Anordnung zur Durchführung dieses Verfahrens anzugeben. Die Erfindung betrifft also ein Verfahren zur Bearbeitung gedruckter Leiterplatten, demgemäß diese an einer stehenden Welle schmelzflüssigen Lötmittels, die dadurch entsteht, daß das Lötmittel im Zuge eines Kreislaufs durch eine Düse nach oben gepreßt wird, über wenigstens eine Kante derselben hinwegfließt und dann durch die Schwerkraft beschleunigt wird, so daß die Tendenz zur Bildung einer ballistisch gekrümmten Oberfläche entsteht, unter Berühtung der Lötmittelwelle vorbeibewegt werden.
• Dieses Verfahren ist dadurch gekennzeichnet, daß die Xontur der stehenden Welle so beeinflußt wird, daß der in Lflngsrichtung größere Teil der1#e##sWenetlenich1es#' und daß der Querschnitt der Welle sich in Flußrichtung in derselben Weise wie bei einer ballistisch verlaufende Welle ändert.
• Die Welle flüssigen Lötmittels wird hierzu durch eine Stützfläche unterstützt, die so geformt ist, daß die Oberfläche der Lötmittel welle die gewünschte bzw. erforderliche Kontur aufweist, die vorzugsweise über den in Längsrichtung größeren Teil flach ist. Außerdem erfolgt die Abstützung derart, daß die Welle in Flußrichtung des flüssigen Lötmittels unter einem Winkel von 3° bis 10° und vorzugsweise 40 bis 60 in Bezug auf die Horizontalebene nach unten geneigt ist.
• Eine Anordnung zur Durchführung des erfind,ungsgemäß'en# Verfahren weist eine Lötmitteldüse auf, deren eine Wand unter der' Lötmittelwelle weiter verläuft und eine derartige Gestalt: hat, daß sie, der Unterseite der Welle in Flußrichtung eine ballistische Krümmung verleiht und daß der größere Teil der Oberfläche der Welle im wesentlichen eben ist, Außerdem wird erreicht, daß die Querschnitts-# fläche der Welle sich in Flußrichtung in derselben Weise ändert wie die Querschnittsfläche einer nicht abgestützten Welle, die in ihrem Verlauf längs einer ballistischen Kurve verläuft.
• Bei einem Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäßen AnoRdnung wird schmelzflüssiges Lötmittel über eine entsprechend geformte Fläche einer Düse gepumpt, die eine rückwärtige Begrenzungsplatte aufweist, die in der Höhe verstellbar ist, so daß die Kontur der Lötmitteloberfläche verändert werden kann.
• Bei einem anderen Ausführungsbeispiel wird das schmelzflüssige Lötmittel durch eine Düse gepumpt, die zwei konturierte stützflächen bildet, so daß es in entgegengesetzten Richtungen über dieselben hinwegfließt.
• Aufgrund der entsprechend geformten Stützfläche für die Unterseite der Lötmittelwelle können die gedruckten Leiterplatten mit dem ebenen Teil der Welle in Berührung stehend an derselben votbeibewegt werden, wodurch die vorstehend erwähnten Austrittswinkel der gedruckten Leiterplatten in Bezug auf die Oberfläche der stehenden Welle, die vergrößerte Berührungsfläche und die Neigung der Beweg gungsrichtung derart sind, daß die Bildung von Lötmittelbärten vollständig vermieden ist.
• Extrem dünne und in dichter Packung angeordnete gedruckte Leiter.
• haben die Tendenz, durch schon das geringste überflüssige Lötmittel überbrückt und damit kurzgeschlossen zu werden, wozu die hohe Oberflächenspannung des Lötmittels insbesondere dann beiträgt, wenn Sauerstoff vorhanden ist. Der oxidierte Oberflächenfilm ist sehr zäh und neigt dazu, die Brückenbildung zwischen den Leitungen zu unterstützen. Um den letztgenannten Effekt zu Vermeiden, wird gewöhnlich Öl in den Lötmittelstrom gemischt, um die Oberflächenspannung herabzusetzen. Aufgrund vorliegender Erfindung führen thermodynamische Gesichtspunkte der verlängerten und kontrollierbaren Berührungsfläche, die Neigung der flachen Oberfläche ~der ~Welle und der kontrollierte Austritt aus der Welle nicht nur zur Vermeidung der Lötmittelbärte, sondern auch£ indem ein Lötmittelüberschuß vermieden wird, zur Vermeidung von Brückenbildung, selbst wenn Leiterplatten mit dünnen und eng beieinanderliegenden Leitungen gelötet werden sollen, und selbst wenn hohe Lötgeschwindigkeiten zur Anwendung kommen, ohne daß Öl benutzt wird. Wenn besondere Umstände. wie gedruckte Schaltungen mit extrem dünnen und extrem dicht gepackten Leitungen, große Fläche oder Erfordernisse vorliegen denen gemäß ein direkter Kontakt zwischen der W.llenoberfläche und der umgebenden Atmosphäre vermieden werden muß und dementsprechend die Verwendung von Öl geboten ist, sollte dieses lediglich der Oberfläche der Lötmittelwelle zugeführt werden. Hierdurch werden nachteilige Effekte wie z.B. Öleinschlüsse in den Lötmittelstegen und das Erstarren von Öl vermieden, die dann auftreten, wenn das Öl dem Lötmittelstrom zugegeben oder unter den Lötmittelstrom gemischt wird. Außerdem ist die Anordnung so getroffen, daß der Ölzufluß jederzeit während des Lötvorgan9es unterbrochen oder veranlaßt werden kann, ohne daß eine Arbeitsunterbrechung erforderlich ist. Die Erfindung bringt also bei einem Verfahren, bei dem gedruckte Leiterplatten an einer stehenden Welle schmelzflüssigen Lötmittels vorbeibewegt werden, den Vorteil mit sich, daß eine vergrößerte Berührungsfläche vorhanden ist, die insbesondere eine langgestreckte "Berührungslinie" in Bewegungsrichtung bietet, im Gegensatz zu der ~Ipunktförmigenfl Berührung mit der Oberfläche der stehenden Welle. Dieser Effekt kommt durch den langgestreckten ebenen Teil der Wellenoberfläche zustande, ohne daß die gedruckte Leiterplatte in die Welle hineingedrückt zu werden braucht.
• Ein weiterer Vorteil der Erfindung liegt darin, daß aufgrund der Unterstützung der Unterfläche der Lötmittelwelle in der Art, daß diese in Flußrichtung gemäß einer ballistischen Kurve verläuft, der größere Teil der Oberfläche der Welle im wesentlichen eben ist.
• Aufgrund der Erfindung kann diese ebene Berührungsfläche der Oberseite der Lötmittelwelle gegenüber der Horizontalebene einen Neigungswinkel annehmen außerdem ist es möglieh, die Länge und den Neigungswinkel dieser BerührungsflSche dadurch zu verändern, daß die Länge und die Neigung der zur Düse gehörenden'Abstützplatte entsprechend verändert wird, daß der rückwärtige Teil einer. zweiseitigen Welle entsprechend beeinflußt wird, oder daß Länge Form und Ausrichtung der zur Düse gehörigen Platte zusammen mit der Einstellung der rückwärtigen Hälfte der Welle durch Einstellung einer zur Düse~gehörigen rückwärtigen Platte verändert werden.
• Die Erfindung bringt außerdem den Vorteil-mit sich, daß die Ausbildung der Welle so beeinflußt werden kann, daß ein,, spitzer Trennungswinkel zwischen Wellenoberfläche und gedruckter Leiterplate entsteht. Ein weiterer Vorteil, den die Erfindung mit#-sich.bringt, liegt darin, daß die Wellenform im Hinblick auf optimale Arbeitsergebnisse eingestellt werden kann, indem ermöglicht wird, die optimale Relativgeschwindigkeit zwischen der Transportbewegung der gedruckten Leiterplatte und demjenigen -Teil der Lötmittelwellenoberfläche, in dem die gedruckte Leiterplatte bzw. körperliche Bestanateile derselben, wie z.B. Leitungen, Anschlußstifte, Sockelstifte oder ähnliches, aus der. Welle austreten, einzustellen.
• Ein weiterer Vorteil der Erfindung liegt darin, ~daß die Querschn1;tt,sfläche der Welle sich in Flußrichtung in derselben Weise wie die, Querschnittsfläche einer nicht unterstützten. Welle ändert, die in ihram#Verlauf' einer ballistischen Kurve folgt, wobei jedoch die Oberfläche über-ein-en größeren Teil ihrer Längsausdehnung hinweg im wesentlichen eben bleibt.
• Nachstehend werden die Prinzipien der Erfindung im Zusammenhang mit typischen Ausführung'sbeispielen unter Bezugnahme auf Figuren - näher erläutert.
• Fig. 1 zeigt die Ansicht einer Lötanlage mit den erfindungsgemäßen Merkmalen.
• Fig. 2 zeit einen Querschnitt' längs der Linie 2-2 in Figur Fig. 3a und 3b zeigen schematische Querschnitte durch Anordnungen, die derjenigen gemäß Figur 2 ähneln, bei der jedoch eine einstellbare rückwärtige Platte vorhanden ist.
• Fig. 4a, 4b, 4c zeigen schematische Querschnitte durch Lötmittelströme, wie sie bei Verwendung der Anordnungen gemäß Figuren 3a und 3b entstehen.
• Fig. 5 zeigt einen schematischen Querschnitt durch eine weitere erfindungsgemäße Anordnung zur Einstellung des Lötmittelflusses.
• Gemäß den Figuren 1 und 2 enthält ein thermisch isolierter Lötmitteltank bzw. ein Lötmittelbad 1 Heizelemente 2, die dazu dienen, das Lötmittel 3 in schmelzflüssigem Zustand zu halten. Eine Pumpe 4 dient dazu, auf das schmelzflüssige Lötmittel im Tank 1 einen Druck auszuüben, so daß dieses in Richtung von Pfeilen 5 durch einen im wesentlichen senkrecht verlaufenden langgestreckten Kanal 6 hindurch nach oben und in eine Düse hineinfließt, die durch eine rückwärtige Platte 7 und einen Teil 8 einer Stützplatte 9 gebildet wird. Das obere Ende des Kanals 6 weist horizontale Flanken 6a auf, auf denen horizontale Flanken der rückwärtigen Platte 7 und des.
• Teils 8 der Stützplatte 9 aufliegen, wobei die jeweils aufeinanderliegenden Flanken miteinander verbunden sind. Darüber hinaus kann sich eine Stützrippe 9a längs der Stützplatte 9 erstrecken.
• Das schmelzflüssige Lötmittel, das durch den Kanal 6 nach oben fließt, bewegt sich über die Stützplatte 9 hinweg und kehrt zum Lötmittelbad bzw. Lötmittelgefäß 1 zurück, was durch den Pfeil lo angedeutet ist. Die Oberfläche des Lötmittels kann mit einem Film von öl überzogen sein, das aus einem Reservoir bzw. einem Behälter 11 stammt, der über die Leitung 12 mit öl gefüllt wird. Die Längskanten der Lötmittelwelle werden durch die Seitenplatten bzw. Leitplatten 13 und 14 zustande gebracht.
• Damit ist eine Lötmittelwelle 15 seitlich durch die Leitplatten 13 und 14 begrenzt, die z.B. lo bis 75 cm von einander beabstandet sein können, was von der Maximalbreite der zu verarbeitenden gedruckten Leiterplatten und vön der Länge der Düse und der rückwärtigen Platte 7 abhängt. Die Stützplatte 9 für die Welle ist ein wichtiges Merkmal der Erfindung und ermöglicht zusammen mit einer geeignet ausgebildeten Anordnung von Düse und rückwärtiger Platte die Bildung einer vollständig ebenen und in Längsrichtung geneigten Lötmittelwelle.
• Im Betrieb wird das schmelzflüssige Lötmittel durch den Kanal 6 nach oben gedrückt, um zwischen den Leitflächen 13 und 14 unter der Wirkung von Graviationskräften und mit Beschleunigungsgeschwindigkeit in Vorwärtsrichtung bzw. nach links zu-fließen, wie dies aus Figur 2 ersichtlich ist. Wenn der Lötmittelfluß, nicht durch eine Stützplatte 9 geführt wäre, hätte die Oberfläche des schmelzflüssigen Lotmittelstroms eine Krümmung, die derjenigen einer ballistischen Kurve gleichen wurde. Wenn eine derartig gewölbte Wellenoberfläche zum Löten gedruckter Leiterplatten verwendet würde, bestände zwischen der unteren Fläche der Leiterplatten und der gewölbten Oberfläche der Lötmittelwelle eine Berührung längs einer Linie. In der Praxis kann jedoch, indem man die Leiterplatte nach unten in die Welle hineindrückt, eine breitere Xcntakb che bzw.
• Kontaktlänge von ungefähr 2,5 bis 4 cm in Bewegungsrichtung erhalten werden, wobei sich jedoch ungünstige Ergebnisse in Form von sich bildenden Lötmittelbärten ergeben.
• Um den Lötvorgang zu verbessern und insbesondere um bei erhöhten Geschwindigkeiten zufriedenstèllende Lötergebnisse zu erzielen bzw.
• um die Herstellungsrate erheblich zu erhöhen, ist, die Stützplatte 9 so geformt, daß der Abstand zwischen der Oberfläche der Lötmittelwelle 15 und der Stützplatte 9 an jeder Stelle so groß ist, daß ir beschleunigte Strom schmelzflüssige,n: Lötmittels eine ebene abfallende Oberfläche zwischen den Punkten 16 und 17 und eine ballistisch gekrümmte untere Flache aufweist. Diese untere Fläche hat aufgrund der ballistisch gekrümmten Stützplatte 9 eine ballistik sche Krümmung, wie sich aus Figur 2 ergibt. Außerdem ändert sich die Querschnittsfläche des fließenden Lötmittels in Flußrichtung in derselben Weise, wie die Querschnittsfläche einer nicht abgestützten Welle, die einer ballistischen Kurve folgt, sich ändern würde. Hierdurch ist in Bewegungsrichtung das Entstehen einer lang gestreckten Berührungsfläche und dementsprechend auch die gewünschte eing«gellte Berührungsfläche zwischen der -gedruckten Leiter platte und dem Lötmittel möglich. Außerdem sind, wenn die gedruckte Leiterplatte lediglich die Oberfläche des Lötmittels berührt, die schädlichen Folgen des Herunterdrückens der Leiterplatte in die Welle vermieden.
• Mit Hilfe der beschriebenen Anordnung kann entsprechend der gewünschten Bedingungen jede beliebige Länge der Berührungsfläche zwischen der gedruckten Leiterplatte und der ebenen Oberfläche der Lötmittel welle zwischen den Punkten 16 und 17 erhalten werden. Die letztgenannten Bedingungen, die auf einer hohen Produktionsrate beruhen, können eine Berührungslänge zwischen den Punkten 16 und 17 von lo cm erforderlich machen, obwohl es bisher nicht möglich war, einen Lötmittelstrom zu erzeugen, der eine derartige Kontaktbreite und eine abfallende Oberfläche aufwies. Aufgrund der vorliegenden Erfindung ist es hingegen möglich, die Kontaktlänge zwischen den Punkten 16 und 17 sowohl auf 2 cm zu verringern als auch auf mehr als 15 cm zu erhöhen, wenn dies erforderlich sein sollte. Die Wirkung der abfallenden Lötmittelwelle mit einer ausgedehnten ebenen Berührungsfläche ist die, daß sie das Abstreifen von überschüssigem L(<tmittel von den gedruckten Leiterplatten veranlaßt, was ein außerordentlich wichtiger Vorteil bei Anwendungen in der Luftfahrt-Industrie ist. Außerdem bedeutet die Verringerung des Lötmittelverbrauchs bei jedem Lötvorgang einen wichtigen Faktor zur Kostensenkung.
• Da das HAbstreifen" und der Abfluß des Lötmittels unter definierten Bedingungen in Folge einer in geeigneter Weise geformten Welle vor sich geht, ist die Bildung nicht poröser und zuverlässiger Lötmittelstege sichergestellt, im Gegensatz zu den Verhältnissen bei bekannten mit Noigungswinkel arbeitenden L~;ererfahren, bei denen Stege von nicht zufriedenstellendem Lötmittelvolumen oder solche Stege entstehen, die aufgrund der unkontrollierten Kontur des Wellenflusses und Flußbedingungen merklich unsymmetrisch ausgebildet sind, worunter die Zuverlässigkeit der Arbeitsmenge leidet.
• Das Vermeiden von Lötmittelüberschuß zusammen mit dem Ausschalten von Lötmittelbärten unter gesteuerten Bedingungen bei Lötgeschwindigkeiten die die bei konventionellen Elçrizontalwellen-Lötverfah ren üblichen Geschwindigkeiten um ein Vielfaches übersteigen, bzw.
• bei Geschwindigkeiten, die die bei bekannten Wellenlötverfahren vom Typ des Schrägtransports üblichen Geschwindlgkeiten zumindest übersteigen, ohne daß öl verwendet zu werden braucht, ist ein Vorteil des neuen Konzepts.
• Ein weiterer Vorteil der erfindungsgemäßen Anordnung besteht darin, daß die Bildung von Lötmittelbrücken zwischen den Leitern und/oder den Anschlußstiften, Sockelstiften oder ähnlichen Elementen von gedruckten Leiterplatten vermieden wird, und daß dieser günstige Umstand auch dann im wesentlichen Umfang vorhanden ist, wenn dünne und dick bepackte sog. gedruckte t§Feinleitungs eiterplatten bei Geschwindigkeiten gelötet werden sollen, die die bei bekannten Lötverfahren üblichen Geschwindigkeiten übersteigen.
• Solche Vorteile sind auch dann gegeben, wenn für den Lötvorgang kein Öl verwendet wird. Alle die erwShnten günstigen Wigenschaften, die die neue Technik mit sich bringt, erleichtern die Qualitätskontrolle, verbessern-die Zuverlässigkeit und haben eine Einsparung an Lötmittel zu Folge.
• Ein weiterer Vorteil der beschriebenen Anordnung besteht darin, daß, sofern die Umstände es erfordern, die Lötmittelwelle in bekannter Weise mit Öl bedeckt werden kann, das aus einem Reservoir oder einem Behältnis 31 heraus geliefert wird, die der Öldüse gemäß dem US-Patent 3 19o 527 entsprechen.-Eine dosierte Ölmenge kann in das Ölbehältnis 11 gepumpt werden, um dann gleichmäßig über die Oberfläche der Welle' verteilt zu werden.
• Während in den Figuren die Oberfläche der tötmittelwelle 15 zwischen den Punkten 16 und li unter einem bestimmten Winkel in Flußrichtung nach unten geneigt dargestellt ist, kant bei entsprechender Ausrichtung der Stützplatte 9 dieser Teil der Oberfläche der Lötmittelwelle auch horizontal verlaufen. In der Praxis liegt dieser Winkel zur Horizontalen zwischen 30 und 100, vorzugsweise zwischen 40 und 6°.
• Die in Figur 3 a im Querschnitt dargestellte Anordnung weist eine stützplatte 20 für die Lötmittelwelle auf, die der Platte 9 in den Figuren 1 und 2 entspricht, und die mit ihrem' Teil 21 Bestandteil der Düse für den Lötmittelstrom ist. Der andere Teil der Düse wird durch eine feststehende Platte 22 und durch eine Platte 23 gebildet, die mittels geeigneter Elemente, beispielsweise mit Hilfe einer Zahnstange und eines Ritzelstin vertikaler Richtung bewegt werden kann. Die Platte 23 kann ein Behältnis 25 für öl aufweisen, wenn die Umstände die Verwendung von öl erforderlich machen.
• Wenn die Platte 23 angehoben ist, wie dies die Figur 3a zeigt, und wenn schmelzflüssiges Lötmittel nach oben und vorne in Richtung der Pfeile 26 fließt, verleiht die Stützplatte 20 der Oberfläche der Lötmittelwelle eine im wesentliche ebene geneigte Fläche 27. Gedruckte Leiterplatten, wie sie bei Position 28 und 29 gezeigt sind, werden in Richtung des Pfeiles 30 bewegt, so daß sie die Oberfläche 27 der Lötmittelwelle berühren und in einer Richtung durch sie hindurchbewegt werden, die der Flußrichtung der Lötmittelwelle entgegengerichtet ist. Die rückwärtige Platte 23 kann die in Figur 5 gezeigte Form haben.
• In der Figur 3b ist die Platte 23 in abgesenkter Stellung gezeigt, in die sie mit Hilfe der Zahnstange und des Ritzels gebracht wird, so daß ein Teil des Lötmittels in Richtung des Pfeiles 32 bzw. entgegen der Flußrichtung desjenigen Teils der Lötmittelwelle fließt,der die ebene Fläche 27 aufweist. Hierdurch wird die Flußrate des Lötmittels an der Fläche 33 verändert, was die Art beeinflußt, in der z.B. das Lötmittel von Verbindungsstiften oder ähnlichen körperlichen Bestandteilen 31 der Leiterplatte abgestreift wird. Die Geschwindigkeit an der Oberfläche dieser Abstreifwelle oder rückwärtigen Welle kann so eingestellt werden, daß sie der Geschwindigkeit von Förderelementen angepaßt ist, die die gedruckten Leiterplatten tragen, so daß die Verbindungsstifte 31 oder ähnliche Elemente so aus dem Lötmittel austreten, als ob sie in vertikaler Richtung von ihm abgehoben worden wären. Es ist jedoch auch möglich, die Relativgeschwindigkeiten so einzustellen, daß die Bewegung der Oberfläche 33 sche11s als diejenige der die gedruckten Leiterplatten tragenden Förderelemente ist, so daß sich ein ~Vorwärts-Wascheffekt" bei den Stiften 31 ergibt, oder so, daß die Geschwindigkeit der Welle 33 geringer als diejenige der Förderelemente ist, was das Entstehen eines "Rückwärts-Reinigungseffektes" bei den Stiften zur Folge hat. Die Bezugnahme auf gedruckte Leiterplatten, insbesondere auf moderne Mehr-Lagen-Leiterplatten mit Anschluß- und/oder Sockelstiften hatte den Zweck, die außerordentlich wichtigen Vorteile zu erläutern, die die Erfindung durch Verbesserung der Lötbedingungen bringt, Diese Vorteile sind jedoch, auch bei andersartig ausgebildeten Arbeitsobjekten"' vorhanden.
• Die Figuren 4a, 4b und 4c stellen Querschnitte durch die Oberflächen von Lötmittelwellen dar, die sich aufgrund der Einstellung' der geeignet ausgebildeten Platte 23 ergeben, um die drei gerade erwähnten Bedingungen der rückwärtigen Welle bzw. Abstreifwell'e 33 einzustellen, während eine ebene geneigte Fläche'27 bei der Lotmittelwelle aufrechterhalten bleibt und als Berührung's fläche für die zu lötenden Werkstücke dient.
• Gemäß Figur 5 wird das Lö'tmitte,l durch eine Düse nach oben gepreßt, die durch teile 35 und 36 der stützplatten 37 und 38 gebildet wird. Let2tgenannte Platten haben eine derartige ¢estattt daß sie in Richtung des Pfeiles 4oeinenLötmittelfluß in Richtung des Pfeiles 43 veranlassen, der zur Bildung einer rückwärtigen Abstreifwelle mit einer Oberfläche 42 führt. Die Stützpla#ten 37 und 38 können bei Wunsch eine derartige Gestalt haben, daß bei Position 45 ein Lötmittelfluß mit einer ebenen oder mit einer gekrümmten Oberfläche entsteht, wobei diese Fläche Teile aufweist, bei denen die Flußrichtung entgegengesetzt ist. Die Stützfläche 38-kann feststehend oder in der Höhe einstellbar sein und gegen die StUt~-fläche 23 gemäß Figur 3a ausgetauscht werden.
• Durch die vorliegende Erfindung ist es möglich, beinahe jede gewünschte Kontur der Wellenoberfläche zu erzeugen, die Jeweils für eine besondere Anwendung benötigt wird. Dies geschieht durch geeignete Gestaltung der Stützfläche des Stützelementes, das an der Unterseite der Lötmittelwelle angreift,, in Verbindung mit entsprechender Dimensionierung der Düse, durch die das Lötmittel nach' oben fließt, wie auch in Verbindung mit einer geeigneten Flußrate zusammen mit einer geeigneten Ausbildung der rückw'ärtigen Platte sowie auch im zusammenwirken mit der möglichen Einstellung von deren effektiver Höhe.
• Bei bekannten Anordnungen erhält die Oberfläche der Welle ihre Form lediglich durch die Gravitationskräfte, so daß es notwendig gewesen ist, den Lötvorgang der Wellenform anzupassen. Außerdem war es bei bekannten Anordnungen nicht möglich, Geschwindigkeit, Richtung und Gestalt der rückwärtigen Welle zu beeinflussen. Sogenannte Wellenformerelemente haben die Form der aktiven Welle fläche nicht verändert, wenngleich sie fleizeffekte zur Folge hatten.
• Aufgrund der vorliegenden Erfindung ist es möglich, einen Oberflächenbereich beim Lötmittel zu schaffen, der in nahezu jeder erforderlichen Größe als Berührungsfläche mit einer Leiterplatte dient. So können z.B. ohne weiteres Lötmittelwellen erhalten werden, die außer den oben erwähnten Wellenbreiten von lo bis 75 cm ebene Berührungsflächen mit Längen von 5 bis 15 cm in Richtung der Leitsrplattenbewegung aufweisen.
• Der Winkel der ebenen geneigten Ober fläche in Bezug auf die Horizontale kann den Erfordernissen entsprechend gewalt werden. So kann z.B. ein Winkel von 70 vorgesehen sein, üblicher sind jedoch Winkel zwischen 40 und 60.
• Wie ebenso vorstehend schon erwähnt wurde, kann die Oberfläche bei Bedarf in einfacher Weise mit einem ölfilm überzogen werden. Dieser 6film kann auch auf andere als die gezeigte und beschriebene Art und Weise aufgebracht werden.
• Das Lötmittel'fließt unter der Wirkung der Gravitationskräfte und wird beschleunigt. Es wird dabei in der Weise gestützt, daß die notwendigen Flächen beim fließenden Lötmittel entstehen. D,ies geschieht durch Ausbildung der Oberfläche der Stützplatte in Abhängigkeit der Beschleunigung des Lötmittelflusses in der Weise, daß die obere aktive Fläche der Lötmittelwelle eben ist und entweder horizontal oder geneigt verläuft. Darüber hinaus ist es möglich, die Oberfläche der Lötmittelwelle so zu formen, daß sie der Gestalt eines Bestandteils der Leiterplatte angepaßt ist, beispielsweise eine Einbuchtung bildet. Außerdem ist es möglich, die rückwärtige Welle in ähnlicher Weise zu formen.
• Um die Anwendung der Prinzipien der Erfindung zu illustrieren, wurd vorstehend spezielle Ausführungabeispiele im einzelnen dargestellt und beschrieben. Selbstverständlich kann die Erfindung auch noch auf andere Weise verkörpert werden, ohne daß von ihren Prinzipien abgewichen wird.

Claims (15)

Patentan s'>rüche

1. Verfahren zur Bearbeitung gedruckter Leiterplatten, demgemäß diese an einer stehenden Welle schmelzflüssigen Lötmittels, die dadurch entsteht, daß das Lötmittel im Zuge eines Kreislaufes durch eine Düse nach oben gepreßt wird, über wenigstens eine Kante derselben hinwegfließt und dann durch die Schwerkraft beschleunigt wird, so daß die Tendenz zur Bildung einer ballistisch gekrümmten Oberfläche entsteht, unter Berührung der Lötmittelwelle vorbeibewegt werden, dadurch qekennzeichnst, daß die Kontur der stehenden Welle (15) so beeinflußt wird, daß der in Längsrichtung größere Teil (16, 17) der Xel! t eSen qlst, und daß der Querschnitt der Welle sich in Flußrichtung (5) in derselben Weise wie bei einer ballistisch verlaufenden Welle ändert.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Unterseite der stehenden Welle tal5) so abgestützt ist, daß ihr Verlauf einer ballistischen Kurve entspricht, daß der größere Teil (16, 17) der Oberseite der Welle in seiner Längsausdehnung im wesentlichen eben ist, und daß die Querschnittsfläche der Welle sich in derselben Weise wie diejenige einer nichtabgestützten Welle ändert, die entsprechend einer ballistischen Kurve verläuft.

3. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der im wesentlichen ebene größere Teil (16, 17) der Oberfläche der Lötmittelwelle (15) in Flußrichtung (5) nach unten geneigt ist.

4. Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Neigung des im wesentlichen ebenen Teils (16, 17) der Oberseite der Lötmittelwelle (15) in Bezug auf die Horizontalebene 30 bis 100 beträgt.

5.~Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Neigung des im wesentlichen ebenen Teils (16, 17) der Oberseite der Lötmittelwelle (15) in Bezug auf die Horizontalebene 40 bis 60 beträgt.

6. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die stehende Welle (15) dadurch zustande kommt, daß Lötmittel über eine Kante (8) einer Düse (7, 8) fließt.

7. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die stehende Lötmittelwelle (15) dadurch entsteht, daß Lötmittel die Vorderkante (21, 35) der Düse (21, 22, 23; 35, 36, überfließt, und daß ein Teil des Lötmittels über die#Hinterkante (23, 36) der Düse fließt, um die Kontur der Oberfläche der Welle zu bestimmen.

8. Verfahren nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Unterseite desjenigen Teils der Lötmittelwelle, der über die Hinterkante (23, 36) der Düse fließt, an seiner Unterseite so abgestützt wird, daß er in der rückwärtigen Flußrichtung entsprechend einer ballistischen Kurve verläuft.

9. Anordnung zur Bearbeitung gedruckter Leiterplatten, die an einer stehenden Welle schmelzflüssigen Lötmittels unter Berührung derselben vorbeigeführt werden, gekennzeichnet durch eine sich nach. oben erstreckende Düse, deren Auslaßende durch ein Paar relativ langgestreckter und im wesentlichen parallel verlaufender Kanten (7, 8) gebildet wird, durch Mittel (4), die das schmelzflüssige Lötmittel zu einem Kreislauf veran lassen, innerhalb dessen es nach oben steigt, durch die Düse hindurchtritt, und über wenigstens eine Kante ders'elb'en hinwegfließt, um eine stehende Welle zu bilden, die derart ~lurch die Schwerkraft beschleunigt wird, daß sie normalerweise eine Oberfläche haben würde, die in Flußrichtung eine ballistische Krümmung aufweist, durch eine Abstützung ~(9), die die Düse fortsetzt und die Unterseite der stehenden Welle (15) so abstützt, daß diese in Flußrichtung entsprechend einer ballistischen Kurve verläuft,und daß der größere Teil (16, 17) der Oberseite der .#elle in Längsrichtung im wesentlichen eben ist.

lo. Anordnung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Ausrichtung und die Kontur der Abstützung (9) in einer Vertikalebene derart sind, daß der in Längsrichtung größere Teil (16) 17) der Oberfläche der Welle (15) in Flußrichtung nach unten geneigt ist.

11. Anordnung nach Anspruch lo, dadurch gekennzeichnet, daß die Neigung des in Längsrichtung größeren ebenen Teils (16, 17) der Oberfläche der Welle (15) in Bezug auf die Horizontalebene 30 bis 10° beträgt.

12. Anordnung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Düse durch ein Paar seitlich voneinander beabstandeter und sich nach oben erstreckender, die Düsenkanten aufweisenden Vorder- bzw. Rückwände (8, 21, 35; 7, 23, 38) gebildet wird, daß die vom schmelzflüssigen Lötmittel überflossene Kante der Vorderwand (8, 21, 35) und die Stützfläche (9, 20, 37) von dieser Vorderwand ausgehen, und daß die Rückwand (23, 38) in der Höhe verstellbar ist, so daß die Durchflußmenge des schmelzflüssigen Lötmittels über die Stützfläche (20, 37) verändert werden kann.

13. Anordnung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Düse durch ein Paar seitlich voneinander beabstandeter, sich nach oben erstreckender und die Düsenkanten aufweisender Vorder- bzw. Rückwände (37, 38) gebildet wird, daß die vom schmelzflüssigen Lötmittel überflossene Kante der Vorderwand und die Stützfläche von der Vorderwand ausgehen, daß eine zweite Stützfläche von der Rückwand nach außen hin ausgeht, die nach hinten ~und- unten geneigt ist, um als Stützung für eine Streifwelle von schmelzflüssigem Lötmittel zu dienen, die in der Flußrichtung der stehenden Welle entgegengesetzter Richtung abilsießt, um überschüssiges Lötmittel von gedruckten Leiterplatten (29) abzustreifen, die den in Längsrichtung größeren ebenen Teil der Welle berührend an derselben vorbei bewegt werden

14. Vorrichtung nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, daß die zweite Stützfläche eine ballistische Krümmung aufweist.

15. Vorrichtung nach Anspruch 13 oder 14, dadurch gekennzeichne,t, daß die zweite Stützfläche in'der Höhe verstellbar ist.