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Vorrichtung zum Aus- und Einlöten von Bauteilen auf bestückten Leiterplatten
Die Erfindung bezieht sich auf eine Vorrichtung zum Aus-und Einlöten von Bauteilen
auf bestückten Leiterplatten, mit einer Halterung für die Leiterplatten, einer auf
die Lötseite einwirkenden Heizeinrichtung und einer auf der Bauteile seite angeordneten
Greifeinrichtung für die Bauteile.
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Bei der abschließenden Prüfung von in Serie gefertigten bestückten
Leiterplatten werden Leiterplatten entdeckt, die entweder falsch bestückt sind oder
bei denen eines der Bauteile defekt ist.
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in Auslöten und hatfernen des defekten oder ungeeigneten Bauteils
von Hand und ein Wiedereinsetzen eines richtigen Bauteils erfordert einen sehr hohen
Arbeitsaufwand, zudem wird bei diesem Vorgehen ein noch funktionsfähiges, jedoch
falsch eingesetztes Bauteil häufig derart beschädigt, daß es nicht mehr verwendet
werden kann. Dies kann, insbesondere bei teuren integrierten Schaltkreisen zu erheblichen
wirtschaftlichen Verlusten führen.
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Es besteht demgemäß die Aufgabe, eine Vorrichtung zum schnellen Aus-
und Einlöten von Bauteilen, insbesondere von solchen mit einer Vielzahl von Anschlußdrähten,
anzugeben, die es erlaubt, den Wechsel schnell und ohne Beschädigung des auszuwechselnden
Bauteils, benachbarter Bauteile oder der Leiterplatte vorzunehmen.
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Es ist eine Auslöt- und Abziehvorrichtung für integrierte Schaltkreise
aus Leiterplatten mit einer Halterung für die Leiterplatten einer auf der Löstseite
wirkenden Heizeinrichtung md einer an einem verstellbaren Schwenkarm befestigten
Greifeinrichtung bekannt, bei welcher die elektrisch erzeugte Schmelzwärme zur Verflüssigung
des Lots den Lötstellen über direkten thermischen Kontakt zugeführt ist, was häufig
zu ungleichmäßigem Auslöten infolge unterschiedlichen thermischen Ubergangswiderstands,
wie auch zu Verunreinigung oder Beschädigung der Lötstellen oder deren Umgebung,
führen kann.
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Um diese Nachteile zu vermeiden, wird zur Lösung der gestellten Aufgabe
eine Vorrichtung der eingangs genannten Art angegeben, die dadurch gekennzeichnet
ist, daß die Heizeinrichtung einen mit Heißgas beschickten Düsenkopf aufweist, dessen
Stirnfläche mit in Anzahl und Anordnung dem Anschlußraster des zu lötenden Bauteils
entsprechenden Düsenbohrungen versehen ist und der parallel und senkrecht zur Leiterplatte
bewegbar ist und daß die Greifeinrichtung aus einer senkrecht zur Leiterplatte federnd
gelagerten Zange besteht, die parallel und senkrecht zur Leiterplatte bewegbar ist.
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Bei dieser Anwendung der an sich bekannten Heißgas-Löttechnik ergeben
sich erhebliche Vorteile: Es können nicht nur einfache Bauelemente, sondern auch
integrierte Schaltkreise mit vierzehn oder mehr Lötpunkten gleichzeitig aus einer
Leiterplatte herausgelöst werden.
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Aufgrund der Anordnung der Düsenbohrungen werden nur die Lötpunkte
erwärmt. Die Umgebung der Lötstellen mit den dort befindlichen Bauteilen wird nicht
in Mitleidenschaft gezogen.
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Das ausgelötete Bauteil kann vollkommen unbeschädigt herausgelöst
und wieder verwendet werden.
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Eine Brückenbildung zwischen benachbarten Leiterbahnen oder eine Beschädigung,
wie sie bei der Anwendung direkten thermischen Kontakts (Lötkolben) häufig auftritt,
ist nicht zu befürchten.
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Beim Einlöten eines neuen Bauteils anstelle des ausgelöteten wird
in entsprechender Weise umgekehrt vorgegangen.
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Die vom Auslötvorgang her noch verzinnten Bohrungen in den Leiterplatten
brauchen nicht freigebohrt werden, sie werden lediglich erwärmt, wobei kein neues
Lot zugesetzt werden muß. Im Zeitpunkt des Flüssigwerdens wird das neue Bauteil,
das von der Greifeinrichtung unter Federdruck gegen die verzinnten und daher geschlossenen
Bohrungen gepreßt wird, in diese eingedrückt.
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Werden an die Lötstellen besondere Anforderungen hinsichtlich einwandfreier
Kontaktierung gestellt, so ist es möglich, die Vorrichtung anstelle der sonst verwendeten
erhitzten Druckluft mit einem Schutzgas, beispielsweise Argon oder Formiergas, zu
betreiben.
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Die Bewegung des Bauteils in der Greifeinrichtung beim Abziehen bzw.
Einrücken kann zur Steuerung bzw. zum Abschalten des Heißgasstroms herange~ogen
werden, so daß eine größtmögliche Schonung der Leiterplatte hinsichtlich der Wärmebelastung
gewährleistet ist. Ein diesbezüglicher weiterer Vorteil ist darin zu sehen, daß
die Temperatur des Heißgases sich in einfacher Weise an die Schmelztemperatur des
Lots anpassen läßt. Es können so Auslöt- bzw. Einlötzeiten von 10 sec und weniger
erreicht werden.
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Zur Erläuterung der Erfindung sind in den Figuren ein Ausführungsbeispiel
einer erfindungsgemäßen Vorrichtung sowie Einzelheiten dargestellt und im folgenden
beschrieben.
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Figur 1: In einem Rahmengestell 1 ist eine bestückte Leiterplatte
2 gehaltert, aus der eines der Bauteile 3, beispielsweise ein integrierter Schaltkreis
in Dual-in-line-
Ausführung, entfernt und durch ein anderes ersetzt
werden soll. Zu diesem Zwecke ist auf der Lötseite der Leiterplatte 2 eine Heizeinrichtung
4 in unmittelbare Nähe der Lötstellen des auszuwechselnden Bauteils 3 mit in diesem
Falle 14 bzw. 16 Lötstellen herangeführt. Die Heizeinrichtung 4 besteht aus einer
in der Fassung 15 gehaltenen Heißgaslanze 5 mit aufsteckbarem Düsenkopf 6. Der Düsenkopf
weist in seiner Stirnfläche Düsenbohrungen auf (siehe dazu auch Figur 2), welche
dem Anschlußraster des Bauteils 3 entsprechen. Die auf der anderen, der Bauteileseite
der Leiterplatte 2 angeordnete Greifeinrichtung 7 besteht im wesentlichen aus einer,
den Dual-in-line-Bauteil 3 an den Schmalseiten ergreifenden Zange 8, die in Richtung
senkrecht zur Leiterplattenebene mit Hilfe eines auf der Stange 9 gleitenden Kugelkäfigs
10 verschiebbar ist. Die Greifeinrichtung 7 ist an einer Vorrichtung zur Koordinatenverschiebung
11 befestigt, die im wesentlichen aus einer auf einem Gestänge 12 verschiebbaren
Führung 13 zur Einstellung der einen Koordinate (in Zeichenebene) und einem auf
Schienen senkrecht zur Zeichenebene verfahrbaren, das Gestänge 12 tragenden Schlitten
14 zur Einstellung der anderen Koordinate besteht. Mit der Führung 13 ist über den
Winkelrahmen 16 die Fassung 15 der Heizeinrichtung 4 starr verbunden, so daß diese
den Koordinateneinstellungen der Vorrichtung 11 folgt und der Düsenkopf 6 ständig
koaxial zur Zange 8 angeordnet ist.
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Zum Reinigen oder Auswechseln des Düsenkopfs 6 ist er mit der Fassung
15 in Richtung senkrecht zur Leiterplatte 2 ausschwenkbar.
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Die Funktion der Vorrichtung beim Auslöten ist die folgende: Die Zange
8 wird auf der Stange 9 in Richtung des auszulötenden Bauteils 3 vorgeschoben, bis
ihre Greifbacken 18 dieses an seinen Schmalseiten erfassen. Beim Vorschieben der
Zange 8 wird die Zugfeder 17 gespannt, die einerseits
an der Führung
13, andererseits an der Halterung 10 der Zange 8 befestigt ist. über den Düsenkopf
6 werden gleichzeitig die Lötstellen der Anschlüsse des Bauteils 3 auf der Lötseite
der Leiterplatte 2 mit Heißgas beströmt. Sobald das Lot seine Schmelztemperatur
erreicht hat, zieht die Zange 8 das Bauteil 3 ab. Bei reichen der Endlage der Halterung
10 wird ein hier nicht dargestellter Endschalter betätigt, der den Heißgasstrom
abstellt. Das herausgelöste Bauteil 3 ist unbeschädigt und kann gegebenenfalls weiter
verwendet werden. Soll an derselben Stelle zum Ersatz ein anderes gleichartiges
Bauteil eingesetzt werden, so ist umgekehrt zu verfahren. Das neue Bauteil wird
in die Greifbacken 18 der Zange 8 eingesetzt, die Zugfeder 17 wird von ihrer Befestigung
an der Führung 13 gelöst und an einem Befestigungspunkt 19 am vorderen Ende der
Stange 9 eingehängt, so daß eine Zugkraft in Richtung der Leiterplatte 2 auf die
Halterung 10 und damit auf die Zange 8 ausgeübt wird. Die ausgerichteten Anschlußdrähte
des neuen Bauteils 3 werden auf diese Weise auf die vom Auslotvorgang her noch mit
inzwischen erstarrten Lot gefüllten Anschlußbohrungen in der Leiterplatte 2 gedrückt.
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Wird das Lot mit Hilfe der Heizeinrichtung 4 bis zum Schmelzpunkt
erhitzt, gleiten die Anschlußdrähte des Bauteils 3 in die vorgesehenen Bohrungen,
gleichzeitig wird der Heißgasstrom abgeschaltet und die Zange 8 von dem nunmehr
eingelöteten Bauteil 3 gelöst.
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Als Heißgas kann unter normalen Bedingungen erhitzte Druckluft verwendet
werden, bestehen höhere Anforderungen an die Güte der Lötung, ist ein erhitztes
Schutzgas, beispielsweise Argon oder Formiergas, vorzusehen.
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Figur 2 zeigt einen Düsenkopf 6 in einer perspektivischen Ansicht
von vorn. über die steckbare Zuleitung 21 wird das Heißgas dem quaderförmigen Gehäuse
22 des Düsenkopfs 6 zugeführt und tritt an dessen Stirnfläche 24 über die Düsenbohrungen
23 in gleichmäßiger Verteilung wieder aus. Bei
dem hier gezeigten
Beispiel sind die Düsenbohrungen 23 entsprechend dem Anschlußraster eines sechzehnbeinigen
Dual-in-line-Bauteils angeordnet. Die Erhitzung sämtlicher Anschl#ßlötpunkte des
Bauteils erfolgt somit gleichzeitig und gleichmäßig. Für eine Heizeinrichtung 4
können eine Reihe von auswechselbaren Düsenköpfen 6 vorgesehen werden, bei denen
die Düsenbohrungen 23 in unterschiedlicher Weise den Anschlußrastern verschiedener
Bauteile entsprechend angeordnet sind.
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Es können so von derselben bestückten Leiterplatte, ohne deren Einspannung
ändern zu müssen, durch Auswechseln von Düsenköpfen unterschiedliche Bauteile aus-
und eingelötet werden.
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5 Patentansprüche 2 Figuren