DE2360059A1

DE2360059A1 - Verfahren und vorrichtung zur zerstoerungsfreien loetbarkeitspruefung

Info

Publication number: DE2360059A1
Application number: DE2360059A
Authority: DE
Inventors: John Stuart Aitken; William Alexander Cormie; Bernard Leslie Green
Original assignee: Honeywell Information Systems Italia SpA
Current assignee: Bull HN Information Systems Italia SpA
Priority date: 1972-12-02
Filing date: 1973-12-01
Publication date: 1974-06-06
Also published as: FR2209275A1; GB1399877A; JPS5046538A; IT997932B; US3857290A

Description

i
06-5007 Ge ^:« 29. November 1973

HONEYWELL
INFORMATION SYSTEMS LIMITED

Great West Road
Brentford j Middlesex
Großbritannien

Verfahren und Vorrichtung zur zerstörungsfreien Lötbarkeitsprüfung

Die Erfindung betrifft ein Verfahren sur zerstörungsfreien Lotbarkeitsprüfung von Durchgangslöchern in Leiterplatten mit gedruckter Schaltung sowie eine zur Durchführung dieses Verfahrens geeignete Vorrichtung«,

Es sind verschiedene Verfahren" bekannt_B um metallische Oberflächen auf ihre Lötbarkeit hin zu überprüfen. Im einen Fall wird die Fläche optisch geprüft_& so daß dieses Verfahren nur für grössere_s flache Flächen anwendbar ist_o Ura es auch für die Prüfung der metallisierten Durchgangslöcher in Leiterplatten mit gedruckter Schaltung anwenden zu können₈ hat man auf dev Leiterplatte eine ebene Testfläehe aus der gleichen Metallschicht angebracht und geht davon aus₉ daß die Lötbarkeit der Durchgangslöcher -und diejenige der Testfläche gleich ist«, Hierbei wird vorausgesetzt, daß bei der Herstellung die flache Testfläche einerseits und die Durchgangslöcher geringen Durchmessers die gleichen Oberflächeneigenschaften haben₀ Dies ist jedoch vielfach nicht der FaIl₉ Außerdem wird bei dieser Methode zusätzlicher Plats für» die Anbringung der Testfläche benötrigtO

Es ist ferner vorgeschlagen worden, das Durchgangsloch einer Leiterplatte mit Lot zu füllen und dann einen Schnitt in Höhe des Durchgangslochs durch die Leiterplatte herzustellen· und diesen optisch zu prüfen. Diese Methode ist nicht zerstörungsfrei und beansprucht relativ viel Zeit.

Aufgabe der Erfindung ist es deshalb, eine unmittelbare und schnelle Prüfung der Innenwand von metallisierten Durchgangslöchern in Leiterplatten mit gedruckter Schaltung zu ermöglichen, welche darüber hinaus zerstörungsfrei sein sollte.

Diese Aufgabe wird gelöst durch das im Anspruch 1 gekennzeichnete Verfahren/ Es ist sehr einfach und unmittelbar», wobei es sich gezeigt hat-, daß die Wanderungsgeschwindigkeit des Lotes längs der Innenwand des Durchgangsloches ein gutes Maß für die Lötbarkeit des Durchgangs1ochs ist. Darüber hinaus kann man das Lot nach der Prüfung leicht, z. B. pneumatisch, aus dem Loch wieder* entfernen, so daß die Prüfung auch zerstörungsfrei ist. Eine besonders einfache Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens ist Gegenstand des Anspruchs 3, V7eitere vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen. Zur Erläuterung der Erfindung wird nachstehend auf ein in der Zeichnung schematisch im Teilschnitt wiedergegebenes Ausführungsbeispiel einer solchen Prüfvorrichtung Bezug genommen.

Die Prüfvorrichtung weist zwei horizontale Platten, nämlich eine Grundplatte 10 sowie eine Arbeitsplatte 11 oberhalb der Grundplatte, auf. Ein Antrieb 12 ist auf der Grundplatte 10 befestigt und wird von einem Regler 13 her gesteuert. Der Antrieb kann hydraulisch arbeiten und ist mit einer Geschwindigkeitsfeinregulierung ausgestattet sowie derart ausgebildet, daß er praktisch verzögerungsfrei in Gang gesetzt und angehalten werden kann und sich im angehaltenen Zustand keinerlei Kriechbewegung oder sonstige Bewegung einstellt. Der Antrieb 12 bewegt eine Scheibe 14, auf welcher eine Lötmittelversorgungseinrichtung 15 angeordnet ist.

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Die Arbeitsplatte 11 trägt die zu prüfende Leiterplatte 20 mit gedruckter Schaltung, welche mit Hilfe von Spannbügeln 21 an der Arbeitsplatte 11 festgehalten ist. Eine Prüfspitze 22 aus rostfreiem Stahl ist senkrecht bewegbar in einem Armkreuz 23 gelagert und kann so weit nach unten verschoben werden, daß die Spitze in das Durchgangsloch der Leiterplatte 20 eintaucht, und auf diese Weise die Leiterplatte 20 zentriert.

Die Lötmittelversorgungseinrichtung 15 besteht aus einem topfförmigen Gefäß 30 für das Lot 3-2 sowie einer Heizvorrichtung 31 und einem Temperaturfühler 44. Ein Kolben 33 aus· rostfreiem Stahl ist an der Arbeitsplatte 11 befestigt und mit einer zentralen Durchgangsbohrung versehen. In der Nähe seines oberen.Endes ist ferner ein Temperaturfühler 34 angeordnet. Ferner ist er von einer Heizspule 35 umgeben. Das obere Ende des Kolbens 33 hat eine öffnung solchen Durchmessers, daß diese öffnung gerade einem einzigen Durchgangsloch in der Leiterplatte 20 gegenübersteht, ohne benachbarte Durchgangslöcher zu überdecken. Eine Regel- und Zeitgeber-Schaltung 40 ist über eine Leitung 41 an den Lötmittelbehälter 30, über eine Leitung 42 an einen Ring 4 5 am oberen Ende des Kolbens 33 sowie über eine Leitung 43 mit der Prüfspitze 22 elektrisch verbunden«

■Im Betrieb wird das Lot 32 im Behälter 30 mit Hilfe des Heizers auf die gewünschte Temperatur erhitzt, wobei der Thermostat 44 zur Temperaturgrobregelung dient, während der Temperaturfühler 34 die Zusatzheizung 3 5 am Kolben 33 steuert und für die erforderliche Temperaturfeinregelung des Lotes im Kolben 33 und insbesondere an dessen oberem Ende sorgt. Unter Verwendung der Prüfspitze 2 2 als Zentrierstift wird die Leiterplatte 20 auf der Arbeitsplatte 11 derart ausgerichtet, daß das zu prüfende Durchgangsloch in der Leiterplatte mit dem Kanal im Kolben 3 3 fluchtet. Anschließend wird die Leiterplatte durch die Spannbügel 21 festgeklemmt. Zum Ausrichten der Leiterplatte bzw. zum Zentrieren des zu prüfenden Durchgangslochs wird die Prüfspitze 22 abgesenkt, bis sie durch das Durchgangsloch in der Leiterplatte hindurch in den zentralen Kanal des Kolbens 33 hineinragt. Hierfür kann die Prüfspitze bei-

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spielsweise, mittels eines an ihr befestigten Auslegers oder Armkreuzes in einer Normalstellung gehalten werden, in welcher ihre Spitze gerade in der Höhe der Leiterplatte hält. Der Ausleger bzw. das kleine Armkreuz stützt sich federnd an der Prüfspitze 2 2 ab, so daß diese zum Zweck des Zentrierens mit ihrer Spitze durch das Loch in der Leiterplatte hindurch bis in den zentralen Kanal des Kolbens 33 eingeschoben werden kann. Die Prüfvorrichtung ist dann für den eigentlichen PrüfVorgang vorbereitet. Zu Beginn der Prüfung wird der Antrieb 12 eingeschaltet und drückt die Lötmittelversorgungseinrichtung 15 langsam nach oben, so daß das Lot 3 2 durch den Mittelkanal im Kolben 33 aufsteigt, bis es die Unterseite der Leiterplatte 20 erreicht. Das Lot stellt dann eine elektrische Verbindung zwischen dem Ring 4 5 am oberen Ende des Kolbens 33 und dem Behälter 30, d. h. zwischen den Leitungen 41 und 42, her. Um den Ring 45 gegenüber dem Lötmittelbehälter 30 elektrisch zu isolieren, ist entweder zwischen dem Oberteil des Kolbens 33 und dem Ring 4 5 eine Isolierschicht oder ein geringer Abstand vorgesehen. Sobald die elektrische Verbindung zwischen den Leitungen 41 und 42 anzeigt, daß das Lot die Unterkante der Leiterplatte 20 erreicht hat, wird der Antrieb 12 sofort stillgesetzt und in dieser Lage verrastet. Zugleich wird ein Zeitgeber im Steuergerät 40 in Gang gesetzt. Nunmehr steigt das Lot innerhalb des Durchgangslochs in der Leiterplatte 20 hoch,und zwar mit einer Geschwindigkeit, welche von der Lötbarkeit der Lochwandung abhängt. Schließlich erreicht das Lot die Oberseite des Durchgangsloches und kommt in Berührung mit der Prüfspitze 22. Damit wird ein Stomkreis zwischen den Leitungen 41 und 43 geschlossen und der Zeitgeber angehalten. Die vom Zeitgeber gemessene Zeitspanne ist dann ein Maß für die Lötbarkeit der Lochwandung. Je kürzer diese Zeit ist, um so besser ist die Lötbarkeit. Da die Prüfspitze 22 aus rostfreiem Stahl besteht, wird sie vom Lot nicht benetzt.

Sobald das Lot die Prüfspitze 22 erreicht hat, wird die Lötmittelversorgungseinrichtung 15 vorzugsweise selbsttätig abgesenkt, damit die Wärmeeinwirkung auf die Leiterplatte 20 aufhört. Ferner kann eine Maximalzeitbegrenzung vorgesehen sein, derart, daß ein

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selbsttätiges Absenken der Lötmittelversorgungseinrichtung 15 erfolgt, wenn das Lot nicht innerhalb einer vorgegebenen Zeitspanne die Prüfspitze 22 erreicht hat. Wenn dies der Fall ist, hat sich die Lochwandung als nicht lötbar erwiesen«, Das heiße Lot kann mittels Druckluft aus der Durchgangsbohrung der Leiterplatte leicht wieder herausgeblasen werden.

Bei einer Abwandlung der Lötmittelversorgungseinrichtung 15 ist für das Lot ein geschlossener, mit dem Lot gefüllter Behälter vorgesehen, so daß der Behälter 30 und der Kolben 33 nicht getrennte Teile sind. Stattdessen ist am Boden des Behälters 3 0 ein Kolben vorgesehen. Bei geeigneter Ausbildung der Leiterplatte 20 kann der Kontaktring ^5 entfallen und die Leitung 42 an eine mit der Innenwand der Durchgangsbohrung elektrisch verbundene Leiterbahn der gedruckten Schaltung angeschlossen werden.

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Claims

Patentansprüche

Verfahren zur zerstörungsfreien Lötbarkeitsprüfung von Durchgangslöchern in Leiterplatten mit gedruckter Schaltung, dadurch gekennzeichnet , daß dem einen Ende des Durchgangslochs flüssiges Lot zugeführt und die Zeit gemessen wird, welche das Lot benötigt, um zum anderen Ende des Durchgangsloches zu wandern.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, . daß nach erfolgter Zeitmessung das Lot aus dem Durchgangsloch herausgepreßt wird.
3. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß unterhalb einer die Leiterplatte (20) tragenden Arbeitsplatte (11) eine an ihrem oberen Ende mit einem Lötmittelaustritt versehene Lötmittelversorgungseinrichtung (15) angeordnet und in eine Lage anhebbar ist, in welcher das Lot am Lötmittelaustritt die Unterseite der Leiterplatte berührt,

daß oberhalb der Arbeitsplatte (11) eine Prüfspitze (22) senkrecht verschiebbar gelagert und bis in eine Stellung absenkbar ist, in welcher die Spitze der Prüfspitze in Höhe der Oberkante des Durchgangslochs in der Leiterplatte auf das Durchgangsloch gerichtet ist,

und daß eine elektrische Zeitmeßvorrichtung (10) an die Lötmittelversorgungseinrichtung (15), an einen Kontakt (U5) am unteren Ende des Durchgangsloches und an die Prüfspitze (22) angeschlossen ist.
4. Vorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet , daß ein Antrieb (12) zum Anheben der Lötmittelversorgungseinrichtung (15) an den Ausgang eines Reglers (13) angeschlossen ist, dessen Eingang einerseits an die Lötmittelversorgungseinrichtung (15) und andererseits an den

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Kontakt (45) am unteren Fnde des Durchgangslochs angeschlos,-. sen ist.
5. Vorrichtung nach Anspruch 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet , daß zwecks Zentrierung der Leiterplatte (20) die Prüfspitze (22) gegen die Kraft einer Rückstellfeder bis in oder 'durch das Durchgangsloch absenkbar ist.
6. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 3 bis 5 , dadurch gekennzeichnet ,- daß die einen Lötmittelbehälter (30), eine Heizvorrichtung (31) und einen Temperaturregler (44) enthaltende Lötmittelversorgungseinrichtung (15) ein auf die Unterseite der Leiterplatte (20) gerichtetes Steigrohr (33) aufweist.
7. Vorrichtung nach Anspruch,6, dadurch gekennzeichnet j daß das Steigrohr (33) an der Arbeitsplatte (11) befestigt ist.
8. Vorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet", daß das Steigrohr (33) am Lötmittelbehälter (30) befestigt ist.
9. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 6 bis 8, dadurch gekennzeichnet , daß das Steigrohr (33) mit einer Zusatz-Heizeinrichtung (3 5) und einem diese steuernden Temperaturfühler (34) versehen ist.
10. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 3 bis 9, dadurch gekennzeichnet , daß die Zeitmeßvorrichtung (40) mit einem Zeitbegrenzer versehen ist, der ein Signal liefert, wenn das Lot nicht innerhalb einer vorgegebenen Zeitspanne die Prüfspitze (22) erreicht.

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