DE2728634C2

DE2728634C2 - Ultraschall-Lotbad mit einer mit Lotbadbehälter angeordneten Sonotrode

Info

Publication number: DE2728634C2
Application number: DE772728634A
Authority: DE
Inventors: Karl-Heinz Herting; Guenter Dipl.-Ing. Klauke; Martin 8011 Kirchseeon Pointner; Hilmar Dipl.-Ing. 8033 Planegg Reichel
Original assignee: Siemens AG
Current assignee: Siemens AG
Priority date: 1977-06-24
Filing date: 1977-06-24
Publication date: 1979-03-08
Also published as: DE2728634B1; US4203531A

Description

Die Erfindung bezieht sich auf ein Ultraschall-Lotbad, bestehend aus einem schmelzflüssiges Lot aufnehmenden Behälter und mindestens einer durch den Boden des Behälters geführten, mit einem Ultraschallgeber in Verbindung stehenden Sonotrode.

In der DE-PS 23 46 993 ist ein Lotbad zum flußmittelfreien Beloten mittels Ultraschall beschrieben und dargestellt. Dieses Lotbad besitzt einen das schmelzflüssige Lot aufnehmenden Behälter mit einer durch den Boden des Behälters geführten Sonotrode. Die von der schallabstrahlenden Fläche der Sonotrode ausgehenden Ultraschallwellen verursachen insbesondere im Bereich der Oberflächenschicht des schmelzflüssigen Lotes eine starke Bewegung; diese dient zu einer Verbesserung der »Benetzungswilligkeit« der miteinander zu verlötenden Teile.

Hierbei wird, wie im übrigen auch bei allen offenen L&tbädern, die Lotbadoberfläche durch Bildung von Oxiden stark verunreinigt. In der DE-PS 23 52 595 wurde daher schon vorgeschlagen, ein Lotbad zu verwenden, welches im wesentlichen aus einem allseits geschlossenen Kasten besteht, mit einem durch den Deckel des Kastens geführten und in das schmelzflüssige Lot hineinragenden Kamin oder Schacht. Mittels eines in den Kasten eingeführten Schutzgases, ist es so möglich, das Lot in den Schacht zu drücken, derart, daß der Lotspiegel in der Art eines Meniskus am Schachtrand steht. Mindert man den Druck auf das Lot, so fällt der Lotbadspiegel wiederum zurück. Die Lötzone ist somit die durch den Schachtrand gebildete Ebene. Derartige Lotbäder haben sich gut bewährt. Führt man zur Verbesserung der Benetzungswilligkeit der miteinander zu verlötenden Teile eine Sonotrode durch den Schacht, so setzt sich auf der Sonotrodenoberfläche beim Absenken des Lotbadspiegels Zinnoxid an. Legt man jedoch die Sonotrode tiefer in den Schacht, so wird dadurch die Wirksamkeit der Ultraschallwellen beeinträchtigt. Dies hat zur Folge, daß die Hub- und Absenkgeschwindigkeit des Lotspiegels nicht mehr in den notwendigen Bereichen wählbar ist.

Der Erfindung liegt somit die Aufgabe zugrunde, den vorstehend genannten Stand der Technik zu verbessern und ein Ultraschall-Lotbad der eingangs genannten Art zu schaffen, bei welchem die schallabstrahlenden Flächen der Sonotrode hinsichtlich des Lotbadspiegels einstellbar ist. Insbesondere besteht eine weitere Aufgabe der Erfindung darin, ein Hubtauchbad mit darin angeordneter Sonotrode zu schaffen, wobei die schallabstrahlende Fläche der Sonotrode dem wechselnden Lotbadspiegel unter Vermeidung von Oxidbildungen anpaßbar ist Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß die Sonotrode hubbeweglich innerhalb der Lotschmelze im Behälter angeordnet ist.

Durch diese konstruktive Lösung kann die schallabstrahlende Fläche der Sonotrode der jeweiligen Höhe des Lotbadspiegels angeglichen werden.

Nach einem weiteren Merkmal der Erfindung ist die im Behälter angeordnete hubbewegliche Sonotrode oder deren damit in Verbindung stehenden Teile mittels eines in bezug auf das schmelzflüssige Lot wärmebeständigen Faltenbalg gegenüber dem Außenraum des Behälters abgedichtet. Dadurch wird es ermöglicht, den Hubmechanismus zum Betätigen der Sonotrode außerhalb des Behälters anzuordnen. Der mit der Sonotrode in Verbindung stehende Ultraschallgeber ist mittelbar mit dem Hubmechanismus für die Sonotrode verbunden. Verwendet man zum Löten ein Hubtauchbad mit höhenveränderlichem Lotbadspiegel, so ist es besonders vorteilhaft, die Sonotrode innerhalb des Schachtes und im Abstand von den Wandungen des Schachtes höhenverstellbar zu führen. Wird der Lotbadspiegel angehoben, so wird auch die Sonotrode angehoben, daß die schallabstrahlende Fläche ca. 3 bis 5 mm unterhalb des Lotbadspiegels im Schacht gehalten ist.

Besonders vorteilhaft ist es, wenn man den Faltenbalg für die Sonotrode aus einem lotabweisenden Material, vorzugsweise aus Edelstahlblech, bildet.

Weitere Einzelheiten der Erfindung sind aus den Unteransprüchen ersichtlich.

In der Zeichnung ist ein gemäß der Erfindung gebildetes Lotbad im Querschnitt dargestellt.

Das Ultraschall-Lotbad 1 ist ein sog. »Hubtauchbad«. Es besteht im wesentlichen aus einem mittels einer Deckplatte 3 abgedeckten kastenförmigen Behälter 2. Im Behälter befindet sich das durch eine Heizung 4 in schmelzflüssigen Zustand versetzte Lot 5. Die Deckplatte 3 trägt einen Schacht 6, der z. B. 2 cm tief unter den Spiegel 7 in das Lot ragt. Die Lichtweite W des Schachtes entspricht der Lötfläche des zu lötenden, hier nicht dargestellten Bauteiles; entsprechend ist auch die Breite des Schachtes bemessen. Im Deckel 3 befindet sich fernerhin eine Öffnung 8, welche über ein Rohr 9 mit einem hier nicht dargestellten Druckgasbehälter verbunden ist. Wird Druckgas, z. B. Stickstoff, in dem Raum 10 über dem Lotspiegel eingespeist, so senkt sich der Lotbadspiegel, wie bei T gestrichelt dargestellt. Das verdrängte Lot steigt im Schacht oder Kamin 6 z. B. bis auf das hier ebenfalls gestrichelt dargestellte Niveau 11

an. Durch den Boden 12 des Lotbadbehälters 1 ist eine Ultraschall-Sonotrode 13 geführt. Diese Ultraschall-Sonotrode ist mitteis eines in seinem Schallknoten angebrachten Flansches 14 mit einem Faltenbalg 15 verbunden, der gegenüber dem Außennium 16 mit einem Dichtring 17 am Behälterboden !2 befestigt ist. Der Faltenbalg ist aus einem gegenüber dem schmelzflüssigen widerstandsfähigen und lotabweisenden Material, vorzugsweise aus Edelstahlblech, gebildet. Die Sonotrode steht mit einem Ultraschallgeber 18 in Verbindung- über eine abgeschirmte Leitung 19 ist der Ultraschallgeber mit einem hier nicht dargestellten Ultraschallgenerator verbunden. Über eine Bodenplatte 20 steht der Ultraschallgeber — und somit mittelbar auch die Sonotrode 13 — mit einem Hubzylinder 21 in Verbindung. Beim Einspeisen von Druckluft oder Öl durch den Stutzen 22 in den Zylinderraum 23 wird der Kolben 24 angehoben, so daß nunmehr unter Spreizung da Faltenbalges 15 — wie bei 15' dargestellt — die Sonotrode, die bei 13' gestrichelt darges/ellte Lage einnimmt. Die schallabstrahlende Fläche 25 der Sonotrode 13 steht dabei dicht unter dem angehobenen Spiegel 11 des schmelzflüssigen Lotes im Schacht.

Sobald der Ultraschallgenerator eingeschaltet ist, erfolgt das Löten, indem man entweder die zu lötenden Teile in das im Schacht 6 stehende Lot eintaucht oder aber das Bauteil auf den Rand 6' des Schachtes auflegt und das Lot durch Einspeisen von Druckgas bis auf das Randniveau des Schachtes anhebt. Nach erfolgtem Löten wird zunächst die Sonotrode 13 durch Betätigen des Hubzylinders 23 in die scharf ausgestrichene Lage zurückgestellt, wobei man sodann durch Abführen des Gases den Lotbadspiegel bis auf seine bei 7 dargestellte Höhe absenkt. Die schallabstrahlende Fläche 11 der Sonotrode bleibt somit immer unterhalb des Spiegels 7 des Lotes 5 gelegen. Ein in einem weiteren Schacht 26 angeordneter Niveaufühler 27 dient zur Steuerung der Niveauhöhe. Der Niveaufühler ist hier mit zwei Fühlelektroden 28, 29 ausgerüstet, wobei die Anordnung der Fühlelektrode derart getroffen ist, daß wahlweise das Niveau des Lotes — wie bei 11 dargestellt — oder bis auf die Randhöhe des Schachtes anhebbar ist.

Es versteht sich, daß im Rahmen der Erfindung die Sonotrode 13 jede beliebige Form aufweisen kann.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche:

1. Ultraschall-Loibad, bestehend aus einem schmelzfiüssiges Lot aufnehmenden Behälter und mindestens einer durch einen Wandteil des Behälters geführten mit einem Ultraschallgeber in Verbindung stehenden Sonotrode, dadurch gekennzeichnet, daß die Sonotrode (13) hubbeweglich innerhalb der Lotschmelze (5) im Behälter (2) angeordnet isL ι ο

2. Ultraschall-Lotbad nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Sonotrode (13) nvttels eines Faltenbalges (15) gegenüber dem Außenraum (16) des Behälters (2) abgedichtet ist.

3. Ultraschall-Lotbad nach Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Sonotrode (13) mit ihrem Ultraschallgeber (18) mit einem Hubmechanismus (21) in Verbindung steht.

4. Ultraschall-Lotbad nach Ansprüchen 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß das einen Schacht (6) aufweisende Lotbad (2) ein Hubtauchbad mit höhenveränderlichem Lotbadspiegel (7, 7') ist, und daß die Sonotrode (13) im Abstand von der Wandung des Schachtes höhenverstellbar angeordnet ist.

5. Ultraschal!-Lotbad nach Ansprüchen 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Fallenbalg (15) aus Edelstahlblech gebildet ist.

6. Ultraschall-Lotbad nach Ansprüchen 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Faltenbalg einerseits mit einem im Schallknoten der Sonotrode (13) angeordneten Flansch (14) und andererseits mit einem mit dem Boden (12) des Lotbadbehälters (2) verbundenen Flanschring (17) verbunden ist.

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