DE2841947A1 - Abloetkolben - Google Patents

Description

Dr.-Ing. Rermar Kön>g · DipL-lng. Klaus Bengen CectlienallBB 7B Λ DüssercJorf 3O Telefon 452OOB Patentanwälte

26.Sept.1978 32 585 K

Royel International Pty. Limited, 22 Firth Stresb Doncaster 3108 Victoria/Australien

»Ablötkolben»

Die Erfindung bezieht sich auf einen Ablötkolben zum Lösen von Lötverbindungen beispielsweise bei gedruckten Schaltungen mit einem ein Rohrstück mit einer beheizbaren Hohlspitze aufnehmenden Handgriff und einem mit der Hohlspitze über einen Kanal verbundenen Sammler mit einer Vakuumleitung.

Gedruckte Schaltungen werden in der Weise hergestellt, daß eine mit Kupfer kaschierte Trägerplatte durch selektives Wegätzen des Kupfers mit Leiterfaden versehen und abschließend gebohrt wird, um in den Bohrungen die erforderlichen elektronischen Bauteile verlöten zu können. Dies macht Werkzeuge zum Lösen der Lötverbindungen und zum Entfernen des Lots erforderlich, um defekte Lötverbindungen und Bauteile ersetzen zu können.

Bekannte Ablötwerkzeüge benutzen eine Saugvorrichtung, beispielsweise einen von Hand zu betätigenden Ballon oder eine elektrisch oder mittels Pressluft betätigte Vakuumpumpe. Das Vakuum liegt an einer elektrisch beheizten Hohlspitze.

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Üblicherweise wird beim Ablöten eine Arbeitsfläche der Hohlspitze auf die zu lösende Lötverbindung entweder oberhalb des vorstehenden Leiters oder im Falle eines abgebogenen Leiters daneben plaziert. Sobald das Lötmetall schmelzflüssig ist, wird die Saugvorrichtung betätigt und das Metall in die hohle Ablötspitze gesaugt.

Die gängigen elektronischen Schaltungen erfordern eine sorgfältige Temperaturüberwachung, um Schäden an den elektronischen Bauteilen und/oder der gedruckten Schaltung zu vermeiden. Die bekannten Ablötkolben eignen sich allenfalls für das Lösen einer oder zweier Verbindungen. Schwierigkeiten ergeben sich bei einem längerwierigen Ablöten und bei mehrfachem Ablöten, da die Gefahr besteht, daß das abgesaugte Lot die Hohlspitze verstopft und die Saugwirkung in zunehmendem Maße beeinträchtigt, bis schließlich das Ablöten unterbrochen und die Hohlspitze gereinigt werden muß. Es ist nicht nur schwiaig, sondern auch sehr zeitaufwendig, in der Hohlspitze erstarrtes Lötmetall beispielsweise durch Aufbohren oder Ausschmelzen zu entfernen.

Einer der wesentlichen Nachteile der bekannten Ablötkolben resultiert daraus, daß der das flüssige Lot an der Ablötspitze absaugende Luftstrom vom Öffnungsquerschnitt der Ablötspitze abhängig ist. Der Öffnungsquerschnitt der Ablötspitze ist seinerseits wieder abhängig von dem Leiterpfaddurchmesser der gedruckten Schaltungen, der für den Wärmeübergang an die Lötverbindung erforderlichen Arbeitsbreite sowie dem Leiterdurchmesser das abzulötenden Bauteils. Die Öffnungsdurchmesser herkömmlicher Ablötspitzen liegen bei 0,5 bis 1,9 mm und erlauben demgemäß nur einen schwachen Luftstrom für das Absaugen des ver-

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hältnismäßig schweren Zinn-Blei-Lots, üblicherweise aus einer Legierung mit 60 oder 63% Zinn, Rest Blei. Sind die Lötmetallteilchen hinreichend fein, dann lassen sie sich verhältnismäßig leicht absaugen. Beim Erstarren während des verhältnismäßig langsamen Absaugens und Wegströmens von der Spitzenöffnung scheiden sie sich jedoch aus dem Luftstrom ab; sie bilden Ansätze und behindern den Luftstrom beim Ablöten der nächsten Verbindung.

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, einen Ablötkolben zu schaffen, der sich für ein ununterbrochenes Ablöten über einen längeren Zeitraum oder von mehreren Lötverbindungen ohne die Notwendigkeit einer Zwischenreinigung eignet, sich darüber hinaus aber auch sehr schnell und einfach reinigen läßt.

Die Lösung dieser Aufgabe besteht bei einem Ablötkolben der eingangs erwähnten Art darin, daß der Kanal erfindungsgemäß mit mindestens einer Belüftungsöffnung versehen ist.

Die Ablötspitze und deren Verlängerung besitzen einen verhältnismäßig geringen Querschnitt, der den das schmelzflüssige Lot ansaugenden Luftstrom naturgemäß begrenzt. Dem läßt sich jedoch mit Ulfe der Belüftungsöffnungen entgegenwirken. Die Belüftungsöffnungen des Ventils erlauben eine Steigerung des Luftstroms und demgemäß eine Verbesserung des auf das schmelzflüssige Lot wirkenden Saugzugs»

Vorzugsweise besitzen die Belüftungsöffnungen einen im Vergleich mit der Ablötspitze großen Gesamtquerschnitt von beispielsweise dem 5 bis 10fachen und lassen sich

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während des Aufschmelzens der Lötverbindung schließen, um "beim Absaugen des geschmolzenen Lots geöffnet zu werden.

Das Öffnen und Schließen der Belüftungsöffnungen kann auf sehr verschiedene Weise geschehen. Beispielsweise durch Auflegen und Abheben eines Fingers oder mittels eines Verschlusses, wenngleich in diesem Fall die Belüftungsöffnung möglichst ausserhalb der wärmebeeinflussten Zone liegen sollte. Die Belüftungsöffnungen können beispielsweise mit einem abgefederten Verschluß versehen sein, der sich unter dem Einfluß eines Druckabfalls infolge einer Beeinträchtigung des Luftstroms in der Ablötspitze beim anfänglichen Absaugen des geschmolzenen Lots öffnet. Andererseits läßt sich die Belüftungsöffnung jedoch auch mechanisch oder elektrisch öffnen und schließen.

Besonders geeignet ist eine Belüftung mit Hilfe mehrerer, beispielsweise einander paarweise gegenüberliegenden Öffnungen und einer axial verschiebbaren Ablötspitze, bei deren Verschieben sich mindestens eine der Öffnungen öffnet oder schließt. Dabei kann die Ablötspitze in einer Offenstellung so abgefedert sein, daß sie sich bei einem Drücken der Spitze gegen das Werkstück ±1 eine Schließstellung bewegt, in der sie die Belüftungsöffnungen absperrt. Beim Entlasten der Ablötspitze bewegt die Feder alsdann die Ablötspitze zurück in die Ausgangs- bzw. Offenstellung und erlaubt eine wesentliche Steigerung des Luftstroms durch die Spitzenöffnung zum Absaugen des schmelzflüssigen Lots.

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In der Schließstellung kann die Ablötspitze die Belüftungsöffnungen verschließen und/oder an einem Bund anliegen.

Im einzelnen kann der Ablötkolben ein sich im Halterohr erstreckendes Führungsrohr besitzen, das sich zum Entfernen des abgesaugten Lots vom Handgriff lösen läßt. Ein Fangrohr und der Sammler bestehen vorzugsweise aus einem vom Lötmetall nicht benetzbaren Werkstoff, um ein leichtes Ausgiessen des gesammelten Lots zu ermöglichen.

Das Fangrohr kann gleitbar in einem Zwischenrohr sitzen, um es beim Ausgiessen des gesammelten Lots leicht herausnehmen zu können. Dabei kann . :es an der Innenkante anliegen, um ein leichtes Erfassen zu ermöglichen. Das Fangrohr kann auch einen Längsschlitz aufweisen, um es bei einem Aufweiten leicht entleeren zu können. Andererseits eignet sich eine konische Hülse besonders im Hinblick auf das Auftreten von Luftturbulenzen und erhöht demzufolge die Absauggeschwindigkeit.

Die Erfindung- wird nachfolgend anhand eines in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiels des näheren erläutert. In der Zeichnung zeigen:

Fig.1 einen axialen Längsschnitt durch einen erfindungsgemäßen Ablötkolben;

Fig.2 eine vergrößerte Teilansicht;

Fig.5 und Fjg.4 die Handhabung des erfindungsgemäßen Ablötkolbens beim Reinigen sowie

Fig.5 und Fig.5a vergrößerte Teilansichten des Ablötkolbens gemäß Fig.1 zu Beginn und während des Ablötens.

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Der Ablötkolben 10 besteht aus einem Handgriff 12 und einem vom Handgriff ausgehenden Halterohr 14. Das Halterohr 14 ragt in einen Befestigungsstopfen 16 am Handgriff 12 hinein, in dem es lösbar befestigt ist. Der Stopfen 16 ist seinerseits beispielsweise mit Reibungsschluß oder mit Hilfe eines Bajonettverschlusses mit dem Handgriff verbunden.

Das Halterohr 14 enthält ein beheizbares Führungsrohr 18 mit konzentrischen, in Richtung auf den Handgriff 12 versetzt angeordneten Rohren 20, 22 sowie einem im Aussenrohr 22 befindlichen und gegen das Innenrohr 20 stoßenden Zwischenrohr 24. Das Zwischenrohr 24 erstreckt sich durch den Stopfen 16 und ist in einem isolierenden Halsstück 26 im Handgriff 12 befestigt. Eine Heizspule 28 umgibt die Rohre 18, 20, 22 und erwärmt eine Ablötspitze 30 in dem Führungsrohr 18. Die Heizspule endet an einer Büchse 32 und ist über das Halsstück 26 mit einem Stromkabel 34 verbunden. Die Ablötspitze 30 läßt sich innerhalb des Führungsrohrs 18 gegen die Kraft einer Feder 36 nach rechts in Fig. 2 verschieben. Die Feder 36 stützt sich im Innern des Führungsrohrs 18 an einem Hohlzylinder 38 ab. Die Spitzenbohrung 40 und der Hohlzylinder 38 bilden zusammen mit dem Mittelstück des Führungsrohrs 18 einen zu einem Sammler 43 im Handgriff 12 führenden Kanal 42. Der Sammler 43 besteht aus einem Rohrstück 44 aus hitzebeständigem Glas. Der Kanal 42 endet im Handgriff 12 in einem Fangrohr 46, das mit ReibungsSchluß in dem Zwischenrohr 24 sitzt. Das Fangrohr 46 sitzt lösbar zwischen dem aufgeweiteten Ende 48 des Hohlzylinders 38 und dem Innenrohr 20. Das Fangrohr 46 kann jedoch auch ohne die Aufweitung 48 teleskopartig auf dem Hohlzylinder 38 sitzen. Das rückwärti-

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ge Ende des Fangrohrs 46 ragt in den Sammler 44 hinein.

Das Fangrohr 46 kann zylindrisch, aber auch in Richtung von der Ablötspitze 6 weg konisch ausgebildet sein, um einen ausreichend starken Saugzug zu gewährleisten.

Eine elektrische Lötverbindung 50 an einer Leiterplatte 52 wird mit Hilfe einer erhitzten Ablötfläche 54 aufgeschmolzen, um das schmelzflüssige Lot über die Ablötspitze 30 abzusaugen. Normalerweise gelangt das Leiterende 58 in die Spitzenbohrung 40. Der Bohrungsdurchmesser reicht für die Aufnahme des Leiterendes 58 sowie das Absaugen des schmelzflüssigen Lots aus. In der Ausgangsstellung wird die Lötspitze in bezug auf das Führungsrohr 18 in der aus Fig. 5 ersichtlichen Weise axial gegen die Kraft der Feder 36 verschoben, um beim Abheben dee Ablötkolbens von der Leiterplatte wieder in die aus Fig.5a ersichtliche Ausgangsstellung zurückzukehren.

Der Ablötkolben läßt sich mit Hilfe eines Anschlußstücks 60 und eines Schlauchs 62 mit einer Vakuumquelle verbinden, um den Druck im Sammler 44 und dem Kanal 42 zum Ansaugen des schmelzflüssigen Lots in die Spitzenbohrung 40 sowie von dort über den Kanal 42 in den Sammler 44 zu verringern. Ein Prallblech 64 im Sammler sorgt für ein sauberes Abscheiden des Lots aus dem Trägerluftstrom, während feinere Lotteilchen in einem Faserfilter 66 abgefangen werden.

Die Spitze und demgemäß auch mindestens die Einlasseite der Spitzenbohrung 40 besitzen einen verhältnismäßig geringen Querschnitt, um ein Ablöten und Entfernen defekter Bauteile oder auch ein reines Reparaturloten ohne Beschädi-

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gung "benachbarter Bauteile und der Leiterplatten infolge eines Überhitzens zu ermöglichen. Andererseits begrenzt der Bohrungsquerschnitt aber auch den Luftstrom erheblich und könnte so das Absaugen des schmelzflüssigen Lots von der Lötverbindung beeinträchtigen. Um dem entgegenzuwirken, weist der Lötkolben im Führungsrohr 18 radiale und zu dem Kanal 42 führende Belüftungsöffnungen 70 auf.

Die Belüftungsöffnungen 70 lassen sich gemäß Fig.5 durch Verschieben der Ablötspitze 30 gegen die Feder 36 mit Hilfe eines Bundes verschließen. In der in Fig.5 dargestellten Lage liegt das Innenende der Ablötspitze 30 dichtend an dem vorderen Ende 73 des Stützzylinders 38 an. Um das zu ermöglichen, besitzt das vordere Ende des StützZylinders 38 eine Eindrehung. Die erhitzte Spitze des Ablötkolbens saugt nach dem Einschmelzen Lot in die Spitzenbohrung 40, Sobald das Lot aufgeschmolzen ist, wird der Ablötkolben von der Lötverbindung weggezogen, wenngleich die Spitze zumindest anfänglich noch unter dem Einfluß der Feder 36 in Berührung mit der Lötstelle verbleibt. Während des Zurückziehens gibt der Bund 72 die Belüftungsöffnungen 70 in der aus Fig.5a ersichtlichen Weise frei und gelangt infolge des im Vergleich zur Spitzenbohrung 40 verhältnismäßig großen Durchmessers der Belüftungsöffnungen 70 ein starker Nebenluft strom in den Kanal 42; er erhöht den Saugzug in der Spitzenbohrung und zisiffc das schmelzflüssige Lot in Form kleinster Teilchen in den Sammler 44.

Nach wiederholter Benutzung des Ablötkolbens hat sich eine bestimmte Menge abgesaugten Lots im Sammler 44, möglicherweise aber auch in dem Fangrohr 46 abgesetzt.

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Sobald das der Fall ist, wird das Halterohr 14 mit den Stopfen 16 vom Handgriff 12 getrennt, um das Fangrohr 46 aus dem Zwischenrohr 24 in der aus Fig.3 ersichtlichen Weise herausziehen zu können. Durch Drehen des Fangrohrs oder Öffnen desselben längs eines Schlitzes 74 (Fig.4) läßt sich das lose an der Innenwandung des Rohrs haftende Lot entfernen. Gleichzeitig kann auch das Lot von der Innenwandung des Sammlers 44 abgekratzt werden, was wegen dessen verhältnismäßig großem Durchmesser ohne weiteres möglich ist.

Andererseits läßt sich aber auch ein Wegwerffangrohr 46 leicht gegen ein neues Fangrohr austauschen.

Um ein festes Haften des Lots zu vermeiden, sollte das Fangrohr aus einem von dem schmelzflüssigen Lot nicht benetzbaren und auch nicht an dem Rohrstück 24 anhaftenden Werkstoff bestehen. So kann das Fangrohr beispielsweise aus anoxydiertem rostfreiem Stahl, Nickel, Aluminium, einem mit einem Metall überzogenen Kunst st/-of fr ohr oder auch ganz aus Kunststoff bestehen. Zu den infragekommenden Kunststoffen gehören hitzebeständiges Nylon, Delrin, Polytetrafluoräthylen und Teflon. Andererseits kann das Fangrohr jedoch auch als Wegwerfrohr ausgebildet sein und aus einem das Lot bindenden Werkstoff bestehen.

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Claims (14)

Royel International Pty. Limited, 22 Firth Street Doncaster 3108 Victoria/Australien Patentansprüche;

1. Ablötkolben mit einem ein Halterohr mit einer beheizbaren Hohlspitze aufnehmenden Handgriff und einem mit der Hohlspitze über einen Kanal verbundenen Sammler mit einer Vakuumleitung, dadurch gekennzeichnet , daß der Kanal (42) mit mindestens einer Belüftungsöffnung (70) versehen ist.

2. Ablötkolben nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet , daß die BelüftungsÖffnungen (70) einen wesentlich größeren Querschnitt als die Spitzenbohrung (40) aufweisen.

3. Ablötkolben nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet , daß die Belüftungsbohrungen einen 5- bis 10mal so großen Gesamtquerschnitt besitzen wie die Spitzenbohrung (40).

4. Ablötkolben nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die BelüftungsÖffnungen (70) mit einem Verschluß (72) versehen sind.

5. Ablötkolben nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet , daß der Verschluß (72) abgefedert ist.

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6. Ablötkolben nach Anspruch 4, gekennzeichnet durch eine axial verstellbare, mit dem Verschluß (72) versehene Spitze (30).

7. Ablötkolben nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet , daß die Spitze (30) gegen eine Feder (36) abgestützt ist.

8. Ablötkolben nach einem oder mehreren der Ansprüche

1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß das Halterohr lösbar mit dem Handgriff (12) verbunden ist und ein herausnehmbares Fangrohr (46) enthält.

9. Ablötkolben nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet , daß das Fangrohr (46) gleitend in einem Zwischenrohr (24) sitzt.

10. Ablötkolben nach Anspruch 8 oder 9, dadurch gekennzeichnet , daß das FangOhr (46) am Innenende des Halterohrs (14)anliegt.

11. Ablötkolben nach einem oder mehreren der Ansprüche 8 bis 10, gekennzeichnet durch ein geschlitztes Fangrohr (46).

12. Ablötkolben nach einem oder mehreren der Ansprüche 8 bis 11, dadurch gekennzeichnet, daß das Fangrohr (46) aus anoxydiertem rostfreiem Stahl, Nickel, Aluminium, einem metallisiertem oder einem hitzebeständigen Kunststoff besteht.

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13. Ablötkolben nach einem oder mehreren der Ansprüche

1 bis 12, dadurch gekennzeichnet, daß die Spitze (30) in einem Führungsrohr (18) verschiebbar geführt ist und einen Bund (72) aufweist.

14. Ablötkolben nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet , daß sich die Feder (36) zwischen dem Bund (72) und einem in das Fangrohr (46) hineinragenden Hohlzylinder (38) erstreckt.

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