DE2852132C2 - - Google Patents

Info

Publication number
DE2852132C2
DE2852132C2 DE2852132A DE2852132A DE2852132C2 DE 2852132 C2 DE2852132 C2 DE 2852132C2 DE 2852132 A DE2852132 A DE 2852132A DE 2852132 A DE2852132 A DE 2852132A DE 2852132 C2 DE2852132 C2 DE 2852132C2
Authority
DE
Germany
Prior art keywords
solder
circuit board
nozzle
hot air
wave
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Expired
Application number
DE2852132A
Other languages
English (en)
Other versions
DE2852132A1 (de
Inventor
Kenneth G. Wilton N.H. Us Boynton
Harold Terrance Milford N.H. Us O'rourke
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
HOLLIS AUTOMATION INC., NASHUA, N.H., US
Original Assignee
Hollis Automation Inc Nashua Nh Us
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Hollis Automation Inc Nashua Nh Us filed Critical Hollis Automation Inc Nashua Nh Us
Publication of DE2852132A1 publication Critical patent/DE2852132A1/de
Application granted granted Critical
Publication of DE2852132C2 publication Critical patent/DE2852132C2/de
Granted legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B23MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23KSOLDERING OR UNSOLDERING; WELDING; CLADDING OR PLATING BY SOLDERING OR WELDING; CUTTING BY APPLYING HEAT LOCALLY, e.g. FLAME CUTTING; WORKING BY LASER BEAM
    • B23K1/00Soldering, e.g. brazing, or unsoldering
    • B23K1/018Unsoldering; Removal of melted solder or other residues
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B23MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23KSOLDERING OR UNSOLDERING; WELDING; CLADDING OR PLATING BY SOLDERING OR WELDING; CUTTING BY APPLYING HEAT LOCALLY, e.g. FLAME CUTTING; WORKING BY LASER BEAM
    • B23K1/00Soldering, e.g. brazing, or unsoldering
    • B23K1/08Soldering by means of dipping in molten solder
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B23MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23KSOLDERING OR UNSOLDERING; WELDING; CLADDING OR PLATING BY SOLDERING OR WELDING; CUTTING BY APPLYING HEAT LOCALLY, e.g. FLAME CUTTING; WORKING BY LASER BEAM
    • B23K1/00Soldering, e.g. brazing, or unsoldering
    • B23K1/08Soldering by means of dipping in molten solder
    • B23K1/085Wave soldering
    • HELECTRICITY
    • H05ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H05KPRINTED CIRCUITS; CASINGS OR CONSTRUCTIONAL DETAILS OF ELECTRIC APPARATUS; MANUFACTURE OF ASSEMBLAGES OF ELECTRICAL COMPONENTS
    • H05K3/00Apparatus or processes for manufacturing printed circuits
    • H05K3/30Assembling printed circuits with electric components, e.g. with resistor
    • H05K3/32Assembling printed circuits with electric components, e.g. with resistor electrically connecting electric components or wires to printed circuits
    • H05K3/34Assembling printed circuits with electric components, e.g. with resistor electrically connecting electric components or wires to printed circuits by soldering
    • H05K3/3457Solder materials or compositions; Methods of application thereof
    • H05K3/3468Applying molten solder
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B23MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23KSOLDERING OR UNSOLDERING; WELDING; CLADDING OR PLATING BY SOLDERING OR WELDING; CUTTING BY APPLYING HEAT LOCALLY, e.g. FLAME CUTTING; WORKING BY LASER BEAM
    • B23K2101/00Articles made by soldering, welding or cutting
    • B23K2101/36Electric or electronic devices
    • B23K2101/42Printed circuits
    • HELECTRICITY
    • H05ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H05KPRINTED CIRCUITS; CASINGS OR CONSTRUCTIONAL DETAILS OF ELECTRIC APPARATUS; MANUFACTURE OF ASSEMBLAGES OF ELECTRICAL COMPONENTS
    • H05K2203/00Indexing scheme relating to apparatus or processes for manufacturing printed circuits covered by H05K3/00
    • H05K2203/08Treatments involving gases
    • H05K2203/081Blowing of gas, e.g. for cooling or for providing heat during solder reflowing

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
  • Electric Connection Of Electric Components To Printed Circuits (AREA)
  • Molten Solder (AREA)
  • Lining Or Joining Of Plastics Or The Like (AREA)

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Wellenlötanlage gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1.
Eine solche Wellenlötanlage ist aus der US-PS 33 98 873 bekannt. Sie dient zum Verlöten von elektrischen und elektronischen Bauteilen auf einer Schaltungsplatte. Die Wellenlötanlage weist einen Behälter für eine Lotschmelze auf, in welche ein Pumpensumpf und eine Verdrängungspumpe eintaucht. Die Verdrängungspumpe drückt geschmolzenes Lot in eine Einzugsöffnung des Sumpfes, in dem das geschmolzene Lot sodann aufwärts strömt und durch eine horizontal angeordnete Schlitzdüse am oberen Ende unter Erzeugung einer Lotwelle abströmt.
Die Schaltungsplatten sind mit elektrischen oder elektronsichen Bauteilen bestückt, deren Zuleitungen durch Öffnungen in der Schaltungsplatte nach unten hin durchstehen, wobei auf der Rückseite der Schaltungsplatte gedruckte Leiterbahnen vorgesehen sind. Diese Schaltungsplatten sind auf einer Vorrichtung angeordnet, mit der sie durch die Lotwelle der Wellenlötanlage transportiert werden, so daß die Unterseite der Schaltungsplatten mit dem geschmolzenen Lot in Berührung kommen und die Zuleitungen der Bauteile mit den gedruckten Leiterbahnen verlötet werden.
Derartige Wellenlötanlagen haben zwar der Elektronikindustrie erhebliche Einsparungen an Herstellungskosten für die Schaltungsplatten gebracht, jedoch ist bei diesen Anlagen die Abscheidung von überschüssigem Lot an den Schaltungsplatten, an den Verbindungen und Zuleitungen ein ständiges Problem. Solch überschüssiges Lot kann zur Bildung von Kurzschlüssen, Lötbärten und/oder Lötbrücken führen, so daß die Schaltungsplatten entweder nachbearbeitet werden müssen oder, falls ein Nacharbeiten nicht mehr möglich ist, als Ausschuß zu betrachten sind. Die Entwicklung in der Elektronikindustrie führt zu immer höheren Packungsdichten der Bauteile, so daß zwangsläufig auch die Lötpunktdichte höher wird. Die angesprochenen Probleme werden durch diese Entwicklung noch wesentlich verstärkt.
Außerdem haben bekannte Wellenlötanlagen einen erhöhten Lötverbrauch sowie ein höheres Gewicht der Schaltungsplatte im fertigen Zustand zur Folge.
Die Ausbildung von Lötkurzschlüssen, Lötbärten und Lötbrücken kann verringert werden, indem man die Schaltungsplatten durch die Lotwelle in einem gegenüber der Horizontalen geneigten Winkel transportiert, um auf diese Weise den Austrittswinkel zwischen der jeweils zu lötenden Schaltungsplatte und der Lotwelle zu vergrößern. Auch diese Maßnahme kann jedoch die angesprochenen Schwierigkeiten nicht eliminieren, insbesondere nicht bei Schaltungsplatten mit hoher Lötpunktdichte. Außerdem wird dadurch die Transportvorrichtung kompliziert und die Höhe des gesamten Lötsystems vergrößert. Auch andere Lösungen, so z. B. eine spezielle Geometrie der Lotwelle führen nicht zu dem gewünschten Erfolg.
Aus der US-PS 36 05 244 ist eine Wellenlötanlage bekannt, bei der der Teil der Lotwelle, der nicht in Kontakt mit der Unterseite der Schaltungsplatte befindlich ist, mit einem Lötölfilm abgedeckt wird, um auf diese Weise einmal eine Oxidation des Lotes und zum anderen eine überschüssige Lotablage auf der Schaltungsplatte zu verhindern, die zu Lötkurzschlüssen, Lötbärten oder Lötbrücken führen kann. Gleichzeitig wird auf die Oberseite der Schaltungsplatte, unmittelbar nachdem diese die Lötwelle verlassen hat, ein gerichteter Kaltluftstrom geblasen, wodurch die aufgeheizte Schaltungsplatte relativ rasch abgekühlt werden soll.
Gleichzeitig soll dadurch eine gleichmäßige Abkühlung der Lötstellen erfolgen, so daß sich in Verbindung mit der Wirkung des Lötöls auf der Rückseite der Schaltungsplatte gleichförmig Lötstellen ergeben. Der Kaltluftstrahl wird lediglich dann eingeschaltet, wenn tatsächlich eine Schaltungsplatte durch die Lötwelle geführt wird. Das Ein- und Ausschalten des Kaltluftstrahles erfolgt durch Steuersignale, die von einem optischen Sensor abgegeben werden, der die Anwesenheit bzw. Abwesenheit einer Schaltungsplatte oberhalb der Lotwelle detektiert.
Auch diese vorgeschlagenen Maßnahmen können eine Ausbildung von Lötkurzschlüssen, Lötbärten und Lötbrücken nicht verhindern und keine gewünschte gleichmäßige Formung der einzelnen Lötstellen gewährleisten, da die Wirkung des Lötölfilms auch in Verbindung mit der Beaufschlagung durch einen Kaltluftstrahl hierzu nicht ausreicht.
Aus der DE-OS 24 11 854 ist eine Vorrichtung zur Entfernung überschüssigen Lötmittels von noch unbestückten gedruckten Schaltungsplatten bekannt. Die noch unbestückte Schaltungsplatte mit den gedruckten Leiterbahnen wird in ein Lötbad getaucht, so daß sie insgesamt mit Lot bedeckt wird, und anschließend aus dem Lötbad herausgezogen. Während dieses Herausziehens wird die Schaltungsplatte von beiden Seiten mit Heißluftstrahlen angeblasen, die unter einem Winkel von etwa 60° auf die Schaltungsplatte auftreffen und anschließend durch Ablenkbleche von dieser weggeführt werden. Mit dieser Maßnahme soll erreicht werden, daß die gedruckten Leiterbahnen mit einem dünnen Lotüberzug versehen werden und daß außerdem aus den Öffnungen der Schaltungsplatte überschüssiges Lot unter Belassung eines dünnen Lotfilmes herausgeblasen wird. Das derart weggeblasene überschüssige Lot läuft an den Ablenkblechen zur Umlenkung des Heißluftstromes wieder in das Lötbad zurück.
Diese bekannte Vorrichtung dient zur Vorverzinkung einer unbestückten Schaltungsplatte, nicht jedoch der Verlötung der Zuleitungen von Bauteilen einer bestückten Schaltungsplatte mit den vorhandenen Leiterbahnen.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Wellenlötanlage der in Rede stehenden Art anzugeben, bei der nach dem Durchgang der Schaltungsplatten durch die Lotwelle überschüssiges Lot zuverlässig entfernt wird, um auf diese Weise auch bei Schaltungsplatten mit hoher Lötpunktdichte Lötkurzschlüsse, Lötbärte und Lötbrücken zu vermeiden, wobei gleichzeitig die Lötstellen gleichmäßig geformt werden sollen. Außerdem soll für die Herstellung derartiger Schaltungsplatten möglichst wenig Energie verwendet werden.
Diese Aufgabe ist gemäß der Erfindung durch die im kennzeichnenden Teil des Patentanspruchs 1 angegebenen Merkmale gelöst.
Demgemäß ist unmittelbar nach der Lotwelle eine Düse vorgesehen, die einen Heißluftstrom in Richtung auf die Lotwelle abgibt, der unter einem spitzen Winkel auf die Unterseite der Schaltungsplatte geführt ist. Diese Führung des Heißluftstromes erfolgt bevorzugt mit Hilfe eines unterhalb der Düse angeordneten Leitbleches, so daß der Heißluftstrom gezielt auf die Unterseite der Schaltungsplatte auftrifft. Der Heißluftstrom bläst zuverlässig überschüssiges Lot weg, so daß Lötkurzschlüsse, Lötbärte und Lötbrücken nicht auftreten. Außerdem werden die einzelnen Lötstellen sehr gleichförmig geschaltet, so daß eine elektrisch sehr gut leitende Lötverbindung hergestellt wird. Die Wirkung des Heißluftstromes ist somit zweifach: Zum einen wird überschüssiges Lot weggeblasen, zum anderen wird Lot zur gleichmäßigen Formung der einzelnen Lötstellen verlagert.
Des weiteren ist eine Steuervorrichtung zum An- und Abschalten des Heißluftstromes vorgesehen, wobei der Heißluftstrom nur angeschaltet ist, solange die Schaltungsplatte sich im Wirkungsbereich der Düse für den Heißluftstrom befindet.
Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist die Düse für den Heißluftstrom beheizt, so daß sich nur geringe Wärmeverluste einstellen. Die Steuervorrichtung zum An- und Abschalten des Heißluftstromes weist bevorzugt eine Lichtquelle und eine fotoelektrische Zelle sowie ein Ventil zum Schalten der Düse auf. Weitere Ausgestaltungen der Erfindung gehen aus den Unteransprüchen hervor.
Die Erfindung ist in Ausführungsbeispielen anhand der Zeichnung näher erläutert. In dieser stellen dar:
Fig. 1 eine schematische Ansicht einer Anlage zum Verlöten von Schaltungsplatten mit einer Wellenlötanlage;
Fig. 2 eine teilweise geschnittene Seitenansicht einer Wellenlötanlage mit einer Düse zur Abgabe eines Heißluftstromes auf die Unterseite der Schaltungsplatte;
Fig. 3 eine schematische Darstellung einer Steuervorrichtung zur Betätigung der Düse;
Fig. 4 eine erste Ausführungsform einer Wellenlötanlage im Bereich der Düse zur Abgabe eines Heißluftstromes;
Fig. 5 eine zweite Ausführungsform des in Fig. 4 gezeigten Details;
Fig. 6 und 7 in Draufsicht bzw. geschnittener Seitenansicht eine Ausführungsform einer Düse zur Abgabe eines Heißluftstromes;
Fig. 8 eine perspektivische Ansicht einer weiteren Ausführungsform einer Düse zur Abgabe eines Heißluft­ stromes;
Fig. 9 eine geschnittene Seitenansicht einer Düse gemäß Fig. 8.
Fig. 1 zeigt eine Schaltungsplatte 20, die in einer Bestückungsstation 22 mit einer Vielzahl elektrischer oder elektronischer Bauteile 24 an vorgegebenen Stellen innerhalb der Schaltungsplatte bestückt wird. Die Schaltungsplatte weist eine isolierte Verdrahtungsplatte mit gedruckten Leiterbahnen an der Unterseite sowie mit mehreren sich durch die Schaltungsplatte erstreckenden Öffnungen 25 auf. Die Bauteile 24 werden auf der Oberseite der Schaltungsplatte eingesetzt, wobei sich ihre Zuleitungen 26 abwärts durch die Öffnungen 25 erstrecken.
Auf die zu verlötenden Oberflächen wird in einer Flußmittel­ station 30 ein Flußmittel aufgebracht, beispielsweise durch Aufsprühen, Schäumen, Bürsten oder mittels einer Flußmittelwelle.
Sodann wird die Schaltungsplatte 20 aus der Flußmittelstation 30 in eine an sich bekannte Vorwärmstation 32 verbracht, wo sie vorgewärmt wird, um das Flußmittel zu verteilen, das Lösungsmittel in dem Flußmittel zu entfernen und so eine aktive Flußmittelschicht auf der Schaltungsplatte 20 und den Zuleitungen zu erzeugen. Die Schaltungsplatte 20 wird hierbei auf höhere Oberseitentemperaturen als normalerweise üblich erhitzt. Die Schaltungsplatte 20 wird auf eine Mindestoberseitentemperatur von etwa 66°C vorgewärmt; vorzugsweise erfolgt die Vorwärmung der Schaltungsplatte jedoch auf eine Oberseitentemperatur im Bereich von etwa 100°C bis 125°C oder darüber. Durch die Vorheizung der Schaltungsplatte auf höhere Oberseitentemperaturen als normalerweise üblich soll die Zeitdauer, während welcher das Lot auf der Schaltungsplatte nach dem Austritt der Schaltungsplatte aus der Lotwelle im geschmolzenen Zustand verbleibt, verlängert werden. Der Grund hierfür ergibt sich aus der weiter unten folgenden Beschreibung.
Die mit Flußmittel behandelte und vorgewärmte Schaltungsplatte wird sodann in eine Lotstation 36 verbracht. Wie näher aus den Fig. 2 und 3 ersichtlich, umfaßt die Wellenlötanlage einen als Ganzes mit 40 bezeichneten Behälter herkömmlicher Bauart, der einen Vorrat von geschmolzenem Lot 42 aufnimmt. An der Unterseite und/oder den Seitenwandungen des Behälters 40 oder in das Lot eintauchend können (nicht dargestellte) herkömmliche Heizvorrichtungen vorgesehen sein, um das Lot 42 zu erwärmen und in geschmolzenem Zustand zu halten.
Im Inneren des Behälters 40 ist ein als Ganzes mit 44 bezeichnetes Pumpensumpf- und Düsenaggregat angeordnet. Das Sumpf- und Düsenaggregat 44 ist von herkömmlicher Bauart. Es weist typischerweise eine abgerundete Bodenwandung 46, zwei im wesentlichen vertikale gegenüberstehende Stirnwandungen (nicht gezeigt) sowie zwei schräg geneigte Seitenwandungen 52 und 54 auf. Die oberen Enden der Stirnwandungen und der Seitenwandungen 52 und 54 befinden sich in solchen Abständen voneinander, daß sie eine schmale, langgestreckte rechteckige Düse bzw. einen Düsenschlitz 56 bilden, welcher sich über den Spiegel der Lotschmelze in dem Behälter 40 hinaus nach oben erstreckt.
Der Pumpensumpf weist zwei einstellbare Schütz- bzw. Schleusenplatten 58 A, B, auf, die in Abständen von den Seitenwandungen 52 und 54 des Sumpfes zur Kontrolle des Lot­ überlaufes aus der Düse 56 vorgesehen sind. Die Lötstation weist ferner eine (nicht dargestellte) Pumpe mit variabler Drehzahl auf, welche mit einer Einlaßöffnung 59 am unteren Ende des Sumpf- und Düsenaggregats 44 in Verbindung steht und Lot in den Sumpf hineinpumpt, in welchem das Lot sodann nach oben steigt und aus der Düse 56 als stehende Lotwelle fließt.
Ein wesentliches und kritisches Merkmal besteht in der Fähigkeit zur Verlagerung und/oder Entfernung von überschüssigem Lot an bzw. von der Unterseite der Schaltungsplatte sowie von beliebigen Zwischenverbindungen, Bauteilzuleitungen und/oder daran befindlichen Bauteilkörpern, bevor das Lot in Form von Kurzschlüssen, Lötbärten und/oder -brücken erstarren kann. Dies wird erreicht, indem man die gelötete Schaltungsplatte mit den daran herabhängenden Bauteilzuleitungen in einer Überschuß­ lotentfernungsstation 60 behandelt. Die Überschußlot­ entfernungsstation 60 folgt in Vorschubrichtung unmittelbar auf die Lötstation 36 und ist so ausgebildet, daß übermäßiges Lot an der Plattenunterseite weggeblasen wird, bevor das Lot in Form von Kurzschlüssen, Lotbärten und/oder Brücken erstarrt. Die Lotentfernungsstation 60 weist eine oder mehrere Düsen 62 auf, mit der ein Heißluftstrom gegen die Unterseite der Schaltungsplatte gerichtet werden kann. Eine Leitplatte 64 ist unter der Düse 62 mit einem spitzen Winkel von etwa 45° gegenüber der Horizontalen vorgesehen, mit der der Heißluftstrom in Richtung auf die gerade gelöteten Stellen der Schaltungsplatte 20 geführt wird. Die Strömungsgeschwindigkeit, der Druck und die Temperatur des Heißluftstromes sowie die Zeitdauer zwischen dem Austritt der Schaltungsplatte aus der Lotwelle und dem Beginn des Kontaktes mit dem Heißluftstrom können innerhalb gewisser Grenzen schwanken, je nach der Temperatur der Schaltungsplatte, der Umgebungstemperatur, dem Lotschmelzpunkt, der spezifischen Wärme sowie dem Wärmeübergangskoeffizienten zwischen Heißluftstrom und Schaltungsplatte, der Größe und Form der Schaltungsplatte, der Packungsdichte der Schaltungsbauteile, der Menge des aufgebrachten und zu entfernenden Lots, der Bandgeschwindigkeit sowie dem Abstand zwischen der Lötstation und der Überschußlotentfernungsstation. Selbstverständlich muß die Düse 62 mit genügendem Abstand unterhalb dem Vorschubweg der Schaltungsplatten angebracht sein, um den Durchtritt der längsten herabhängenden Zuleitungen usw. zu gestatten. Vorzugsweise wird die Luft auf eine Temperatur im Bereich von etwa 93°C bis 350°C, vorzugsweise etwa 290°C bis 300°C (gemessen an der Austrittsseite der Düse 62) vorgewärmt. Für eine 63/67-Lötlegierung beträgt die bevorzugte Vorwärmtemperatur etwa 290°C (gemessen am Austrittsende der Düse 62).
Der Heißluftstrom trifft auf noch geschmolzenes Lot an der Unterseite der Schaltungsplatte, den Zwischenverbindungen und den Bauteilzuleitungen und/oder den Bauteilkörpern und bewirkt eine Verlagerung des überschüssigen Lots und/oder bläst dieses von der Unterseite der Schaltungsplatte, den Zwischenverbindungen, Leitungen und Bauteilkörpern fort. Hierdurch wird die Ausbildung von Lotbrücken oder -bärten oder von Kurzschlußbildung bei der Erstarrung des Lotes weitgehend verhindert, außerdem werden die Lötstellen gleichmäßig geformt.
Wie in Fig. 3 gezeigt, ist die Düse 62 über eine Zufuhrleitung 66 mit der einen Seite eines elektromagnetisch betätigten Ventils 68 verbunden. Das Ventil 68 ist über eine Leitung 70 mit dem Auslaß einer Heizvorrichtung 72 verbunden, welche Luft auf die gewünschte erhöhte Temperatur erhitzt. Die Betätigung des Ventils 68 erfolgt mittels einer photoelektrischen Zelle 74 über eine Relais-Vorrichtung 76 derart, daß jeweils ein Heißluftstrom abgegeben wird, sobald eine Schaltungsplatte 20 durch die Lotwelle hindurchtritt und die Vorderkante der Schaltungsplatte einen von einer Lichtquelle 78, die oberhalb des Vorschubwegs der Schaltungsplatte angeordnet ist, ausgehenden Strahlengang unterbricht. Der Heißluftstrom hält an, bis die Hinterkante der Schaltungsplatte durchgelaufen ist und den Strahlengang wieder freigibt, so daß Licht der Lichtquelle 78 wieder auf die photoelektrische Zelle 74 fällt; in diesem Zeitpunkt wird das Ventil 68 geschlossen. Vorzugsweise wird das Ventil 68 nicht vollständig geschlossen, d. h. ein kleiner Heißluftstrom durch die Düse aufrechterhalten, so daß die Düse auf der gewünschten Temperatur verbleibt.
Die Schaltungsplatten 20 werden mittels einer Transportstraße 80 mit zwei in Abständen voneinander angeordneten Schienen 82 und 84 aus der Bestückungsstation 22 über die Flußmittelstation 30, die Wellenlötstation 36 und die Überschußlotentfernungsstation 60 transportiert.
Fig. 4 zeigt eine Schaltungsplatte in der Überschußlot­ entfernungsstation 60 und veranschaulicht, wie der Heißluftstrom geschmolzenes Lot 86 von einer Schaltungsplatte bzw. Zwischenverbindungen oder Bauteilzuleitungen entfernt und die Verteilung des Lotes vergleichmäßigt wird.
Der Fachmann kann ohne Schwierigkeiten experimentell die jeweiligen bevorzugten Betriebsparameter ermitteln, um für die jeweils zu lötenden speziellen Schaltungsplatten eine Massenlötung ohne Lötbärte, Lötbrücken und Kurzschlußbildung zu gewährleisten.
Beispielsweise wurden an einer Schaltungsplatte mit den Abmessungen 6,35 × 15,24 cm bei einer Schaltkreis- oder Lötfläche von 96,75 cm² und 150 durchplattierten Öffnungen von 0,0762 cm Durchmesser mit 150 Bauteilzuleitungen von 0,0508 cm Durchmesser (50% Stahlzuleitungen, 50% Kupfer­ zuleitungen) die Bildung von Lötbärten, -brücken und Kurzschlüssen bei Einhaltung der folgenden Parameter verhindert: Lötlegierung 63/67, Lötbadtemperatur 252°C, Vorwärmtemperatur der Schaltungsplatten etwa 125°C (Oberseite), Transportgeschwindigkeit 0,018 m/Sek., Verwendung von Heißluft mit etwa 290°C, gemessen am Ausgang der Düse 62, mit einem Pitot-Druck (gemessen etwa 0,6 cm vom Austritt der Düse 62) von etwa 22,5 mm Hg, sowie mit einer Strömungsgeschwindigkeit (gemessen am Austrittsende der Düse 62) von etwa 76 m/Sek., wobei die Entfernung zwischen dem Punkt, wo die Schaltungsplatte aus der Lotwelle austritt und dem Eintritt in den Heißluftstrom im Bereich von etwa 19 bis 25 cm betragen soll.
Die Schaltungsplatten können auch horizontal durch die Kuppe der Lotwelle hindurchgeführt werden.
Der Anmeldungsgegenstand weist eine Reihe von Vorteilen auf. Zum einen hat sich gezeigt, daß die Kontaktierung der Unterseite einer Schaltungsplatte mit einem Heißluftstrom eine Vergleichmäßigung des Lotüberzugs an den Leiterbahnen und Lötstellen bewirkt. Des weiteren werden Ösen und nichtbestückte durchplattierte Öffnungen freigehalten. Ein weiterer Vorteil besteht darin, daß die verlötete Schaltungsplatte in etwas kühlerem Zustand als bei vergleichbaren herkömmlichen Massen-Lötsystem aus dem System austritt. Dieser letzterwähnte Vorteil rührt vor allem von der Entfernung von Überschußlot her, das eine große Wärmesenke bei herkömmlich gelöteten Schaltungsplatten darstellt. Außerdem kann der Heißluftstrom, falls er kühler als das Lot auf der Schaltungsplatte ist, eine Abkühlung zusätzlich beschleunigen. Die Abkühlung der Schaltungsplatte erleichtert die Handhabung der Platte nach dem Löten und hat auch eine Verringerung des Auftretens von Kissenbildung in "solder- out-solder"-Systemen zur Folge. Die Abkühlung der Schaltungsplatte bewirkt auch Lötverbindungen mit feinerem Korn.
Die vorstehend beschriebenen Ausführungsformen können in mannigfachen Einzelheiten abgewandelt werden. Beispielsweise können in der Überschußlotentfernungsstation 60 ein oder mehrere Sätze von Heizvorrichtungen ähnlicher Art wie die Vorwärm-Heizvorrichtungen vorgesehen werden, um die Zeit, über welche das Lot an der Schaltungsplatte geschmolzen bleibt, zu verlängern. Des weiteren kann in dem Heißluftstrom ein Anteil, beispielsweise bis etwa 20 Gew.-%, Flüssigkeit dispergiert sein, beispielsweise durch Einsprühen der Flüssigkeit in den Heißluftstrom aus einer oder mehreren Saugdüsen 98, wie in Fig. 5 veranschaulicht. Die Saugdüsen 98 sind über eine Leitung 100 mit einem Vorrat 102 der in dem Heißluftstrom zu dispergierenden Flüssigkeit verbunden. Die Flüssigkeit kann auch mittels einer oder mehrerer Sprühdüsen in den Heißluftstrom injiziert werden.
Beispielsweise kann als Flüssigkeit ein herkömmliches Lötöl oder Ölgemisch verwendet werden. Überschüssiges Lot auf der Schaltungsplatte und an den Zuleitungen wird dadurch schneller entfernt. Außerdem erleichtert die Verwendung eines Lötöls die Nachreinigung nach der Lötung und führt zu gleichmäßigen Lötstellen mit glatter Oberfläche. Ebenso können auch herkömmliche Netz- und/oder Flußmittel in dem Heißluftstrom dispergiert werden. Des weiteren können auch ein oder mehrere Heizelemente einstückig mit den Düsen 62 vorgesehen werden, wie beispielsweise in den Fig. 6 bis 9 veranschaulicht, in Ergänzung und/oder anstelle der Heizvorrichtung 72.
Die in den Fig. 6 und 7 dargestellte Düse weist einen Düsenkörper 104 in Form einer flachen, länglichen Trapezoidkammer auf. In der kurzen Seitenwandung 108 des Düsenkörpers 104 ist eine Eintrittsöffnung 106 vorgesehen, die über eine Leitung mit einer Druckluftquelle verbunden ist. Eine der langen Wandungen 110 des Düsenkörpers 104 ist zur Bildung einer langgestreckten schneidenartigen Mündung 112 abgeschrägt. Diese bildet den Düsenausgang. Der Düsenkörper 104 ist aus einem wärmebeständigen Material wie beispielsweise geschweißtem Stahlblech hergestellt. Im Inneren des Düsenkörpers 104 ist eine Heizvorrichtung, beispielsweise in Form eines oder mehrerer elektrischer Widerstandsheizelemente 114 vorgesehen. Derartige elektrische Widerstandsheizelemente sind bekannt und kommerziell verfügbar. Gegebenenfalls können die Wände des Düsenkörpers thermisch isoliert sein. Die Luft wird durch die Widerstandselemente 114 erhitzt.
Eine weitere Ausführungsform einer Düse ist in den Fig. 8 und 9 dargestellt. Bei dieser Ausführungsform wird die Düse durch einen im Ganzen rechteckigen Block 116 gebildet. Der Block 116 besteht aus einem hitzebeständigen Material, wie beispielsweise Stahl. In einer Seitenwandung 120 des Blockes 116 sind mehrere Blindlöcher 118 vorgesehen, welche eine entsprechende Anzahl von Heizpatronen 122 aufnehmen. Derartige Heizpatronen sind ebenfalls bekannt und kommerziell erhältlich. In seinem Inneren weist der Block 116 eine Kammer 124 auf und in einer Seitenwandung eine Eintrittsöffnung 125, welche die Kammer 124 über eine nicht dargestellte Leitung mit einer Druckluftquelle verbindet. Die Düsenaustrittsmündung ist in der Seitenwandung 126 gegenüber der die Heizpatronen 122 enthaltenden Seitenwandung 120 vorgesehen. Wie aus Fig. 9 ersichtlich ist die Wandung 126 abgeschrägt bzw. verjüngt ausgebildet; hierdurch werden zwei parallele Stirnkantenflächen 128 im Bereich der Schnittstelle der schrägen Seitenflächen 130 mit dem langgestreckten Kanal 132 gebildet. Der Kanal 132 steht mit der Innenkammer 124 in Verbindung. Die Stirnkantenflächen 128 sollen im wesentlichen miteinander fluchten; sie können entweder wie in der Zeichnung gezeigt schneidkantenartig ausgebildet sein, oder mit einer größeren Breite; hierzu könnte die Austrittsdüse längs einer durch die gestrichelte Linie 134 angedeuteten Ebene abgeschnitten werden. Ein Vorteil dieser abgestumpften Ausbildung des Düsenaustritts besteht darin, daß der aus der Düse austretende Heißluftstrom einen besonders glatten Strömungsverlauf zeigt. Außerdem hat sich ergeben, daß mit einem Düsenaustritt dieser Art sich zu beiden Seiten des Heißluftstromes sekundäre Luftströme bilden; diese sekundären Luftströme stellen isolierende Strömungsschichten für den Heißluftstrom dar und tragen zur Verlagerung bzw. zur Entfernung von Lot bei.
Die Lotentfernungsstation wurde vorstehend in Verbindung mit einer Wellenlötanlage erläutert; jedoch ist für den Fachmann ohne weiteres klar, daß ähnliche Vorteile bei Verwendung einer Lotentfernungsstation in Verbindung mit anderen Massenlötsystemen, wie beispielsweise Tauch-, Kaskaden-, Strahl- und Schlepplötsystemen, erzielt werden.

Claims (6)

1. Wellenlötanlage zum Verlöten von auf einer Schaltungsplatte bestückten elektrischen und elektronischen Bauteilen, deren Zuleitungen durch Öffnungen in der Schaltungsplatte nach unten hin durchstehen, mit auf der Schaltungsplatte vorgesehenen gedruckten Leiterbahnen, mit einer Lötstation sowie einer Vorrichtung zum Transport der Schaltungsplatte durch eine in der Lötstation erzeugte Lotwelle, dadurch gekennzeichnet, daß unmittelbar nach der Lotwelle eine Düse (62) zur Abgabe eines Heißluftstromes in Richtung auf die Lotwelle, der unter einem spitzen Winkel auf die Unterseite der Schaltungsplatte (20) geführt ist, und eine Steuervorrichtung zum An- und Abschalten des Heißluftstromes vorgesehen sind, wobei der Heißluftstrom nur angeschaltet ist, solange die Schaltungsplatte (20) sich im Wirkungsbereich der Düse (62) befindet.
2. Wellenlötanlage nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß zur Führung des Heißluftstromes unterhalb der Düse (62) ein Leitblech (64) vorgesehen ist.
3. Wellenlötanlage nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Düse (62) beheizt ist.
4. Wellenlötanlage nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Steuervorrichtung eine Lichtquelle (78) und eine fotoelektrische Zelle (74) sowie ein Ventil (68) zum Schalten der der Düse (62) zugeführten Luft aufweist.
5. Wellenlötanlage nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß auch in der Abschaltphase das Ventil (68) für die der Düse (62) zugeführte Luft nicht vollständig geschlossen ist.
6. Wellenlötanlage nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Heißluftstrom ein Benetzungsmittel enthält.
DE19782852132 1977-12-02 1978-12-01 Verfahren und vorrichtung zum massenloeten von mit bauteilen bestueckten gedruckten schaltungsplatten Granted DE2852132A1 (de)

Applications Claiming Priority (4)

Application Number Priority Date Filing Date Title
US85675977A 1977-12-02 1977-12-02
US85676077A 1977-12-02 1977-12-02
US89749278A 1978-04-18 1978-04-18
US89749378A 1978-04-18 1978-04-18

Publications (2)

Publication Number Publication Date
DE2852132A1 DE2852132A1 (de) 1979-06-07
DE2852132C2 true DE2852132C2 (de) 1989-08-10

Family

ID=27505924

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
DE19782852132 Granted DE2852132A1 (de) 1977-12-02 1978-12-01 Verfahren und vorrichtung zum massenloeten von mit bauteilen bestueckten gedruckten schaltungsplatten

Country Status (7)

Country Link
JP (2) JPS5495955A (de)
DE (1) DE2852132A1 (de)
FR (1) FR2410938A1 (de)
GB (2) GB1602779A (de)
HK (1) HK83388A (de)
IT (1) IT1107979B (de)
NL (1) NL184862C (de)

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE3539585A1 (de) * 1985-10-11 1987-07-02 Kaspar Eidenberg Verfahren zum verloeten der anschluesse von bauteilen mit den leiterbahnen und loetaugen von leiterplatten und vorrichtung zum durchfuehren dieses verfahrens
US5813595A (en) * 1994-05-06 1998-09-29 Siemens Aktiengesellschaft Method for wave-soldering printed circuit boards
DE10061032A1 (de) * 2000-12-08 2002-06-27 Messer Griesheim Gmbh Verfahren und Vorrichtung zum Löten elektronischer Bauelemente auf Leiterplatten

Families Citing this family (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS5897894A (ja) * 1981-12-07 1983-06-10 日本電気株式会社 はんだ付け装置
US4451000A (en) * 1982-06-11 1984-05-29 Hollis Engineering, Inc. Soldering apparatus exhaust system
DE3309648A1 (de) * 1983-03-15 1984-09-20 Siemens AG, 1000 Berlin und 8000 München Verfahren zum loeten plattenfoermiger schaltungstraeger innerhalb einer schutzgasloeteinrichtung
GB8331200D0 (en) * 1983-11-23 1983-12-29 Treiber Automation Ltd Solder method and apparatus
FR2572970B1 (fr) * 1984-11-15 1987-02-13 Outillages Scient Lab Dispositif chauffant de generation d'une vague de soudure pour machine de soudage a la vague
JPH039263U (de) * 1989-06-08 1991-01-29
US5228614A (en) * 1990-07-09 1993-07-20 Electrovert Ltd. Solder nozzle with gas knife jet
JP2506695Y2 (ja) * 1990-08-04 1996-08-14 三菱電機株式会社 プリント基板冷却装置
US6168065B1 (en) 1998-02-17 2001-01-02 Soltec B.V. Movable selective debridging apparatus for debridging soldered joints on printed circuit boards

Family Cites Families (11)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US3605244A (en) * 1966-04-20 1971-09-20 Electrovert Mfg Co Ltd Soldering methods and apparatus
US3398873A (en) * 1966-09-07 1968-08-27 Hollis Engineering Sumps and nozzles for soldering machines
US3500536A (en) * 1966-11-17 1970-03-17 Burroughs Corp Process for finishing solder joints on a circuit board
US3603329A (en) * 1968-11-06 1971-09-07 Brown Eng Co Inc Apparatus for manufacturing printed circuits
US3773261A (en) * 1969-06-13 1973-11-20 North American Rockwell Material removing device
US3705457A (en) * 1970-11-02 1972-12-12 Electrovert Mfg Co Ltd Wave soldering using inert gas to protect pretinned and soldered surfaces of relatively flat workpieces
US3724418A (en) * 1971-08-20 1973-04-03 Lain J Mc Solder coating apparatus
US3765591A (en) * 1972-01-19 1973-10-16 Dynamics Corp America Wave soldering electrical connections
US3948212A (en) * 1972-03-30 1976-04-06 Robert Bosch G.M.B.H. Coating apparatus
US3865298A (en) * 1973-08-14 1975-02-11 Atomic Energy Commission Solder leveling
JPS5258042A (en) * 1975-11-10 1977-05-13 Hitachi Ltd Dip soldering device

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE3539585A1 (de) * 1985-10-11 1987-07-02 Kaspar Eidenberg Verfahren zum verloeten der anschluesse von bauteilen mit den leiterbahnen und loetaugen von leiterplatten und vorrichtung zum durchfuehren dieses verfahrens
US5813595A (en) * 1994-05-06 1998-09-29 Siemens Aktiengesellschaft Method for wave-soldering printed circuit boards
DE10061032A1 (de) * 2000-12-08 2002-06-27 Messer Griesheim Gmbh Verfahren und Vorrichtung zum Löten elektronischer Bauelemente auf Leiterplatten

Also Published As

Publication number Publication date
FR2410938A1 (fr) 1979-06-29
GB2009012A (en) 1979-06-13
FR2410938B1 (de) 1984-11-02
JPS5495955A (en) 1979-07-28
IT1107979B (it) 1985-12-02
NL184862C (nl) 1989-11-16
IT7852160A0 (it) 1978-12-01
GB1602779A (en) 1981-11-18
GB2009012B (en) 1982-10-13
NL7811803A (nl) 1979-06-06
HK83388A (en) 1988-10-21
DE2852132A1 (de) 1979-06-07
JPS63268563A (ja) 1988-11-07

Similar Documents

Publication Publication Date Title
DE2455629C3 (de) Verfahren zum Aufbringen einer Lötmittelschicht auf eine Fläche einer gedruckten Schaltungsplatte oder eines ähnlichen Körpers und Anordnung zur Durchführung des Verfahrens
DE2411854B2 (de) Vorrichtung zum Aufbringen von geschmolzenem Lötmittel auf gedruckte Schaltungsplatten
EP0315000B1 (de) Lötvorrichtung
DE2852132C2 (de)
DE3038841C2 (de)
DE2063284A1 (de) Verfahren zum Vorverzinnen und Loten relativ flacher Werkstucke und Anordnung zur Durchführung des Verfahrens
DE1596590B1 (de) Verfahren und Vorrichtung zur Steuerung der Temperatur einer Schicht aus geschmolzenem Glas auf einem Bad aus geschmolzenem Metall
US4401253A (en) Mass soldering system
US4410126A (en) Mass soldering system
DE112011100931T5 (de) Lötrückführung für Wellenlötdüse
DE19925652C2 (de) Verfahren und Vorrichtung zum Herstellen von Lötverbindungen zwieschen Elektronischen Bauteilen und einer Leiterplatte
DE69112164T2 (de) Aufbringen einer Lötpaste.
EP0219059A2 (de) Vorrichtung zum Heissverzinnen von Leiterplatten und Verfahren zum Verlöten der Anschlüsse von Bauteilen mit den Leiterbahnen und Lötaugen einer Leiterplatte
DE2442180B2 (de) Verfahren und Vorrichtung zum Schmelzen eines auf einen Gegenstand aufgebrachten Lötmittels
EP0013359B1 (de) Vorrichtung zum Aufbringen einer Lötmittelschicht auf eine Leiterplatte
DE3429375C2 (de) Lötvorrichtung
DE60102115T2 (de) Verfahren und Vorrichtung zum Schwall-Löten
DE69517053T2 (de) Doppelluftmesser zur heissluftlotnivellierung
DE19519188C2 (de) Verfahren und Vorrichtung zum Wellen- und/oder Dampfphasenlöten elektronischer Baugruppen
DE2118375B2 (de) Verfahren zum herstellen einer gedruckten schaltungskarte
DE20200554U1 (de) Düse für eine Lötvorrichtung
DE3242368A1 (de) Loetwellengeraet und -verfahren
DE3518405A1 (de) Loetsystem
DE3642395C2 (de) Wellenlötvorrichtung
EP0163677A1 (de) Vorrichtung zum verzinnen von leiterplatten.

Legal Events

Date Code Title Description
8127 New person/name/address of the applicant

Owner name: COOPER INDUSTRIES, INC., CLEVELAND, OHIO, US

8110 Request for examination paragraph 44
8128 New person/name/address of the agent

Representative=s name: HAFT, U., DIPL.-PHYS. CZYBULKA, U., DIPL.-PHYS., 8

8127 New person/name/address of the applicant

Owner name: HOLLIS AUTOMATION INC., NASHUA, N.H., US

D2 Grant after examination
8364 No opposition during term of opposition