DE2932398C2 - Vorrichtung zum Kühlen von Leiterplatten nach dem maschinellen Einlöten von elektrischen Bauteilen - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Kühlen von Leiterplatten od. dgl. nach dem maschinellen Einlöten von temperaturempfindlichen elektrischen Bauteilen mit Hilfe von Kühlluft.

Beim maschinellen Einlöten von temperaturempfindlichen elektrischen Bauteilen in Leiterplatten wird üblicherweise mit Löttemperaturen über 240°C gefahren. Diese hohen Temperaturen gefährden die elektrischen Bauteile, insbesondere, wenn die gerade noch zulässige Spitzentemperatur überschritten wird. Dynamische Temperaturmessungen an Leiterplatten hatten gezeigt, daß die Maximaltemperatur erst nach dem eigentlichen Lötvorgang im Bauteil auftritt. Es ist bekannt (US-PS 36 05 244), die Bauteile unmittelbar nach dem Lötvorgang mit Kühlluft zu beblasen, so daß diese gefährliche Temperaturspitze beschnitten wird und keine Gefährdung der Bauteile zu erwarten ist. Zur Kühlung wird in der Regel Druckluft verwendet, die über Düsen gegen die Oberfläche der Bauteile geblasen wird. Diese Düsen sind in einer oder mehreren Reihen angeordnet und schräg gegen die Oberfläche der Bauteile gerichtet, damit das Lot aus den öffnungen nicht herausgeblasen wird. Der Kühleffekt ist naturgemäß um so besser, je mehr Düsen verwendet werden und je höher die Luftgeschwindigkeit ist. Die Anordnung einer Vielzahl von Düsen bedingt bauliche Schwierigkeiten insbesondere dann, wenn sich die Kühlvorrichtung unmittelbar dem Lotbad anschließen soll. Hohe Luftgeschwindigkeit wiederum verursacht nicht nur unruhige Umluft, sondern erhöht den Krätzeanfall, weil sich der Luftstrom auch auf die Lotbad-Oberfläche ausdehnt Außerdem werden schlechtere Lötergebnisse erzielt Auch der Aufwand s für die Druckluftanlage ist nicht unerheblich.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Vorrichtung der eingangs beschriebenen Art derart auszubilden, daß sich nicht nur eine effektivere Kühlung, sondern auch eine Verringerung des baulichen Aufwandes ergibt Die Vorrichtung gernäß der Erfindung ist dadurch gekennzeichnet, daß ein geschlossener Kühlluft-KreisIauf verwendet ist, der so angeordnet ist, daß Kühlluft die Leiterplatten von beiden Seiten und annähernd senkrecht zu ihrer Transportbewegung umströmt Durch die Verwendung eines geschlossenen Kühlluft-Kreislaufes wird die Kühlung unmittelbar auf den Bereich der Kühlvorrichtung beschränkt, wobei die Luftbewegung ihr Maximum dort erreicht, wo sich die Leiterplatten befinden.

Vorzugsweise sind an beiden Seiten einer Transporteinrichtung für die Leiterplatten Luftaustrittsöffnungen derart angeordnet, daß die Kühlluft-Ströme im stumpfen Winkel gegen die beiden Seiten der Leiterplatten gerichtet s>nd. Im Bedarfsfalle kann der so umgewälzte Luftstrom gekühlt werden. Ein einfacher Aufbau ergibt sich dadurch, daß die Kühlluft mit Hilfe zweier Querstromgebläse oder mit Hilfe eines im Ansaugstutzen angeordneten Luftgebläses umwälzbar ist
Anhand der Zeichnung, in der zwei Ausführungsbeispiele schematisch dargestellt sind, wird die Erfindung näher erläutert. Es zeigt

F i g. 1 den Temperaturverlauf in einer mehrlagigen Leiterplatte und in einem Bauelement mit und ohne Kühlung,

F i g. 2 eine Vorderansicht auf eine Vorrichtung zum Kühlen mit einem angedeuteten Lotbad,

Fig.3 eine Seitenansicht der Vorrichtung nach F i g. 2 und
Fig.4 eine Vorrichtung zum Kühlen mit einem im Ansaugstutzen angeordneten Luftgebläse.

In F i g. 1 ist mit 1 der Temperaturverlauf über der Zeit in einer Leiterplatte ohne Kühlung bezeichnet. Die Kurve 2 zeigt den Temperaturverlauf in der Leiterplatte mit Kühlung. Mit einem Pfeil 3 ist der Kühlbereich angedeutet. Wie man sieht, ist am Beginn der Kühlung, also nach ca. 90 see, der Verlauf der beiden Kurven 1 und 2 praktisch gleich, während nach Eintritt der Kühlung die Kurve 2 stark abfällt. Mit 4 ist der Bereich angedeutet, in dem der eigentliche Lötvorgang stattfindet. Nach dem Lötvorgang steigt die Temperatur in der Leiterplatte noch ganz erheblich an, wie die Kurven 1 und 2 zeigen.

Eine Kurve 5 stellt den Temperaturverlauf in einem in der Leiterplatte eingelöteten Bauelement ohne Kühlung dar, während die Kurve 6 den Temperaturverlauf in dem Bauelement bei Kühlung zeigt. Die Kurve 6 läßt deutlich erkennen, daß die Gefährdung der Bauteile mit Hilfe der Kühlung ganz erheblich vermindert werden kann.

In F i g. 2 ist mit 7 eine Transporteinrichtung für Leiterplatten bezeichnet, die sich in Pfeilrichtung 8 schräg aufwärts bewegt und an der mit Hilfe von Bügeln

9 Leiterplatten 10 eingehängt sind, wie F i g. 3 zeigt. Die Leiterplatten 10 werden über ein Bad 11 geführt, wo über einen Kamin 12 das Lot schwallartig austritt und die Unterseite der Leiterplatten 10 benetzt, während die elektrischen Bauelemente von oben in die Leiterplatten

10 eingesteckt sind. Anschließend an dem Lotbad 11 ist eine Vorrichtung 13 zum Kühlen der Leiterplatten

vorgesehen, die im wesentlichen aus einem U-förmigen Blechkasten 15 bestehen, deren Schenkel 16 am Ende mit Querstromlüftern 17 und 18 ausgestattet sind. Die Querstromlüfter 17 und 18 walzen die Kühlluft um, wie durch gestrichelte Pfeile 19 und 20 angedeutet ist Die Luftaustrittsöffnungen 21 und 22 der Querstromlüfter 17 und 18 sind im stumpfen Winkel gegen die Leiterplatte 10 gerichtet, so daß die Kühlluft die Ober- und Unterseite der Leiterplatte 10 umströmt und dadurch wirksam kühlt Mit gestrichelten Linien 23 und 24 sind Luftleitbleche in den Schenkeln 16 der Vorrichtung 13 angedeutet Wie bereits zuvor erwähnt, wird die Luft durch die beiden Querstromgebläse 17 und 13 in Umlauf gehalten. Der so entstehende Luftvorhang ist auf den Bereich der Kühlvorrichtung 13 beschränkt Das Maximum der Luftbewegung findet praktisch in der Mitte der Vorrichtung 13 statt, in der sich auch die Leiterplatten 10 senkrecht dazu laufend bewegen.

Durch die Führung der Luft im Umlauf sind keine großen Querschnitte für Luftzu- und -abfübning nötig. Die Vorrichtung 13 kann mit einer separaten Kühlung versehen sein, z. B. mit einer wasserdurchflossenen Kühlschlange. Auf diese Weise ergibt sich eine wirksame Herabsetzung der Temperatiirspitze gemäß Fig.l.

In F i g. 4 ist ein Ausführungsbeispiel dargestellt, mit einem zentral angeordneten Luftgebläse 25, welches die Kühlluft über einen Stutzen 27 ansaugt und über die beiden Kühlkanäle 28 und 29 den Luftaustrittsöffnungen 30 zuführt Durch entsprechend angeordnete Stutzen tritt die Kühlluft in Pfeilrichtung aus diesen Luftaustrittsöffnungen 30 aus und umströmt die Leiterplatten 10 sowohl an der Ober- als auch an der Unterseite. Bei dem in F i g. 4 dargestellten Ausführungsbeispiel laufen zwei Transporteinrichtungen parallel zueinander, und zwar senkrecht zur Zeichenebene. Auch bei dieser Ausführung ist der auf diese Weise gebildete Luftvorhang auf den Bereich der Kühlvorrichtung beschränkt Die Luftaustrittsöffnungen 30 können beliebig breit gewählt werdeni wodurch sich auch die Kühlzone entsprechend verbreitert.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims (7)

Patentansprüche:

1. Vorrichtung zum Kühlen von Leiterplatten ocLdgl. nach dem maschinellen Einlöten von temperaturempfindlichen elektrischen Bauteilen mit Hilfe von Kühlluft, dadurch gekennzeichnet, daß ein geschlossener Kühlluft-Kreislauf verwendet ist, der so angeordnet ist, daß Kühlluft die Leiterplatten (10) von beiden Seiten und annähernd senkrecht zu ihrer Transportbewegung (8) umströmt

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß an beiden Seiten einer Transporteinrichtung für die Leiterplatten (10) Luftaustrittsöffnungen (21j 22 bzw. 30) derart angeordnet sind, daß die Kühlluftströme im stumpfen Winkel gegen die beiden Seiten der Leiterplatte (10) gerichtet sind.

3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, gekennzeichnet durch Mittel zur Rückkühlung des umgewälzten Luftstroms.

4. Vorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß eine Wasserkühlung verwendet ist

5. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, gekennzeichnet durch ein im Ansaugstutzen (27) angebrachtes Luftgebläse (26) zur Umwälzung der Kühlluft

6. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, gekennzeichnet durch zwei Querstromgebläse (17, 18) zur Umwälzung der Kühlluft.

7. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß zu beiden Seiten des Transportbandes mehrere, vorzugsweise parallel angeordneteLuftaustrittsöffnungen (30) vorgesehen sind.