DE3218338A1

DE3218338A1 - Loetverfahren und -vorrichtung

Info

Publication number: DE3218338A1
Application number: DE19823218338
Authority: DE
Inventors: Gerd 8151 Osterwarngau Stückler
Original assignee: Royonic Elektronik Produktionsmaschinen GmbH
Current assignee: Royonic Elektronik Produktionsmaschinen GmbH
Priority date: 1982-05-14
Filing date: 1982-05-14
Publication date: 1983-11-17

Description

Ldtverfahren und -vorrichtung
BESCHREIBUNG Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf ein Lötverfahren gemäß dem Oberbegriff des Anspruches 1 sowie auf eine Vorrichtung zur Durchführung dieses Verfahrens.
Die Verlötung von elektrischen Bauteilen mit Platinen erfolgt heutzutage mehr oder weniger vollautomatisch entlang von Ltitatraßen, bei welchen die Platinen mit den lose eingesteckten elektrischen Bauteilen zuerst einem Flußmittel ausgesetzt werden, worauf dann ein Weitertransport zu dem eigentlichen Lötmittel erfolgt, welches in der Regel aus flüssigem Zinn besteht. Dieses flUssige Zinn wird dabei in der Regel mit Hilfe einer Pumpe und einem in geeigneter Weise gekrümmten Blech kontinuierlich derart zugeführt, daß sich eine Gegenlaufwelle des flüssigen Zinns ergibt. Das Zinn fließt dabei entgegengesetzt zur Färderrichtung der zugeführten Platinen, was in der Regel eine gute Benetzung des flüssigen Lötmittels mit den Oberflächen der zu verbindenden Teile zur Folge hat, wodurch weitgehend das Auftreten kalter Lötstellen vermieden wird.
Im Hinblick auf die Erzielung hoher Durchlaufgeschwindigkeiten und die heutzutage erforderlichen hohen Anforderungen an die Qualität der hergestellten Ldtstellen sowie die Vermeidung von kostspieligen Nachldtungsvorgängen, welche in der Regel von Hand durchzuführen sind, erweist es sich heutzutage als notwendig, bei der Verlötung der elektrischen Anschlüsse von Bauteilen auf mit Leiterbahnen versehenen Platinen einen relativ hohen Aufwand zu treiben, indem beispielsweise im Bereich der Ldtmaschine die Temperatur des flüssigen Zinns auf einem genau vorgegebenen Wert gehalten wird. Fernerhin muß bei Verlötung unter Verwendung einer einfachen oder doppelten d.h. in beiden Richtungen abatrömenden Lötmitteluelle eine genau eingestellte Fließgeschwindigkeit des Zinns eingehalten werden, um auf diese Weise beispielsweise stabile Strömungsverhältnisse der Lötmittelwelle zu erreichen. Fernerhin dürfen die im Laufe des Betriebes sich ergebenden Verunreinigungen des Zinns bestimmte Maximalwerte nicht überschreiten. In manchen Fällen sind fernerhin zusttliche HeizgerSte vorgesehen, um die Platinen nach der Behandlung mit Flußmittel auf einen bestimmten Temperaturwert vorzuheizen. Bezüglich des Flußmittels erweist es sich vielfach als erforderlich, daß eine bestimmte Dichteüberwachung vorgenommen wird, um bei der folgenden Verlötung zufriedenstellende Resultate zu erzielen.
Schließlich müssen auch die zu verlötenden Teile, d.h. die Leiterbahnen der Platinen sowie die telteranschlüeae der elektrischen Bauteile vor ihrer Verlötung eine bestimmte Oberflächenqualität unter Vermeidung von Oxydationen besitzen, was vielfach eine zuvorige Verzinnung dieser Elemente erforderlich macht. Bei gewissen militärischen Anwendungen können die Anforderungen derart hochgeschraubt sein, daß beispielsweise die einzelnen Leiteranschlüase der elektrischen Bauteile manuell zuvor verzinnt werden müssen, bevor die eigentliche Verlötung der Bauteile an den Platinen durchgeführt werden kann. Schließlich sei in diesem Zusammenhang noch erwehnt, daß im Hinblick auf die Erzielung guter Lötverbindungen in neuerer Zeit sehr aggressive Flußmittel zum Einsatz gelangen, was wiederum bei längerem Betrieb zu Schaden an der verwendeten Lötmaschine führt.
Es ist die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Lötverfahren zu schaffen, welches bei wesentlicher Reduzierung des notwendigen technischen Aufwandes ausgezeichnete Lötergebnisse unter weitgehender Vermeidung des Auftretens kalter Lötstellen ergibt.
Erfindungegemäß wird dies durch Einsatz der im kennzeichnenden Teil des Anspruches 1 aufgeführten Maßnahmen erreicht.
Durch die im Rahmen de vorliegenden Erfindung verwendeten Ultraschallachwingungen lm Bereich der zu verbindenden Teile ergibt sich zwangsläufig eine gute Reinigung und Benetzung der Oberflächen der zu verbindenden Teile, wobei diese Reinigung und Benetzung sowohl im Bereich des Flußmittels oder des Lötmittels vorgenommen werden kann. Da das Flußmittel in der Praxis vielfach nur auf'gesprüht oder aufgeschäumt wird, sollte die U1-trabeschallung im Rahmen der vorliegenden Erfindung# vorzugsweise an dem flüssigen Lötmittel vorgenommen werden. Da das Lötmittel in Form von flüssigem Zinn ein sehr guter Leiter für Ultraschallschwingungen ist, ergeben sich gerade bei der Beschallung des Lötmittels ausgezeichnete Lötergebnisse.
Eine Vorrichtung zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens ist durch die ansprüche 2 und 3 gekennzeichnet.
Die Erfindung soll nunmehr anhand eines #usfUhrungsbeispieles näher erläutert und beschrieben werden, wobei auf die beigefügte Zeichnung Bezug genommen ist, welche schematisch eine gemäß der Erfindung ausgebildete Lötmaschine zeigt.
Bei der in der Zeichnung dargestellten Lötvorrichtung handelt es sich um eine Lötmasctiine mit einer Gegenlaufwelle aus fldssigem Zinn. Diese Gegenlaufwelle wird mit Hilfe einer nicht dargestellten Pumpe erzeugt, aufgrund welcher flüssiges Zinn 1 durch einen Schlitz 2 hindurch nach oben gefördert wird. Auf der einen Seite des Schlitzes 2 befindet sich ein Blech 3, welches derart gekrümmt ist, daß Uber dasselbe hinweg eine Schicht von flüssigem Zinn 1 in Richtung des Pfeiles 4 abfließt. Mit Hilfe einer nicht dargestellten Fördereinrichtung werden die einzelnen Platinen 5 mit ihren Leiterbahnen sowie den zu verlötenden elektrischen Bauteilen in Richtung des Pfeiles 6 yefördert, wobei die Förderrichtung der Platinen 5 entgegengeF setzt zur Abetrömrichtung des flüssigen Zinns erfolgt. Die Fördereinrichtung ist dabei derart euegsbildet, daß die einzel nen Platinen 5 bei ihrer Förderung in Richtung des Pfeiles 6 so weit in das flüesige Zinn 1 eintauchen, daß die gewünschte Verlötung der elektrischen Anschlüsse jer Bauteile mit den Leiterbahnen der Platine 5 erfolgt.
Im Rahmen der vorliegenden Erfindung ist an der Unterseite des gekrummten Bleches 3 eine Ultraschallquelle 7 befeeligt; welche das gekrümmte Blech 3 und damit das darauf befindliche in Richtung des Pfeiles 4 abströmende flüssige Zinn 1 derart in Ultraschallschwingungen versetzt, daß bei der Verlötung der Leiteranschlüsse der elektrischen Bauelemente mit den Leiterbahnen der Platinen 5 eine gute Reinigung und Benetzung zustandekommt.
Aufgrund dieser Tatsache ergeben sich ausgezeichnete L"tstellen, selbst wenn der technische Aufwand in bezug auf das Flußmittelrdas Lötmittel und/oder die zu verbindenden Teile reduziert wird.
Bei relativ großen Lötmeschinen mit; breiter Gegenlaufwelle kann es sich als zweckmFBig erweisen, wEnn an dem entsprechenden gekrümmten Blech 3 zwei oder mehrere Ultraschallquellen 7 befertigt werden, wobei die genaue Stelle der Befestigung dieser Ultraschallquellen 7 aufgrund von Versuchen festgelegt werden muß. Dasselbe gilt bei Verwendung eines doppelten Abströmbleches, bei welchem das flüssige Zinn in laminarer Weise in zwei Richtungen zum Abstrdmen gelangt. Bei Verwendung einer Lötmaschine mit einer Hohlwelle erscheint es zueckmäßig, die Ultraschallquelle bzw. Ultraechallquellen im Bereich des Spaltes 2 vorzusehen. Die vorliegende Erfindung ist ebenfalls in jenen Fellen anwendber, bei welchen ansteLle des wellenförmig strdmenden Zinns ein mehr oder weniger stationdres Zinkbad vorgesehen ist. In diesem Fall sollten die Ultrsschallquellen von unten her an dem Bodenblech des Zinnbades befestigt werden. Da es im Rahmen der vorliegenden Erfindung im wesentlichen auf eine Relativbewegung zwischen dem flüssigen Zinn und den zu verbindenden Teilen ankommt, besteht fernerhin auch die Möglichkeit, die Ultrabeschallung an den Platinen selbst vorzunehmen, in welchem Fall es zweckmäßig erscheint, die vorgesehenen Ultraschallquellen an dem Förderer für die Platinen zu befestigen. FUr den Fall, daß entlang der Lötstraße im vorderen Bereich ein Flußmittelbad vorgesehen sein sollte, besteht fernerhin im Rahmen der vorliegenden Erfindung die Möglichkeit, Ultrsschellquellen im Bereich dieses Flußmittelbades vorzusehen, mit welchen in diesem Fall eine gute Reinigung und Benetzung der Oberflichen der zu verbindenden Teile durch das Flußmittel erreicht wird.

Claims

Lötverfahren und -vorrichtung PATENTANSPRÜCHE Lötverfahren, bei welchem zu verbindende Teile,vorzugsweise eine mit Leiterbahnen versehene Platine und die durch die Löcher der Platine hindurchgel;teckten Leiteranschlüsse einer Anzahl von Bauteilen,zuerst einem Flußmittel und anschließend einem flüssigen L#tmittel in Form eines Lötbades bzw. einer Lötwelleausgesetzt werden; dadurch gekennzeichnet, daß das im Bereich der zu verbindenden Teile befindliche flüssige Fluß- und/oder Nutmittel zusätzlich in Ultraschallschwingungen versetzt wird.
2. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß entlang der Lötstraße wenigstens eine Ultraschallquelle (7) vorgesehen ist, welche das flüssige Fluß- und/oder Lötmittel (1) im Bereich der zu verbindenden Teile (5) in Ultraschallschwingungen versetzt.
3. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Ultraschallquelle (7) im Bereich des Bodenbleches eines Lätmittelbades bzw. im Bereich des gekrümmten Bleches (7) einer LBtmittelwelle (1) angeordnet ist.