DE3427431C2

DE3427431C2 -

Info

Publication number: DE3427431C2
Application number: DE19843427431
Authority: DE
Inventors: Georg 8000 Muenchen De Bunz; Henry 8032 Graefelfing De Thurmann; Kurt 8900 Augsburg De Bernhard
Original assignee: Siemens AG
Current assignee: Siemens AG
Priority date: 1984-07-25
Filing date: 1984-07-25
Publication date: 1988-06-23
Also published as: DE3427431A1

Description

Die Erfindung betrifft eine Auslötvorrichtung für mehr polige Bauteile auf gedruckten Leiterplatten gemäß dem Oberbe griff des Patentanspruches.The invention relates to a desoldering device for more pole components on printed circuit boards according to the Oberbe handle of the claim.

Eine derartige Auslötvorrichtung ist in der Zeitschrift Schweißtechnik 29 (1979) 4, S. 153-155, "Reparaturlöten an bestückten Leiterplatten" beschrieben.Such a desoldering device is in the magazine Schweißtechnik 29 (1979) 4, pp. 153-155, "Repair soldering on assembled printed circuit boards ".

Bei der elektrischen Prüfung nach dem "Fertiglöten" fallen immer wieder einzelne Baugruppen wegen Funktions fehlern aus. Ursachen dieser Ausfälle sind in den meisten Fällen Bauelemente, die entweder falsch sind oder die bei der manuellen automatischen Bestückung nicht richtig positioniert wurden. Auch bei funktionsuntüchtigen Lei terplatten, die einer technischen Änderung unterliegen, müssen Bauteile ausgetauscht werden.During the electrical test after "finish soldering" individual modules keep falling due to their functionality fail from. The causes of these failures are in most Cases components that are either wrong or that not correct with the manual automatic assembly were positioned. Even with inoperative lei plates that are subject to technical changes, components must be replaced.

Durch die hohen Kosten der Flachbaugruppen ist eine schonende Behandlung der Baugruppe während des Aus tauschens der Bauelemente erforderlich.Due to the high cost of the printed circuit boards, one is gentle handling of the assembly during the shutdown replacement of the components required.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, eine Aus lötvorrichtung für mehrpolige Bauteile auf gedruckten Leiterplatten zu schaffen, die ein mehrfaches, leiter plattenschonendes und bauteilschonendes Auslöten mehr poliger Bauteile gestattet.The object of the present invention is an off Soldering device for multipole components on printed To create circuit boards that are multiple, ladder more gentle on the boards and the components pole components allowed.

Diese Aufgabe wird durch die im kennzeichnenden Teil des Patenanspruches angegebenen Merkmale gelöst. This task is performed by the in the characterizing part of the patent claim specified characteristics solved.

Durch diese Maßnahmen erhält man eine Auslötvorrichtung, mit der vielpolige Bauteile in einem Arbeitsgang ausgelötet werden können, ohne daß die Mehrlagen leiterplatte dadurch beschädigt wird. Die metallisier ten Durchkontaktierungen, in denen die Bauteileanschlüs se stecken, werden so vom überschüssigen Lot befreit, daß eine Neubestückung möglich ist.These measures result in a desoldering device with the multi-pole components in one operation can be soldered without the layers this will damage the circuit board. The metallized through holes in which the component connections stuck, are freed from the excess solder, that a new equipment is possible.

Anhand der Ausführungsbeispiele nach den Fig. 1 bis 3 und eines Pneumatikschaltplanes nach Fig. 4 wird die Erfindung näher erläutert. Es zeigtThe invention is explained in more detail with reference to the exemplary embodiments according to FIGS. 1 to 3 and a pneumatic circuit diagram according to FIG. 4. It shows

Fig. 1 den schematischen Aufbau der Auslötvorrichtung, Fig. 1 shows the schematic structure of the Auslötvorrichtung,

Fig. 2 eine perspektivische Darstellung einer Ausführungs form der Auslötvorrichtung, Fig. 2 is a perspective view of a form of execution Auslötvorrichtung,

Fig. 3 mehrere Auslötköpfe mit zugehörigen Bauteilen und Justiervorrichtungen, Fig. 3, a plurality Auslötköpfe with associated components and adjusting devices,

Fig. 4 einen pneumatischen Schaltplan für die Auslötvor richtung.
Fig. 4 shows a pneumatic circuit diagram for the Auslötvor direction.

Die schematische Darstellung in Fig. 1 zeigt den Vakuum behälter 1, der mit dem Schaft 2 verbunden ist. Der Schaft 2 trägt an seinem oberen Ende einen Lötkopf 3 mit einer auswechselbaren Kopfplatte 5. Innerhalb des Lötkopfes 3 ist der Lotfang 6 angeordnet, dieser Lotfang ist topfförmig ausgebildet und in seinem Außendurchmesser etwas kleiner gehalten als der Innendurchmesser des sich nach oben erweiternden Schaftes 2. Außerdem weist der Lotfang 6 im oberen Teil Öffnungen 8 auf, durch die es möglich ist, daß die von unten anströmende Heißluft über den Heizschaft zwischen Lotfang 6 und Schaft 2 und den Öffnungen 8 zu den in der Kopfplatte 5 befindlichen Düsen 4 gelangt. Das Fußende des Schaftes 2 ist über ein Federbalgeckventil 12 mit einem Vakuum behälter 1, an dem sich eine Vakuumpumpe 24 befindet, verbunden. Die Heißluft wird über eine Druckluftleitung und das Magnetventil 21 zugeführt, wobei in der Zu leitung eine keramische Heizpatrone 19 zum Vorheizen der Druckluft angeordnet ist. Um den erweiterten Teil des Schaftes 2 ist außerdem, beginnend vom Auslöt kopf 3 nach unten mindestens eine Heizwicklung 9 ge legt, die zur weiteren Aufheizung der durch den Schaft 2 geleiteten Druckluft dient. Vakuum und Heißluft sind über die elektrische Steuerung wahlweise an die Düsen 4 anlegbar.The schematic representation in Fig. 1 shows the vacuum container 1 , which is connected to the shaft 2 . The shaft 2 carries a soldering head 3 with an exchangeable head plate 5 at its upper end. The solder catch 6 is arranged inside the soldering head 3 , this solder catch is cup-shaped and its outer diameter is kept somewhat smaller than the inner diameter of the shaft 2 which widens upwards. In addition, the solder catch 6 has openings 8 in the upper part, through which it is possible that the hot air flowing in from below reaches the nozzles 4 located in the head plate 5 via the heating shaft between the solder catch 6 and the shaft 2 and the openings 8 . The foot end of the shaft 2 is connected via a bellows corner valve 12 to a vacuum container 1 , on which a vacuum pump 24 is connected. The hot air is supplied via a compressed air line and the solenoid valve 21 , a ceramic heating cartridge 19 for preheating the compressed air being arranged in the line. To the extended part of the shaft 2 is also, starting from the desoldering head 3 down at least one heating winding 9 ge, which serves to further heat the compressed air passed through the shaft 2 . Vacuum and hot air can optionally be applied to the nozzles 4 via the electrical control.

Die Funktionsweise der Auslötvorrichtung ist wie folgt:The desoldering device works as follows:

Der spezielle Auslötkopf 3 sichert die partielle Er wärmung des jeweilig auszulötenden Bauteilebeinchens bzw. der zugehörigen Durchkontaktierung. Der Auslöt kopf besteht aus einer Kopfplatte 5 mit einer in An zahl und Positionierung dem auszulötenden Bauteil entsprechend angeordneten Luftdüsen 4. Mit Hilfe die ser Düsen 4 wird zum einen Heißluft zum Schmelzen des Lotes, zum anderen das zum Freisaugen erforder liche Vakuum an die entsprechende Durchkontaktierungen geführt. Die Beheizung des Auslötkopfes 3 und der Luft wird von zwei voneinander getrennten Heizkörpern über nommen. Der Auslötkopf wird durch Ringheizkörper 9 beheizt. Die Heißluft wird durch die keramische Heiz patrone 19 auf die gewünschte Temperatur gebracht. Um ein Überhitzen der Luft und des Auslötkopfes 3 zu verhindern, werden Heizwicklung 9 und Heizpatrone 19 mittels Thermofühler 15 und Regler überwacht. Diese Kombination der Temperatursteuerung verhindert eine Überhitzung der Leiterplatten und es kann dadurch zu keiner Delaminierung der Leiterplatten führen. Durch diese dosierte und konzentrierte Beaufschlagung mit Heißluft durch den Auslötkopf 3 findet eine schnelle Erwärmung des Lotes in der Durchkontaktierung statt und sie ermöglicht ein kurzzeitiges Auslöten des Bau teils. Nach dem Entfernen des Bauteiles wird der Auf nahmerahmen mit der Leiterplatte abgesenkt, und die Baugruppe liegt mit ihrem Eigengewicht auf dem Auslöt kopf auf. Der Aufnahmerahmen wird von pneumatischen, nicht dargestellten Hubzylindern getragen, die über ein kombiniertes Schaltventil angesteuert werden. Durch dieses Schaltventil wird der Saugvorgang nach dem Absenken der Leiterplatte mitausgelöst und die mit flüssigem Lot gefüllten Durchkontaktierungen freige saugt. Das durch den Saugvorgang freigewordene Lot wird durch den Auslötkopf 3 in den Lotfang 6 gesaugt. Nach Abnahme der Kopfplatte 5 kann der Lotfang durch Herausnahme aus dem Heizschaft entleert werden. Das für das Freisaugen benötigte Vakuum wird mittels einer Vakuumpumpe 24, die an einem Vakuumbehälter 1 angeschlos sen ist, erzeugt. Mit diesem Behälter ist der Auslöt kopf 3 über das Federbalgeckventil 12 verbunden.The special desoldering head 3 ensures the partial heating of the component leg to be desoldered or the associated via. The desoldering head consists of a top plate 5 with an air nozzle 4 arranged in number and positioning for the component to be desoldered. With the help of these nozzles 4 , hot air for melting the solder, on the other hand, the vacuum required for vacuuming is passed to the corresponding plated-through holes. The heating of the desoldering head 3 and the air is taken over by two separate radiators. The desoldering head is heated by ring heating element 9 . The hot air is brought to the desired temperature by the ceramic heating cartridge 19 . In order to prevent the air and the soldering head 3 from overheating, the heating coil 9 and the heating cartridge 19 are monitored by means of a thermal sensor 15 and a controller. This combination of temperature control prevents the PCB from overheating and can therefore not lead to delamination of the PCB. Through this dosed and concentrated exposure to hot air through the desoldering head 3 , the solder in the through-hole is heated quickly and enables the component to be desoldered for a short time. After removing the component, the mounting frame with the circuit board is lowered, and the assembly lies on the desoldering head with its own weight. The mounting frame is carried by pneumatic lifting cylinders, not shown, which are controlled by a combined switching valve. This switching valve also triggers the suction process after the circuit board has been lowered and the vias filled with liquid solder are sucked freely. The solder released by the suction process is sucked through the soldering head 3 into the solder catch 6 . After removing the head plate 5 , the solder catch can be emptied by removing it from the heating shaft. The vacuum required for vacuuming is generated by means of a vacuum pump 24 which is connected to a vacuum container 1 . With this container, the desoldering head 3 is connected via the bellows corner valve 12 .

Nachdem die Durchkontaktierungen frei von Lot sind, wird der Aufnahmerahmen 17 in seine Ausgangsposition gebracht (angehoben) und die Baugruppe kann aus dem Rahmen genommen werden.After the plated-through holes are free of solder, the receiving frame 17 is brought into its starting position (raised) and the assembly can be removed from the frame.

Die Kopfplatte 5 wie die Justiervorrichtung 11 sind je nach Bauteilform austauschbar. Durch Paßstifte ist die Leiterplatte im austauschbaren Aufnahmerahmen 17 in der richtigen Lage fixiert.The head plate 5 and the adjusting device 11 are interchangeable depending on the shape of the component. The printed circuit board is fixed in the correct position in the exchangeable receiving frame 17 by means of dowel pins.

Fig. 2 zeigt eine perspektivische Darstellung der Auslöt vorrichtung. Der Auslötkopf 3 ragt über die Arbeitsplatte heraus und wird von einem Spannrahmen 16 gehalten. Mit Hilfe dieses Spannrahmens kann die Kopfplatte 5 leicht ausgewechselt werden. Oberhalb des Auslötkopfes 3 befindet sich der Leiterplattenaufnahmerahmen 17, der die jeweils zu behan delnde Leiterplatte oder Baugruppe trägt. Der Leiterplatten aufnahmerahmen 17 ist auf einem Kreuztisch 18, der in drei Koordinatenrichtungen bewegbar ist, befestigt. Ebenfalls am Flachbaugruppenaufnahmerahmen 17 ist die Justierein richtung klappbar angebracht. Zunächst wird mit Hilfe des Kreuztisches 18 die Leiterplatte in die ungefähre Nähe des Auslötkopfes 3 gebracht, anschließend die Justier einrichtung 11 heruntergeklappt, und wenn sich das auszu lötende Bauteil in der Umfassung der Justiereinrichtung befindet und dort mit zwei Seiten genau anliegt, ist die genaue Justierung vollzogen und der Auslötvorgang kann beginnen. Fig. 2 shows a perspective view of the desoldering device. The desoldering head 3 protrudes over the worktop and is held by a clamping frame 16 . With the help of this clamping frame, the head plate 5 can be easily replaced. Above the desoldering head 3 is the circuit board mounting frame 17 which carries the circuit board or assembly to be treated in each case. The circuit board receiving frame 17 is attached to a cross table 18 which is movable in three coordinate directions. Also on the printed circuit board mounting frame 17 , the Justierein direction is hinged. First, with the help of the cross table 18, the circuit board is brought into the approximate vicinity of the desoldering head 3 , then the adjustment device 11 is folded down, and if the component to be soldered is in the enclosure of the adjustment device and there lies precisely on two sides, the exact adjustment is completed and the desoldering process can begin.

In Fig. 3 sind verschiedene Ausführungsbeispiele von Aus lötköpfen mit den zugehörigen Bauteilen und den jeweili gen Justiervorrichtungen gezeigt. Man sieht daraus, daß von Steckverbindern bis zu MSI-Bausteinen alle mögli chen Konstruktionen und Formen von Bauteilen durch Auf setzen unterschiedlicher Auslötköpfe bearbeitet werden können. In Fig. 3 different embodiments of From solder heads with the associated components and the respective gene adjusting devices are shown. You can see from this that from connectors to MSI components all possible constructions and shapes of components can be processed by setting different soldering heads.

Der Pneumatikschaltplan nach Fig. 4 zeigt noch einmal den Steuerungsablauf der Auslötvorrichtung im einzelnen.The pneumatic circuit diagram according to FIG. 4 shows the control sequence of the desoldering device again in detail.

Die Druckluft DL wird über das Filter- und Regelventil 20, das die Druckluft zu- und abschaltende Magnetventil 21, die Heizpatrone 19, die eine Vorerwärmung der Druckluft bewirkt, an den Auslötkopf 3 geführt. Gleichzeitig ist der Vakuumbehälter 1 über das Federbalgeckventil 12 ebenfalls mit dem Aus lötkopf 3 verbunden. Der Federbalgeckventil 12 enthält zu seiner Steuerung ein Servoventil, das abhängig vom Vorhandensein der Druckluft das Federbalgeckventil 12′ ein- bzw. ausschaltet. Am Vakuumbehälter 1 ist außerdem gleichzeitig die Vakuumpumpe 24 angeschlossen, die vom Vakuummeter 30 überwacht wird. Die Druckluft wird am Ein- und Ausgang des Filter- und Regelventils 20 mit Hil fe der Manometer 29 und 28 ebenfalls bezüglich ihres Druckes ständig überprüft. Das gleiche gilt für den Aus gang des Filter- und Regelventils 20′, an dessen Aus gang das Manometer 29′ liegt.The compressed air DL is guided to the desoldering head 3 via the filter and control valve 20 , the solenoid valve 21 that switches the compressed air on and off, the heating cartridge 19 , which preheats the compressed air. At the same time, the vacuum container 1 is also connected to the soldering head 3 via the bellows corner valve 12 . The bellows corner valve 12 contains a servo valve for its control, which switches the bellows corner valve 12 ' on or off depending on the presence of the compressed air. The vacuum pump 24 , which is monitored by the vacuum meter 30 , is also connected to the vacuum container 1 at the same time. The compressed air is also constantly checked at the inlet and outlet of the filter and control valve 20 with help of the pressure gauges 29 and 28 with regard to their pressure. The same applies to the output of the filter and control valve 20 ' , at whose output the pressure gauge 29' is located.

Der Tischhub wird ebenfalls über die Druckluft DL mit Hil fe von Hubzylindern 25, 25′, 25′′, 25′′′ bewerkstelligt, wobei das 2. Magnetventil 21′ die Hubzylinder ein- bzw. aus schaltet, dem 2. Magnetventil 21′ ist zudem eine Drossel 23 vorgeschaltet. Zur Arretierung des Kreuztisches in X- und Y-Richtung dienen weitere Hubzylinder 26, 26′, die über ein drittes Magnetventil 21′′ gesteuert werden. Schließlich kann auch noch der Auslötkopf 3 in verti kaler Richtung verändert werden, was durch doppelt wir kende Hubzylinder 27 bewerkstelligt wird, die eben falls wieder über Drosseln 23′, 23′′, 23′′′ und einem Umschaltventil 22 von der Druckluft DL gesteuert werden.The table stroke is also accomplished via the compressed air DL with Hil fe of lifting cylinders 25, 25 ', 25'',25''' , with the 2nd solenoid valve 21 ' switching the lifting cylinders on and off, the 2nd solenoid valve 21' a throttle 23 is also connected upstream. To lock the cross table in the X - and Y- direction serve further lifting cylinders 26, 26 ' , which are controlled via a third solenoid valve 21'' . Finally, the desoldering head 3 can also be changed in the vertical direction, which is accomplished by double-acting lifting cylinders 27 , which are also controlled by throttles 23 ', 23'',23''' and a changeover valve 22 by the compressed air DL will.

Claims

Desoldering device for multi-pole components on printed circuit boards with a heatable desoldering iron with exchangeable soldering profiles, an adjustable printed circuit board holder, a hot air and a suction system, characterized in that at the upper end of a vertical, vertically displaceable shaft ( 2 ), a desoldering head ( 3 ) with replaceable head plate ( 5 ) that the desoldering head ( 3 ) contains nozzles ( 4 ), the number and position of the arrangement of the connections of the components to be unsoldered correspond to that the lower part of the shaft ( 2 ) both Via a bellows corner valve ( 12 ) with a vacuum container ( 1 ), which is coupled to a vacuum pump ( 24 ), as well as via a solenoid valve ( 21 ) with compressed air, that a pot-shaped solder catch is formed within the desoldering head ( 3 ) ( 6 ) is located, whose outer diameter is smaller than the inner diameter of the upwardly widening shaft ( 2 ) that in Upper part of the solder catch ( 6 ) on its side walls openings ( 8 ) are provided that the desoldering head ( 3 ) is surrounded by at least one heating winding ( 9 ) that a ceramic heating cartridge ( 19 ) is arranged in the compressed air supply line, and that above the desoldering head ( 3 ) has a cross slide ( 10 ) for receiving printed circuit boards with an adjusting device ( 11 ) which is freely movable in three coordinate directions.