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Vorrichtung zum Anlöten der Anschlußstücke von
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Bauelementen an Leitungszüge einer Leiterplatte Die Erfindung bezieht
sich auf eine Vorrichtung zum Anlöten der Anschlußstücke von Bauelementen an Leitungszüge
einer Leiterplatte durch kontaktierendes Hinwegtransportieren de; Leiterplatte über
wenigstens eine Lötwelle, wobei die Lötkontaktzeit bestimmt wird von der Transportgeschwindigkeit
der Leiterplatte über die Lötwelle und der Breite der Lötwelle in Transportrichtung
und wobei die Längserstreckung der Bauelemente an der Leiterplatte im wesentlichen
in zwei senkrecht zueinander verlaufenden Richtungen orientiert und die Längserstreckung
der Lötwelle so gewählt ist, daß die Lötwelle alle Lötstellen der Leiterplatte quer
zur Tranportrichtung erfaßt.
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Derartige Vorrichtungen sind bekannt. Die Leiterplatten werden mit
Bauelementen verschiedener Art bestückt. Man kann dabei zwei Gruppen unterscheiden,
nämlich die Bauelemente, die mit Anschlußdrähten versehen sind und sogenannte Chip-Bauelemente,
die metallisierte Anschlußkopfstücke aufweisen. Bei Bauelementen mit Anschlußdrähten
werden diese durch Durchbrüche einer Schaltungsplatte hindurchgesteckt. Durch Abkanten
und Abschneiden der überstehenden Enden werden diese Bauelemente vor dem Anlöten
gegen ein Abfallen gesichert. Bauelemente mit metallisierten Kopfstücken werden
mit Hilfe eines Klebstoffes provisorisch an der Leiterplatte festgeklebt. Die Leiterplatte
ist vielfach auf beiden Oberflächen mit flächenhaften
Leitungszügen
versehen, die die Anschlußstücke, seien es die metallisierten Köpfe oder die Anschlußdrähte,
nach einem Anlöten in die auf der Leitungsplatte vorgesehene Schaltung einbinden.
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Nach einem vollständigen oder teilweisen Bestücken wird eine solche
Leiterplatte über ein Lötbad hinweg transportiert. Das Lötbad hat eine oder mehrere
Lotwellen, die beim Hinwegtransportieren der Leiterplatte relativ zur Unterseite
der Leiterplatte an dieser berührend entlang bewegt werden. Dabei verlöten die Anschlußstücke
mit den Leiterbahnen.
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Automatische Bestückungsmaschinen haben eine vorgegebene Sitzorientierung.
Die Längserstreckung der Bauelemente orientiert sich dabei in zwei senkrecht zueinander
verlaufenden Richtungen. Wird die Leiterplatte mit ihren Seitenkanten parallel bzw.
quer zur Transportrichtung befördert, dann liegen die Bauelemente zum einen Teil
in Transportrichtung und zum anderen Teil quer dazu. Insbesondere bei Chip-Bauelementen
stellt es sich dabei heraus, daß die Lötstellen bei ablaufender Lötwelle infolge
einer gewissen Schattenbildung nur mangelhaft verlöten. Es kommt damit immer wieder
zu Lötfehlern.
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Der Lötvorgang verläuft in Abhängigkeit von Lötzeit und Löttemperatur.
Die Löttemperatur kann im allgemeinen, wenn man Schäden durch Verkohlen vermeiden
will, nicht über eine bestimmte Grenztemperatur erhöht werden. Diese Grenztemperatur
liegt etwa zwischen 240 und 247°C. Muß man wegen auftretender Lötfehler die Lötzeit
erhöhen, dann muß entweder die Transportgeschwindigkeit gesenkt oder die Lötwelle
in Transportrichtung breiter gemacht werden.
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Während dem Verbreitern der Lötwelle technisch Grenzen
gesetzt
sind, verlangsamt die Herabsetzung der Transportgeschwindigkeit die Durchsatzgeschwindigkeit,
die dann evtl. unterhalb der Anliefergeschwindigkeit liegt. Dies führt zu Stauungen
im Transport, die eine weitere Lötvorrichtung nötig machen.
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Es ist Aufgabe der Erfindung, eine Vorrichtung zum Anlöten der Anschluß#tücke
von Bauelementen an Leitungszüge einer Leitungsplatte zu schaffen, bei der bei Beibehaltung
der Transportgeschwindigkeit und der Lötbadbreite in Transportrichtung Lötfehler,
wie Schattenbildung, vermieden werden.
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Die gestellte Aufgabe ist erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß die
Längserstreckungen der Bauelemente und der Lötwelle Winkel zwischen 0 und 90C miteinander
einschließen und die Lötwelle schräg zur Transportrichtung gestellt ist.
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Durch diese Schrägstellung passieren die Lötstellen die Lotwelle nicht
quer, sondern schräg zu ihrer Längserstreckung. Dies hat zur Folge, daß die Kontaktzeit
zwischen den Lötstellen und der Lötwelle verlängert wird.
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Diese Verlängerung reicht aus, um einwandfreie Lötungen herbeizuführen.
Ein weiterer Vorteil besteht darin, daß die metallisierten Anschlußstücke der Chip-Bauelemente
auf der ablaufenden Seite der Lötwelle nicht mehr vollkommen im Schatten liegen.
Das teilweise aus dem Schatten Herausnehmen durch das Verstellen der Lötwelle reicht
aus, um die Schattenwirkung vollkommen auszuschalten.
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Nach einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, daß
bei einer an sich bekannten Längserstreckung der Bauelemente auf der Leiterplatte
in Transportrichtung
und quer dazu die Lötwelle einen Winkel zwischen
0° und 45°, vorzugsweise 30°, mit der Transportrichtung einschließt. Das Ausmaß
des Verstellens hängt von der Transportgeschwindigkeit und der Breite der Lötwelle
ab. Es muß sichergestellt werden, daß das Produkt aus Zeit und Temperatur konstant
ist.
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Nach einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, daß
die Tranportebene quer zur Transportrichtung um einen Winkel von 0° bis 8°, vorzugsweise
etwa 5°, ansteigend ausgebildet ist, und zwar von der Seite her, an der die Lötwelle
in Transportrichtung vorversetzt ist. Die Neigung der Transportebene führt zu einem
linienförmigen Auflaufen der Leiterplatten auf die Lötwelle. Die Längserstreckung
der Lötwelle und die Unterseite der Leiterplatte laufen damit parallel zueinander
an oder übereinander weg.
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Nach einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, daß
beim Einsatz einer breiten Fertiglotwelle in Kombination mit einer turbulenten Welle
die Fertiglötwelle um einen Winkel cr von ca. 25 und die turbulente Welle um einen
Winkel a a von ca. 300 verschwenkt ist.
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Die Erfindung wird anhand des in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispieles
näher erläutert. Es zeigen: Fig. 1 eine Draufsicht auf eine Lötvorrichtung mit schräggestellten
Lötwellen, Fig. 2 eine schaubildliche Darstellung des gegenseitigen Neigens von
Lötwellen und Transportebene, Fig. 3a bis 3d Schnitte b-b; c-c; d-d durch die Vorrichtung
nach Fig. 1 und 2 im Bereich eines Lötbades mit drei verschiedenen Kontaktbereichen.
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Fig. 1 zeigt schematisch eine Fördervorrichtung 3 für bestückte, jedoch
noch nicht gelötete Leiterplatten 5. Die Leiterplatten 5 sind in Halterungen 7 eingesetzt,
die über einen schematisch angedeuteten Förderer 9 in Richtung eines Pfeiles 11
transportiert werden.
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Die Lötvorrichtung ist mit zwei Lötwellen 13 und 15 versehen. Die
Lötwelle 13 ist eine turbulente Welle, und die Lötwelle 15 ist eine etwas breitere
Welle. Die Lötwelle 13 dient zum Verlöten von Chip-Bauelementen mit metallisierten
Anschlußköpfen; die Lötwelle 15 dient dem fertigen Löten der Leiterplatte. Die Lötwelle
13 ist gegenüber einer Senkrechten 17 zur Transportrichtung 11 um den Winkel oc>verschwenkt.
Der Winkel C#" kann im Bereich von Oe bis 45° liegen. Bevorzugt wird ein Winkel
a' von etwa 30#. Die Lötwelle 15 ist gegenüber der Senkrechten 17 um einen Winkel
a verschwenkt. Der Winkel a kann im Bereich von 0° bis 45° liegen. Bevorzugt wird
ein Winkel t von etwa 300.
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Durch das Verschwenken der Lötwellen 13 und 15 gegenüber der Senkrechten
17 verlängert sich der Lötweg beispielsweise über die Lötwelle 13 von der Länge
S1' zur Länge S2'. Im Bereich der Lötwelle 15 verlängert sich der Weg von S1 zu
S2. Dadurch wird bei bleibender Transportgeschwindigkeit die Einwirk- oder Lötzeit
verlängert. Die Durchzugsgeschwindigkeit v errechnet sich für die Lötwelle 15 gleich
s1/t . cos z und für die Lötwelle 13 gleich s1'/t . cos #'.
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Fig. 2 zeigt in teilweise schaubildlicher Darstellung die Transportvorrichtung
3, die von der Linie 17 an um einen Winkel j ansteigend geführt ist. Die Lötwellen
sind wieder mit 13 und 15 bezeichnet. Zur Vereinfachung der
der
Darstellung sind die sind die Aufnahmen 7 mit den Schaltungsplatten 5 flächig dargestellt.
Von der Linie 17 an ist das Transportband 3 um einen Winkel 7zwischen 40 und 100
geneigt geführt. Diese Neigung der Transportebene 19 ist von dem Bandrand 21 zum
Bandrand 23 ansteigend, an der die Lötwellen 13, 15 in Transportrichtung vorversetzt
sind.
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Fig. 3a bis 3d zeigen das Zusammenwirken von einer der Lötwellen,
z. B. 13, mit den bestückten Schaltungsplatten 5 auf dem Tansportband 3. Fig. 3a
zeigt drei parallele Berührungslineale b, c, d, in deren Verlauf die Schaltungsplatten
5 auf verschiedene Weise Berührung haben mit dem Lot der Lötwelle 13. In Fig. 3b
beginnt das Lot der Lötwelle 13, die Schaltungsplatte 5 zu berühren (Berührungslineal
b; Kontaktbereich 13b). In Fig. 3c berührt das Lot der Lötwelle 13 einen mittleren
Bereich der Lötwelle 13 (Berührungslineal c; Kontaktbereich 13c). In Fig. 3d endet
die Berührung zwischen Lot und Schaltungsplatte (Berührungslineal d; Kontaktbereich
13d). Durch die Schrägstellung um den Winkel 9~ist also sichergestellt, daß sich
Lötgut und Lötwelle im Durchzugsbereich immer berühren. Die Schrägstellung des Transportbandes
um den Winkel 2t #gleicht somit die durch die Winkelstellung ar, o der Lötwellen
13, 15 hervorgerufene Höhendifferenz aus.
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