DE3501376C2

DE3501376C2 -

Info

Publication number: DE3501376C2
Application number: DE19853501376
Authority: DE
Inventors: Hans 6349 Sinn De Gumbert
Original assignee: Philips Patentverwaltung GmbH
Current assignee: Philips Intellectual Property and Standards GmbH
Priority date: 1985-01-17
Filing date: 1985-01-17
Publication date: 1987-05-21
Also published as: DE3501376A1

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Vorrichtung zum Anlöten der Anschlußstücke von Bauelementen an Leitungs züge einer Leiterplatte durch kontaktierendes Hinwegtrans portieren der Leiterplatte über wenigstens eine Lötwelle, wobei die Lötkontaktzeit bestimmt wird von der Transport geschwindigkeit der Leiterplatte über die Lötwelle und der Breite der Lötwelle in Transportrichtung, wobei die Längs erstreckung der Bauelemente an der Leiterplatte im wesent lichen in zwei senkrecht zueinander verlaufenden Richtun gen orientiert ist und wobei die Transportebene im Bereich des Kontaktens der Lötstellen mit der Lötwelle in Transportrichtung ansteigt.

Derartige Vorrichtungen sind bekannt. Die Leiterplatten werden mit Bauelementen verschiedener Art bestückt. Man kann dabei zwei Gruppen unterscheiden, nämlich die Bau elemente, die mit Anschlußdrähten versehen sind und sogenannte Chip-Bauelemente, die metallisierte Anschluß kopfstücke aufweisen. Bei Bauelementen mit Anschlußdrähten werden diese durch Durchbrüche einer Schaltungsplatte hindurchgesteckt. Durch Abkanten und Abschneiden der über stehenden Enden werden diese Bauelemente vor dem Anlöten gegen ein Abfallen gesichert. Bauelemente mit metallisier ten Kopfstücken werden mit Hilfe eines Klebstoffes provi sorisch 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.

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. Aus der EP-AS 55 323 ist es dazu bekannt, den Transport der Leiterplatte ansteigend vorzunehmen.

Automatische Bestückungsmaschinen haben eine vorgegebene Sitzorientierung. Die Längserstreckung der Bauelemente orientiert sich dabei in zwei senkrecht zueinander ver laufenden 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. Insbe sondere 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.

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 Grenz temperatur 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. Während dem Verbreitern der Lötwelle technisch Grenzen gesetzt sind, verlangsamt die Herabsetzung der Transport geschwindigkeit die Durchsatzgeschwindigkeit, die dann evtl. unterhalb der Anliefergeschwindigkeit liegt. Dies führt zu Stauungen im Transport, die eine weitere Lötvor richtung nötig machen.

Es ist Aufgabe der Erfindung, eine Vorrichtung zum Anlöten der Anschlußstücke von Bauelementen an Leitungszüge einer Leitungsplatte zu schaffen, bei der bei Beibehaltung der Transportgeschwindigkeit und der Lötbadbreite in Trans portrichtung Lötfehler, wie Schattenbildung, vermieden werden.

Die gestellte Aufgabe ist erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß die Längserstreckungen der Bauelemente und der Löt welle Winkel zwischen 0 und 90° miteinander einschließen, daß die Lötwelle schräg zur Transportrichtung gestellt ist und daß die Transportebene der Leiterplatten quer zur Transportrichtung um einen Winkel δ von 0° bis 8°, vorzugsweise 5°, ansteigend ausgebildet ist, und zwar von der Seite her, an der die Lötwelle in Transportrichtung vorversetzt ist.

Durch dieses Schrägstellen passieren die Lötstellen die Lotwelle nicht quer, sondern schräg zu ihrer Längs erstreckung. Dies hat zur Folge, daß die Kontaktzeit zwischen den Lötstellen und der Lötwelle verlängert wird. 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 Heraus nehmen durch das Verstellen der Lötwelle reicht aus, um die Schattenwirkung vollkommen auszuschalten. 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.

Nach einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung ist vorge sehen, 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.

Nach einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung ist vorge sehen, daß beim Einsatz einer breiten Fertiglotwelle in Kombination mit einer turbulenten Welle die Fertiglötwelle um einen Winkel α von ca. 25° und die turbulente Welle um einen Winkel α′ von ca. 30° verschwenkt ist.

Die Erfindung wird anhand des in der Zeichnung dargestell ten Ausführungsbeispieles näher erläutert. Es zeigt

Fig. 1 eine Draufsicht auf eine Lötvorrichtung mit schräg gestellten Lötwellen,

Fig. 2 eine schaubildliche Darstellung des gegenseitigen Neigens von Lötwelle und Transportebene,

Fig. 3a bis 3d Schnitte b-b; c-c; d-d durch die Vorrich tung nach Fig. 1 und 2 im Bereich eines Lötbades mit drei verschiedenen Kontaktbereichen.

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.

Die Lötvorrichtung ist mit zwei Lötwellen 13 und 15 ver sehen. 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 metallisier ten Anschlußköpfen; die Lötwelle 15 deint dem fertigen Löten der Leiterplatte. Die Lötwelle 13 ist gegenüber einer Senkrechten 17 zur Transportrichtung 11 um den Winkel α′ verschwenkt. Der Winkel α′ kann im Bereich von 0° bis 45° liegen. Bevorzugt wird ein Winkel α′ von etwa 30°. Die Lötwelle 15 ist gegenüber der Senkrechten 17 um einen Winkel α verschwenkt. Der Winkel α kann im Bereich von 0° bis 45° liegen. Bevorzugt wird ein Winkel α von etwa 30°.

Durch das Verschwenken der Lötwellen 13 und 15 gegenüber der Senkrechten 17 verlängert sich der Lötweg beispiels weise über die Lötwelle 13 von der Länge S ₁′ zur Länge S ₂′. Im Bereich der Lötwelle 15 verlängert sich der Weg von S ₁ zu S ₂. Dadurch wird bei bleibender Transport geschwindigkeit die Einwirk- oder Lötzeit verlängert. Die Durchzugsgeschwindigkeit v errechnet sich für die Lötwelle 15 gleich S ₁/t · cos α und für die Lötwelle 13 gleich S ₁′/t · cos α′.

Fig. 2 zeigt in teilweise schaubildlicher Darstellung die Transportvorrichtung 3, die von der Linie 17 an um einen Winkel δ ansteigend geführt ist. Die Lötwellen sind wieder mit 13 und 15 bezeichnet. Zur Vereinfachung der Darstellung sind die Halterungen 7 mit den Leiterplatten 5 flächig dargestellt. Von der Linie 17 an ist das Transportband 3 um einen Winkel γ zwischen 4° und 10° 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.

Fig. 3a bis 3d zeigen das Zusammenwirken von einer der Lötwellen, z. B. 13, mit den bestückten Leiterplatten 5 auf dem Transportband 3. Fig. 3a zeigt drei parallele Berührungslineale b, c, d, in deren Verlauf die Leiterplatten 5 auf verschiedene Weise Berührung haben mit dem Lot der Lötwelle 13. In Fig. 3b beginnt das Lot der Lötwelle 13, die Leiterplatte 5 zu berühren (Berüh rungslineal b; Kontaktbereich 13 b). In Fig. 3c berührt das Lot der Lötwelle 13 einen mittleren Bereich der Lötwelle 13 (Berührungslineal c; Kontaktbereich 13 dc. In Fig. 3d endet die Berührung zwischen Lot und Leiterplatte (Berührungslineal D; Kontaktbereich 13 d). Durch die Schrägstellung um den Winkel γ ist also sichergestellt, daß sich Lötgut und Lötwelle im Durchzugsbereich immer berühren. Die Schrägstellung des Transportbandes um den Winkel γ gleicht somit die durch die Winkelstellung α, α′ der Lötwellen 13, 15 hervorgerufene Höhendifferenz aus.

Claims

1. Vorrichtung zum Anlöten der Anschlußstücke von Bau elementen an Leitungszüge einer Leiterplatte durch kontak tierendes Hinwegtransportieren der Leiterplatte über wenigstens eine Lötwelle, wobei die Lötkontaktzeit be stimmt wird von der Transportgeschwindigkeit der Leiter platte über die Lötwelle und der Breite der Lötwelle in Transportrichtung, wobei die Längserstreckung der Bau elemente an der Leiterplatte im wesentlichen in zwei senk recht zueinander verlaufenden Richtungen orientiert ist und wobei die Transportebene im Bereich des Kontaktens der Lötstellen mit der Lötwelle in Transportrichtung ansteigt, dadurch gekennzeichnet, daß die Längserstreckungen der Bauelemente und der Lötwelle (13, 15) Winkel zwischen 0° und 90° miteinander einschließen, daß die Lötwelle (13, 15) schräg zur Transportrichtung (11) gestellt ist und daß die Transportebene (9) der Leiterplatten (5) quer zur Transportrichtung um einen Winkel δ von 0° bis 8°, vorzugsweise 5°, ansteigend ausgebildet ist, und zwar von der Seite her, an der die Lötwelle (13, 15) in Transport richtung vorversetzt ist.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Lötwelle (13, 15) einen Winkel α, α′ zwischen 0° und 45°, vorzugsweise 30°, mit der Transportrichtung einschließt.

3. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß beim Einsatz einer breiten Fertiglotwelle (15) in Kombination mit einer turbulenten Welle (13) die Fertiglötwelle (15) um einen Winkel α von ca. 25° verschwenkt und die turbulente Welle (13) um einen Winkel a′ von ca. 30° verschwenkt ist.