DE3518444A1

DE3518444A1 - SOLDERING SYSTEM

Info

Publication number: DE3518444A1
Application number: DE19853518444
Authority: DE
Inventors: James Lee Hudson Mass. Finney; Douglas John North Andover Mass. Peck; Donald Joseph Carlisle Mass. Spigarelli
Original assignee: HTC Corp; Htc Corp Concord Mass
Current assignee: Newfrey LLC
Priority date: 1984-05-25
Filing date: 1985-05-22
Publication date: 1986-01-02
Also published as: CA1241236A; FR2564763A1; SG49291G; BE902497A; KR850008603A; GB2159083A; GB2159083B; JPS60257970A; GB8512982D0

Description

THE HTC CORPORATION - 3" München, 14. Mai 85THE HTC CORPORATION - 3 "Munich, May 14, 85

Pond Lane, Concord U 6272 Kn/PrPond Lane, Concord U 6272 Kn / Pr

Massachusetts / USAMassachusetts / USA

Beschreibungdescription

LötsystemSoldering system

Die Erfindung betrifft ein Lötsystem und -verfahren und insbesondere ein System und ein Verfahren zum Dampfphasenerhitzen eines Produkts und getrenntem Aufbringen eines Lötmittels auf das erhitzte Produkt.The invention relates to a soldering system and method and, more particularly, to a system and method for Vapor phase heating a product and separately applying solder to the heated product.

Löten wird in weiten Bereichen angewendet für die Fabrikation von vielen unterschiedlichen Produkten, insbesondere Produkten im elektronischen Bereich, besonders gedruckte Schaltungsplatinen. Für die Produktionsfabrikation von gedruckten Schaltungsplatinen und ähnlichen Produkten sind in weiten Bereichen Wellenlötsysteme benutzt worden. Diese Systeme weisen ein Reservoir von geschmolzenem Lötmittel auf, das in eine Welle gepumpt wird, wobei dieSoldering is widely used for the manufacture of many different products, in particular Electronic products, especially printed circuit boards. For the production of printed circuit boards and similar products have been widely used in wave soldering systems. These systems have a reservoir of molten solder that is pumped into a shaft, the

Schaltungsplatine in Kontakt mit der Welle transportiert 30Circuit board transported in contact with the shaft 30

wird, um ein Benetzen der geplanten Bereiche der Platine zu verursachen. Die Lötmittelwelle dient als eine Hitzequelle zum Erhitzen der Schaltungsplatine und ebenfalls als die Lötmittelquelle zum Aufbringen des Lötmittels auf die Platine. Die Wellenlötmittelvorrichtung ist relativ komplex und muß sorgfältig entworfen und konstruiert werden, um eine Lötmittelwelle von geeigneten Maßen und Eigenschaften vorzusehen, um die erforderliche Erhitzungto cause wetting of the planned areas of the board. The solder wave serves as a heat source for heating the circuit board and also as the source of solder for applying the solder on the board. The wave solder device is relatively complex and must be carefully designed and constructed to provide a solder wave of suitable dimensions and properties to provide the required heating

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und Lötmittelaufbringung auf das spezielle Produkt, das verarbeitet wird, vorzusehen. Die Länge der Welle muß ausreichend sein, um ausreichende Kontaktzeit zum Erhitzen der zu lötenden Oberfläche vorzusehen. Die Wellengestaltung ist kritisch in Beziehung zu dem Produkt und der Geschwindigkeit des Produktes durch die Welle. Es gibt eine maximale Geschwindigkeit, über die hinaus ein Produkt nicht durch eine einzelne Lötmittelwelle befördert und immer noch eine ausreichende Erhitzung erzielt werden kann. Für größere Geschwindigkeiten müßte die Welle neu gestaltet werden, was einen kompletten Systemneuentwurf erforderlich machen würde.and provide solder application to the particular product being processed. The length of the shaft must be sufficient to allow sufficient contact time to heat the surface to be soldered. The wave design is critical in relation to the product and the speed of the product through the shaft. It gives a maximum speed beyond which a product cannot be conveyed through a single wave of solder and still sufficient heating can be obtained. For higher speeds the shaft would have to be new which would require a complete redesign of the system.

Die Höhe der Lötmittelwelle ist ebenfalls ein kritischer Faktor und kann ein begrenzender Faktor für die Größe eines zu verarbeitenden Produktes sein. Zum Beispiel können in einer gedruckten Schaltungsplatine, in die mit Anschlüssen versehene Komponenten eingeführt werden, die Anschlußlängen nicht langer sein als die Tiefe des Lötmittels oder, anders, eine Platine kann nicht in einer einzelnen Wellenlotmitteleinrichtung wegen der Beeinflussung mit den langen Komponentenanschlüssen untergebracht werden. Deshalb muß Sorgfalt geübt werden in der Montage von Komponenten auf einer Schaltungsplatine, um sicherzustellen, daß die Anschlußlänge kleiner ist als die Tiefe der Lötmittelwelle für die einzelne Lötmitteleinrichtung, die verwendet werden soll. Da die Lötmittelwelle sowohl als Lötmittelquelle als auch als Hitzequelle dient, wird die Dynamik des Systems komplex beim Gestalten einer Wellenlotmitteleinrichtung für spezielle Zwecke. Ebenfalls macht es diese Dynamik schwierig, die Eigenschaften der Lötmittelwelle zu ändern, um verschiedene Typen von Produkten unterzubringen.The height of the solder wave is also a critical factor and can be a limiting factor on the size of a product to be processed. For example, in a printed circuit board, in which with Terminals provided components are introduced, the terminal lengths are not longer than the depth of the solder or, otherwise, a circuit board cannot be in a single wave solder device because of the interference with the long component connections. Therefore care must be exercised in the assembly of components on a circuit board to ensure that the terminal length is less than the depth the solder wave for the particular solder device to be used. Since the solder wave is both serves as a source of solder as well as a heat source, the dynamics of the system become complex when designing a Special purpose wave soldering device. This dynamic also makes it difficult to determine the properties of the Change solder wave to accommodate different types of products.

Ein weiterer Typ von Produktionslötmittelsystemen ist das Schlepp-Lötmittelsystem, in dem ein Reservoir von Lötmittel vorgesehen ist, in das ein Produkt entweder teilweise oder vollständig eingetunkt und eingetauchtAnother type of production solder system is the drag solder system, in which a reservoir of solder is provided in which a product is either partially or fully submerged and submerged

wird, um Lötmittel auf das Produkt aufzubringen. Auch hier dient das geschmolzene Lötmittel sowohl als Hitzequelle zum Aufheizen des Produkts auf eine Löttemperatur und als Lötmittelaufbringer.
5to apply solder to the product. Again, the molten solder serves both as a heat source to heat the product to a soldering temperature and as a solder applicator.
5

Reissued US-Patent Nr. 30 399 zeigt eine Wellenflußlöteinrichtung, in der die Lötwelle auf dem Boden eines Gefäßes vorgesehen ist, das einen erhitzten, gesättigten Dampf enthält. Das Produkt wird durch die Dampfkammer befördert und wird erhitzt durch Eintauchen in die Dampfphase und gelötet durch die Durchführung durch die Lötmittelwelle. Lötmittel wird in einer anaeroben Atmosphäre aufgebracht, die durch die Dampfphase vorgesehen ist, aber es ist eine kleine Verbesserung in der Steuerung oder Durchführung des Lötbetriebs durch die Anordnung der Lötwelleneinrichtung in der Kammer. Die kritischen Eigenschaften und die relative Komplexität der Lötmittelwelle bleibt die gleiche, wie oben beschrieben,und die Anwesenheit der Lötmittelwelle innerhalb des erhitzten Dampfes ändert nicht die kritischen Gestaltungsüberlegungen der Welleneinrichtung.Reissued U.S. Patent No. 30,399 shows a wave flow soldering device in which the solder wave is provided on the bottom of a vessel that has a heated, saturated one Contains steam. The product is conveyed through the steam chamber and is heated by being immersed in the steam phase and soldered by passing through the solder wave. Solder is made in an anaerobic atmosphere applied, which is provided by the vapor phase, but there is a small improvement in the control or Carrying out the soldering operation by arranging the soldering wave device in the chamber. The critical properties and the relative complexity of the solder wave remains the same as described above and the presence of the solder wave within the heated steam does not change the critical design considerations Shaft device.

Ein Artikel mit der Überschrift "A New Soldering Process" von W.R. George, Brazing & Soldering, Nr. 5, Herbst 1983, zeigt ein Schlepplötsystem, in dem das Produkt anfangs innerhalb einer erhitzten inerten Dampfphase vor dem Eintauchen in das geschmolzene Lötmittelbad plaziert wird.An article entitled "A New Soldering Process" by W.R. George, Brazing & Soldering, No. 5, Fall 1983, shows a tow soldering system in which the product is initially within a heated inert vapor phase prior to immersion is placed in the molten solder bath.

US-PS 3 825 164 zeigt ein Lötsystem, das einen Tank aufweist, der eine Schmelze von geschmolzenem Lötmittel am Boden aufweist und der durch ein flüssiges Flußmittelbad bedeckt ist, mit einer Lötmittelsprüheinrichtung innerhalb des Flußmittelbades.Eine gedruckte Schaltungskarte wird vertikal in das Flußmittelbad zum Influßbringen und Vorheizen eingeführt und Lötmittel wird auf eine oder beide Oberflächen der gedruckten Schaltungskarte gesprüht, wenn die Karte aus dem Tank herausgezogen wird.US-PS 3,825,164 shows a soldering system comprising a tank, that has a melt of molten solder at the bottom and that by a liquid flux bath is covered with a solder spray device within the flux bath. A printed circuit board is vertically introduced into the flux bath for fluxing and preheating and solder is applied to either or both Printed circuit board surfaces sprayed when the card is withdrawn from the tank.

Die vorliegende Erfindung sieht ein System zum Löten von Schaltplatinen und anderen Produkten vor, in dem das Produkt durch ein unabhängig gesteuertes Dampfphasensystern geheizt wird und Lötmittel durch ein getrennt gesteuertes Düsenauftragssystem aufgebracht wird, das wirksam ist, gesteuerte und bestimmte Ströme von Lötmittel auf das Produkt zu richten. Ein Behälter ist vorgesehen zum Beinhalten eines geheizten,gesättigten inerten Dampfes, in den das Produkt vor der Lötmittelauftragung eingeführt wird und durch den das Produkt auf die Löttemperatur aufgeheizt wird. Eine oder mehrere Düsen sind innerhalb des Behälters zum Richten eines oder mehrerer Ströme geschmolzenen Lötmittels auf das erhitzte Produkt vorgesehen, wobei das aufprallende Lötmittel von den Gebieten der Produktoberfläche zurückgehalten wird, an denen das Lötmittel haftet. In dem Fall einer Schaltungsplatine klebt das Lötmittel auf den leitenden Schaltungspfaden, den durchkontaktierten Löchern, die in der Schaltungsplatine vorhanden sein können, und an den Anschlüssen oder Verbindungspfadenvon Komponenten, die auf der Platine montiert oder durch sie eingeführt sind.The present invention provides a system for soldering circuit boards and other products in which the product is heated by an independently controlled vapor phase system and solder by a separately controlled one Nozzle application system is applied that is effective, controlled and determined flows of solder on the Product to be addressed. A container is provided for containing a heated, saturated, inert steam, in which the product is introduced before the solder is applied and which heats the product to the soldering temperature will. One or more nozzles are melted within the container for directing one or more streams Solder is provided on the heated product, with the impinging solder from the areas of the Product surface is retained to which the solder adheres. In the case of a circuit board sticks the solder on the conductive circuit paths, the plated through holes made in the circuit board may be present, and at the connections or connection paths of Components that are mounted on or inserted through the circuit board.

Das Erhitzen des Produktes ist im wesentlichen durch die erhitzte Dampfphasenatmosphäre innerhalb des Behälters vorgesehen und die Einrichtung und Steuerung dieser Dampfatmosphäre wird getrennt vorgesehen durch eine Dampfphaseneinrichtung. Lötmittelauftragung wird durch die Auftragungsdüsen vorgesehen, die, mit der zugeordneten Lötmittelpumpe und Lötmittelquelle, unabhängig den beabsichtigten Lötmittelstrom für das spezielle Produkt liefern. Somit sind das Erhitzen des Produktes und die Lötmittelaufbringung auf das Produkt getrennt gesteuerte Tätigkeiten und diese Tätigkeiten sind im wesentlichen unabhängig voneinander. Das Produkt kann in den Bearbeitungsbehälter eingeführt und von ihm entfernt werden in jeder Weise, die geeignet ist für die spezielle Anwendung. Typischerweise für einen kontinuierlichen Produktionsprozeß wird das Produkt in einer Förderungseinrichtung in das Bearbeitungs-The heating of the product is essentially due to the heated vapor phase atmosphere within the container provided and the establishment and control of this steam atmosphere is provided separately by a vapor phase device. Solder deposition is provided by the application nozzles, which, with the associated solder pump and solder source, independently supplying the intended solder flow for the particular product. Thus, the heating of the product and the application of solder to the product are separately controlled activities and these activities are essentially independent of one another. The product can be introduced into the processing container and removed from it in any manner appropriate for the particular application. Typically for a continuous production process, the product is transferred to the processing facility in a conveyor

gefäß zu der Erhitzung und der Lötmittelaufbringung getragen und dann durch die Fördereinrichtung aus dem Behälter hinausgetragen.vessel to the heating and solder deposition and then carried out by the conveyor Container carried out.

^ Weitere Vorteile, Merkmale und Anwendungsmöglichkeiten der vorliegenden Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung in Verbindung mit der Zeichnung. Darin zeigen:^ Further advantages, features and possible uses of the present invention emerge from the following description in conjunction with the drawing. Show in it:

Fig. 1 eine schematische Auf rißansicht eines Lötsystems gemäß der vorliegenden Erfindung,Fig. 1 is a schematic plan view of a soldering system according to the present invention,

Fig. 2 eine schematische Aufrißansicht einer alternativen Ausführungsform des Systems von Fig. 1, die eine einzelne Düse, die unterhalb des Produktes angeordnet ist, aufweist,Figure 2 is a schematic elevational view of an alternative embodiment of the system of Figure 1; which has a single nozzle located below the product,

Fig. 3 eine schematische Aufrißansicht einer weiterenFigure 3 is a schematic elevational view of another

alternativen Ausführungsform des Systems von Fig. 1, die eine einzelne Düse, die oberhalb des Produkts angeordnet ist, aufweist,alternative embodiment of the system of Fig. 1, which has a single nozzle positioned above the product,

Fig. 4 eine schematische Aufrißansicht des Systems inFig. 4 is a schematic elevation view of the system in Fig

einer bevorzugten Ausführungsform, 25a preferred embodiment, 25

Fig. 5 eine partielle Schnittdraufsicht des Systems von Fig. 4 undFigure 5 is a partial sectional top plan view of the system of Fig. 4 and

Fig. 6 eine partielle Schnittansicht einer Lötmitteldüsenzusammenstellung. Figure 6 is a partial sectional view of a solder nozzle assembly.

Ein Lötsystem gemäß der vorliegenden Erfindung wird in einer bevorzugten Ausführungsform in Fig. 1 gezeigt, wobei diese Ausführungsform besonders zum Löten von elektronischen Schaltungsplatinen geeignet ist. Ein geschlossener Behälter 10 bezeichnet eine innere Dampfphasenkammer, in der eine Zone von inertem gesättigten Dampf mit einer vorherbestimmten erhöhten Temperatur zum Aufheizen eines zu lötenden Produktes vorgesehen ist. Heizer 12 sind am BodenA soldering system according to the present invention is shown in a preferred embodiment in FIG. 1, wherein this embodiment especially for soldering electronic Circuit boards is suitable. A closed container 10 denotes an internal vapor phase chamber, in which has a zone of inert saturated steam at a predetermined elevated temperature for heating one too soldering product is provided. Heaters 12 are on the ground

des Behälters 10 angeordnet und sind wirksam, um eine Dampfphasenflüssigkeit 14, typischerweise Fluorinert FC-70 auf eine Temperatur aufzuheizen, die ausreichend ist, einen erhitzten gesättigten Dampf dieser Flüssigkeit innerhalb der Kammer vorzusehen. Kühlwindungen 16 können entlang der Behälterwände in einer Lage angeordnet sein, um die obere Ausdehnung der Dampfzone innerhalb der Kammer zu bestimmen. Produkte, so wie Schaltungsplatinen 27, werden in die Dampfphasenkammer mittels eines Eingangshalsesof the container 10 and are operative to circulate a vapor phase liquid 14, typically Fluorinert FC-70 to a temperature sufficient to maintain a heated saturated vapor of this liquid within to be provided by the Chamber. Cooling coils 16 may be arranged along the container walls in a position to determine the upper extent of the vapor zone within the chamber. Products such as circuit boards 27 become into the vapor phase chamber by means of an entry throat

^q 18 befördert und aus der Kammer heraus mittels eines Ausgangshalses 20, wobei jeder Hals nach außen von entgegengesetzten Seitenwänden des Behälters 10 ragt. Eine Beförderungseinrichtung 22 ragt durch den Eingangshals 18 in die innere Kammer des Behälters 10 und den Ausgangshals^ q 18 conveyed and out of the chamber by means of an exit neck 20, each neck protruding outwardly from opposite side walls of the container 10. A transportation facility 22 protrudes through the inlet neck 18 into the inner chamber of the container 10 and the outlet neck

■ic 20 und ist geeignet, die Schaltungsplatinen in die Dampfphasenkammer oder aus ihr heraus zu befördern oder zu transportieren. Die Beförderungseinrichtung 22 kann jede geeignete Form haben, um das speziell zu verarbeitende Produkt unterzubringen. Für Schaltungsplatinen kann die■ ic 20 and is suitable for the circuit boards in the vapor phase chamber or to convey or transport out of it. The conveyor 22 can be any have a suitable shape to accommodate the specific product to be processed. For circuit boards, the

2Q Beförderungseinrichtung Rahmen zum Halten der Platinenkanten aufweisen, die die Platinenoberflächen zum Löten unbedeckt lassen. Ein Paar von Düsen 24 und 26 ist in der Dampfphasenkammer angeordnet, jede in einer Position zum Auftragen eines Lötmittelstroms auf jeweils entgegengesetzte Oberflächen der Schaltungsplatine, die an den Düsen entlang des Produktbewegungspfades innerhalb der Kammer befördert wird.2Q conveyor frame for holding the blank edges have that leave the board surfaces uncovered for soldering. A pair of nozzles 24 and 26 are in of the vapor phase chamber, each in a position for applying a stream of solder to each other Surfaces of the circuit board attached to the nozzles along the product movement path within the Chamber is promoted.

Eine Lötmittelpumpe 28 ist innerhalb des Behälters 10 in QQ einem Sumpf 30 angeordnet, der geschmolzenes Lötmittel enthält, um Lötmittel zu den Düsen 24 und 26 zu liefern. Der Sumpf 30 sammelt das Überschußlötmittel, das von den Platinen fällt oder abtropft nach der Lötmittelauftragung durch die Düsen. Der Sumpf 30 dient ebenfalls als Lötqc mittelnachschub oder Quelle für die Pumpe 28 und die Düsen, Eine getrennte Lötmittelquelle kann alternativ vorgesehen werden. Der Lötmittelsumpf kann alternativ außerhalb des Behälters angeordnet sein.A solder pump 28 is located within the container 10 in QQ a sump 30 that holds molten solder to deliver solder to nozzles 24 and 26. The sump 30 collects the excess solder that is used by the Boards will fall or drip after solder deposition through the nozzles. The sump 30 also serves as a Lötqc supply or source for the pump 28 and nozzles. A separate source of solder may alternatively be provided will. The solder sump can alternatively be located outside of the container.

Die Eingangs- und Ausgangshälse sind vorzugsweise gestaltet in Verbindung mit dem Behälter, um den Auswärtsfluß von Dampf vom Behälter in die Atmosphäre zu minimieren. Solche Gestaltung kann sein wie im US-Patent 4 389 797 gezeigt. Die vorliegende Erfindung ist nicht begrenzt auf den Gebrauch mit solchen Eingangs- und Ausgangshälsen, da viele verschiedene Formen von Produkteintritt und -austritt zu und von dem Behälter vorgesehen sein können, um spezielle Produktgestaltungen und spezifische Betriebserfordernisse zu erfüllen. Für kontinuierliche Prozesse ist es vorzuziehen, ein Geradedurch- oder im wesentlichen Geradedurchsystem vorzusehen, in dem das Produkt kontinuierlich durch das System für Löttätigkeiten befördert werden kann. Die Eingangs- und Ausgangshalse 18 und 20 können in einer im wesentlichen horizontalen Position angeordnet sein oder können nach oben oder nach unten geneigt sein, um einen beabsichtigten Beförderungsweg und die erforderliche Minimierung von Dampfverlust aus den Hälsen in die Atmosphäre vorzusehen.The inlet and outlet necks are preferably designed in connection with the container to prevent outward flow to minimize steam from the container to the atmosphere. Such a design can be as in the US patent 4,389,797 shown. The present invention is not limited to use with such input and output necks as as many different forms of product entry and exit to and from the container are envisaged can be to meet specific product designs and specific operational needs. For continuous Processes, it is preferable to provide a straight-through or substantially straight-through system in which the Product can be continuously conveyed through the system for soldering activities. The entrance and exit necks 18 and 20 can be arranged in a substantially horizontal position or can be upward or be inclined downward to an intended route of travel and the required minimization of Provide steam leakage from the necks to the atmosphere.

Das Erhitzen eines Produktes, das in die Behälterkammer eintritt, und die Aufbringung von Lötmittel auf das geheizte Produkt sind getrennt voneinander kontrollierbar und sind im wesentlichen unabhängig von der Steuerung der anderen. Das Produkt, das in die Kammer eintritt, wird durch die Dampfphasenatmosphäre innerhalb der Kammer aufgeheizt. Die Einrichtung und die Steuerung der erhitzten Dampfatmosphäre wird durch die Dampfphaseneinrichtung vorgesehen, die die Heizer 12 und die Dampfphasenflüssigkeit 14 und die zugeordnete Heizersteuerungseinrichtung aufweist. Die Lötmittelaufbringung ist vorgesehen durch die Aufbringungsdüsen 24 und 26 und die zugeordnete Quelle 30 und Pumpe 28, die konstruiert und eingestellt sind, um den beabsichtigten Lötmittelstrom für das Produkt zu liefern, welches vor der Lötmittelaufbringung bis auf eine beabsichtigte Temperatur durch die Dampfphaseneinrichtung des Systems aufgeheizt worden ist.The heating of a product entering the container chamber and the application of solder to the heated one Products can be controlled separately from one another and are essentially independent of the control system the other. The product entering the chamber is released by the vapor phase atmosphere within the chamber heated up. The establishment and control of the heated steam atmosphere is carried out by the vapor phase device provided, the heater 12 and the vapor phase liquid 14 and the associated heater control device. Solder deposition is provided through application nozzles 24 and 26 and associated source 30 and pump 28 that are constructed and are adjusted to provide the intended solder flow for the product being used prior to solder deposition has been heated to an intended temperature by the system's vapor phase facility is.

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Falls nur eine Seite der Schaltungsplatinen 27 bearbeitet werden soll, kann das System eingerichtet sein mit nur einer Bodendüse 26, wie in Fig. 2 gezeigt, oder mit einer Kopfdüse, wie in Fig. 3 gezeigt.If only one side of the circuit boards 27 is to be processed, the system can be set up with only one floor nozzle 26, as shown in FIG. 2, or with a head nozzle, as shown in FIG. 3.

Das System von Fig. 1 ist in einer typischen Einrichtung in Fig. 4 und 5 gezeigt. Ein Paar von BeförderungskettenThe system of FIG. 1 is shown in a typical arrangement in FIGS. A pair of promotion chains

31 und 32 sind mit Rahmen 34 verbunden, die entlang der Ketten verteilt sind und die geeignet sind, die gedruckten Schaltungsplatinen zum Transport durch den Behälter 10 zu halten. Die Rahmen 34 sind jeweils an ihrem vorderen Ende durch eine Kupplung 35 an die Antriebsketten 31 und31 and 32 are connected to frames 34 which are distributed along the chains and which are suitable for the printed To hold circuit boards for transport through the container 10. The frames 34 are each at their front End through a coupling 35 to the drive chains 31 and

32 gekuppelt und weisen Seitenteile oder Gleitkufen 36 auf, die entlang der Führungsoberflächen 38 innerhalb des Behälters 10 gleiten. Die Führungsoberflächen innerhalb des Behälters folgen einem Abwärtspfad, bezeichnet durch das Bezugszeichen 40, am Eingangsteil des Behälters und folgen dann einem gleichförmigen Pfad nach oben durch den Behälter, der im wesentlichen kolinear mit dem Ausgangshals 20 ist. Ein Paar von Führungsrollen 42 und 44 ist innerhalb des Behälters für die jeweiligen Ketten 31 und 32 vorgesehen, um die Richtung der Kettenbewegung, wie gezeigt, zu ändern. Nach dem Eintritt eines Rahmens und der Schaltungsplatine, die von ihm getragen wird, in den Behälter folgen der Rahmen und die Schaltungsplatine dem Pfad der Führungsoberflächen 38 und nehmen eine nach oben geneigte Ausrichtung, wie in Fig. 4 gezeigt, zur linearen Aufwärtsbewegung durch die Verarbeitungskammer an. Die Schaltungsplatine wird durch diese Mittel in eine beabsichtigte Ausrichtung zur gleichförmigen Bewegung vorbei an den Lötmitteldüsen befördert, so daß eine beabsichtigte relative Position zwischen den Platinenoberflächen und den gegenüberliegenden Düsen erhalten werden kann, innerhalb der kürzesten geeigneten Behälterlänge, um die Länge der Zeit zu minimieren, in der die Schaltungsplatine den hohen Temperaturen der Verarbeitungszone innerhalb des Behälters ausgesetzt ist.32 coupled and have side parts or skids 36 which extend along the guide surfaces 38 within the Container 10 slide. The guide surfaces within the container follow a downward path denoted by reference number 40, at the entrance part of the container and then follow a uniform path up through the Container which is substantially colinear with the exit neck 20. A pair of guide rollers 42 and 44 is provided inside the container for the respective chains 31 and 32 to indicate the direction of chain movement, such as shown to change. After a frame and the circuit board carried by it enter the Containers, the frame and circuit board follow the path of the guide surfaces 38 and take one up inclined orientation as shown in Figure 4 for linear upward movement through the processing chamber. the Circuit board is by this means in an intended orientation for uniform movement past it the solder nozzles so that an intended relative position between the board surfaces and the opposing nozzles can be obtained within the shortest suitable container length to the length of the To minimize the time in which the circuit board is exposed to the high temperatures of the processing zone within the Container is exposed.

Ein Paar von Niederhalteplatten 64 ist oberhalb der Beförderungseinrichtung angeordnet, um elastisch die seitlichen Gleitschienen 36 des Beförderungsrahmen in Eingriff mit den Führungsoberflächen 38 zu drücken und den Rahmen und die Schaltungsplatine, die in dem Rahmen enthalten ist, gegen die Pührungsoberflachen niederzudrücken. Die Schaltungsplatine ist somit in einer genau geführten Position und Ausrichtung entlang ihres Weges vorbei an den Lötmitteldüsen.A pair of hold-down plates 64 are positioned above the conveyor to resiliently hold the pushing lateral slide rails 36 of the conveyor frame into engagement with the guide surfaces 38 and to depress the frame and the circuit board contained in the frame against the Pührungsoberflachen. The circuit board is thus in a precisely guided position and alignment along its path past the solder nozzles.

Die Lötmitteldüsen 24 und 26 sind auf den jeweiligen Seiten der Platine, die zwischen ihnen durchtransportiert wird, rittlings des Bewegungsweges vorgesehen und jede Düse ist in winkelmäßiger Ausrichtung der Düsenaustrittsöffnung in Beziehung mit der Schaltungsplatine und in Ausgleich oder Entfernung der Düse von der gegenüberliegenden Platinenoberfläche einstellbar. Typischerweise sind die Düsen winkelmäßig einstellbar über einen Bereich von 45 von jeder Seite einer Achse, die normal zu der Platinenoberfläche ist, und sind einstellbar im Ausgleich von den Platinenoberflächen im Bereich von 0,64 bis 2,54 cm (1/4 bis 1 inch). Die untere Düse 26 ist weiterhin beschrieben in Fig. 6 und weist einen länglichen, im allgemeinen zylindrischen, röhrenförmigen Teil 50 auf, der eine längliche lineare Düse 52 entlang der Länge von ihm hat und von einer Länge, die ausreichend ist, einen Lötmittelstrom über die gesamte Schaltungsplatinenbreite vorzusehen. Der Teil 50 hat eine Lippe 54, die einstellbar ist in Beziehung zu einer Lippe 56, um eine einstellbare Austrittsöffnung vorzusehen. Typischerweise hat die Austrittsöffnung eine Lücke im Bereich von 254 μπι bis 762 μΐη (10-30 mils) . Der zylindrische Teil 50 ist drehbar um seine Achse, um eine winkelmäßige Einstellung der Austrittsöffnung 52 zu dem beabsichtigten Einfallswinkel des Lötmittelstromes, der auf die gegenüberliegende Platinenoberfläche aufgebracht wird, vorzusehen. Eine Hebeleinrichtung 58 ist mit dem Teil 50 zur Einstellung des Teiles 50 nach oben und nach unten gekuppelt, um den Zwischenraum zwi-The solder nozzles 24 and 26 are on the respective sides of the board that are transported through between them is provided astride the path of movement and each nozzle is angularly aligned with the nozzle outlet opening in relation to the circuit board and in balancing or spacing the nozzle from the opposite one Adjustable board surface. Typically the nozzles are angularly adjustable over a range of 45 from either side of an axis normal to the board surface and are adjustable in compensation from the Board surfaces in the range of 1/4 to 1 inch (0.64 to 2.54 cm). The lower nozzle 26 is further described in Fig. 6 and has an elongated, generally cylindrical, tubular portion 50 which is an elongated linear nozzle 52 along the length of it and of a length sufficient to have a stream of solder to be provided over the entire width of the circuit board. The part 50 has a lip 54 which is adjustable in relation to lip 56 to provide an adjustable exit orifice. Typically the exit opening has one Gap in the range from 254 μm to 762 μm (10-30 mils). The cylindrical part 50 is rotatable about its axis in order to adjust the angle of the outlet opening 52 to the intended angle of incidence of the solder flow on the opposite board surface is applied to provide. A lever device 58 is with the part 50 for adjusting the part 50 according to coupled at the top and at the bottom in order to

sehen der Düse und der gegenüberliegenden Platinenoberfläche zu wählen. Die obere Düse 24 ist in gleicher Weise einstellbar im Ausgleich von der gegenüberliegenden Platinenoberfläche und der winkelmäßigen Ausrichtung. Geschmolzenes Lötmittel wird zu den Düsen über eine Rohrleitung 60 gepumpt, die mit einer Nachschubsammelleitung 62 verbunden ist, die ihrerseits mit der geschmolzenen Lötmittelquelle oder dem Sumpf gekoppelt ist.see the nozzle and the opposite board surface to choose. The upper nozzle 24 is adjustable in the same way to compensate for the opposite board surface and the angular orientation. Molten solder is supplied to the nozzles via a pipe 60 pumped, which is connected to a supply manifold 62, which in turn with the molten Solder source or the sump is coupled.

Jede der Düsen ist einstellbar, um eine auswählbare winkelmäßige Einstellung der Düse in Beziehung mit der gegenüberliegenden Platinenoberfläche vorzusehen, und um die Lücke oder die Entfernung zwischen der Düse und der gegenüberliegenden Platinenoberfläche auszuwählen. Die winkelmäßige Einstellbarkeit jeder Düse sieht einen Einfallswinkel für den aufprallenden Lötmittelstrom vor, der senkrecht zur der Platinenoberfläche oder mit einem Winkel mit oder gegen die Bewegungsrichtung der Platine sein kann. Die winkelmäßige Ausrichtung einer jeden Düse und die Entfernung zwischen der Düse und der Platinenoberfläche wird bestimmt, um die gewünschte Menge von Lötmittel und Bestimmung des Lötmittelstromes für das einzelne zu verarbeitende Produkt vorzusehen. Die Lötmittelströme werden getrennt voneinander gesteuert, um die gewünschte Aufbringung von Lötmittel vorzusehen. Da das Produkt vor der Lötmittelaufbringung durch die Dampfphase innerhalb des Behälters auf Löttemperatur aufgeheizt worden ist, brauchen die Lötmittelauftragungsdüsen nur gesteuert werden, um die gewünschte Lötmittelauftragung vorzusehen, und nicht, um das Produkt zu heizen.Each of the nozzles is adjustable for a selectable angular setting of the nozzle in relation to the opposite one To provide board surface, and around the gap or distance between the nozzle and the opposite one To select the board surface. The angular adjustability of each nozzle sees an angle of incidence for the impinging solder stream that is perpendicular to the board surface or at an angle can be with or against the direction of movement of the board. The angular orientation of each nozzle and the Distance between the nozzle and the board surface is determined to be the desired amount of solder and Provide determination of the solder flow for the individual product to be processed. The solder streams are separately controlled to provide the desired application of solder. Since the product is before the Solder application has been heated to soldering temperature by the vapor phase inside the container the solder application nozzles are only controlled to provide the desired solder application and not, to heat the product.

Das System ist brauchbar beim Löten einer Verschiedenheit von Schaltungsplatinentypen. Das System kann benutzt werden für sogenannte nackte Platinen, die gedruckte Schaltungsplatinen sind, die Schaltkreismuster auf einer oder beider Platinenoberfläche(n) ohne irgendwelche Komponenten darauf haben, und die durchgehende Löcher aufweisen können, die die Schaltungsmuster miteinander verbinden. Das SystemThe system is useful in soldering a variety of types of circuit boards. The system can be used for so-called bare boards, which are printed circuit boards, the circuit patterns on an or both have board surface (s) without any components on them, and which may have holes through them, that connect the circuit patterns together. The system

kann ebenfalls verwendet werden für Schaltungsplatinen, die an der Oberfläche montierte Komponenten auf einer oder beider Oberflächen von ihr aufweisen, mit Anschlüssen versehene Komponenten, die Anschlüsse aufweisen, die durch die Platine ragen, oder eine Mischung von mit Anschlüssen versehene und an der Oberfläche montierten Komponenten. Die Einrichtung der beschriebenen Ausführung kann benutzt werden mit entweder einer oder beider Lötmitteldüsen, die wirksam sind für einen speziellen Verarbeitungslauf. In einigen Fällen muß Lötmittel nur auf eine Platinenoberfläche aufgebracht werden, wobei in diesem Fall die andere Lötmitteldüse deaktiviert werden kann durch geeignetes Absperren des Lötmittelnachschubes zu dieser Düse.can also be used for circuit boards that are surface-mounted components on a or both surfaces of it have terminaled components that have terminals that pass through the board protruding, or a mixture of terminated and surface-mounted components. The device of the embodiment described can be used with either or both solder nozzles, the are effective for a specific processing run. In some cases, solder need only be on one board surface be applied, in which case the other solder nozzle can be deactivated by a suitable Shut off the supply of solder to this nozzle.

Das System kann ebenfalls verwendet werden für Lötmittelstromaufbringung-durch eine Düse auf eine Platinenoberfläche mit Rückflußlötung, die auf der entgegengesetzten Platinenoberfläche vorgesehen ist. In einigen Typen von Schaltungsplatinen ist es vorzuziehen,Komponenten auf einer Platinenoberfläche durch Rückflußlottechniken zu befestigen, in denen beispielsweise eine Lötmittelpaste auf die Platine aufgebracht wird und die Platine danach aufgeheizt wird, um die Lötmittelpaste zum Rückfluß zu veranlassen und eine Verbindung zwischen der zugeordneten Komponente und den leitfähigen Bereichen der Platinenoberfläche zu bilden. Rückflußlötung kann erzielt werden in der bekannten Weise durch das vorliegende System durch Einführung der Schaltungsplatine in den erhitzten gesättigten Dampf innerhalb des Behälters. Die gegenüberliegende Platinenoberfläche kann durch den Lötmittelstrom von der zugeordneten Düse gelötet werden. Das vorliegende System ist daher vielseitig beim Vorsehen sowohl des Lötmittelstromes und Rückflußlötungsfähigkeit innerhalb einer einzelnen Vorrichtung, alles innerhalb der Umgebung der erhitzten Dampfphase.The system can also be used for solder flow-through a nozzle on one board surface with reflow soldering that on the opposite Board surface is provided. In some types of circuit boards, it is preferable to have components on top of a To fix the board surface by reflow soldering techniques, in which, for example, a solder paste is applied to the board and the board is then heated is used to cause the solder paste to reflow and a connection between the associated component and to form the conductive areas of the board surface. Reflux soldering can be achieved in the known Way through the present system by inserting the circuit board into the heated saturated steam inside the container. The opposite board surface can be affected by the flow of solder from the associated Nozzle to be soldered. The present system is therefore versatile in providing both solder flow and Reflow capability within a single device, everything within the vicinity of the heated vapor phase.

Die Dampfphasenatmosphäre innerhalb des Behälters 10 ist auf eine Temperatur typischerweise im Bereich von 213The vapor phase atmosphere within the container 10 is to a temperature typically in the range of 213

bis 232°C (415 bis 45O°F) erhitzt. Die Lötmittelquelle wird typischerweise in demselben Bereich gehalten. Das Lötmittel innerhalb des Sumpfes 30 wird in einem geschmolzenen Zustand gehalten durch die erhitzte Umgebung innerhalb des Behälters. Alternativ dazu können separate Heizer vorgesehen sein in oder um den Sumpf, um das Lötmittel in der gewünschten Temperatur zu halten. Die Dampfphasenatmosphare ist somit in einer Temperatur ausreichend zum Heizen der Schaltungsplatinen zur Löttemperatur, so daß vor der Lötmittelstromaufbringung durch die Lötmitteldüsen das Produkt bereits auf Löttemperatur ist. Der Lötmittelstrom einer jeden Düse wird bestimmt in Beziehung zu der Viskosität des geschmolzenen Lötmittels, des Druckes, der durch die Pumpe 28 geliefert wird,und die Austrittsöffnungsmaße der Düse, die die gewünschte Stromgestaltung zum sauberen Aufprallen von Lötmittel auf die Platine produziert. Das Produkt wird durch das System befördert mit einer Geschwindigkeit, die ausreicht, um Heizen der Platine durch die Dampfphasenatmosphäre innerhalb des Behälters 10 und saubere Aufbringung von Lötmittel auf das erhitzte Produkt vorzusehen. In einer typischen Ausführungsform werden die Schaltungsplatinen durch den Behälter mit einer Geschwindigkeit von 1,2 bis 3,05 m/min (4 - 10 feet per minute) befördert.Heated to 232 ° C (415 to 450 ° F). The solder source is typically kept in the same area. The solder within the sump 30 is melted in a State maintained by the heated environment inside the container. Alternatively, separate Heaters may be provided in or around the sump to keep the solder at the desired temperature. the Vapor phase atmosphere is thus sufficient in one temperature for heating the circuit boards to the soldering temperature so that prior to the application of solder flow through the Solder nozzles the product is already at soldering temperature. The solder flow from each nozzle is determined in relation the viscosity of the molten solder, the pressure delivered by the pump 28, and the exit orifice dimensions of the nozzle providing the desired flow design for clean solder bounce produced on the board. The product is transported through the system at a speed sufficient to to heat the board by the vapor phase atmosphere within the container 10 and clean application of solder to provide on the heated product. In a typical embodiment, the Circuit boards through the container at a speed of 1.2 to 3.05 m / min (4 - 10 feet per minute) promoted.

Die Erfindung ist nicht begrenzt auf das, was im einzelnen gezeigt und beschrieben worden ist, mit Ausnahme desjenigen, das in den angehängten Ansprüchen bezeichnet ^ist*The invention is limited to what has been shown and described in detail, with the exception of that which ^is not referred to in the appended claims *

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Claims

PATENT- AND LAWYERS BARDEHLE · PAGENBERG · DOST · ALTENBURG · FROHWITTER & PARTNER - LAWYERS PATENTANWÄLTE · EUROPEAN PATENT ATTORNEYS JOCHEN PAGENBERG wmrum harvard ·· HEINZ BARDEHLE inc. d.w.-chem GÜNTER FRHR. v. GRAVENREUTH »pl-ins <fh> · UDO W. ALTENBURG wpl-phys WWENT- UNO RECHTSANWÄLTE, POST BOX» 606 go. BQQO MÜNCHEN »6POSTFACH B60630 80OO MUNICH 86 TELEFON (Οββ)» 80361 TELEX B22 7S1p «dd λγ-ιλ / ι ι TELEX B22 7S1p« dd 0 0 IO 4 4 4 TELEFAX (08930) 9887 63 68 700 MUC 38737-BOB (BLZ 70010080) OFFICE GALILEIPLATZ 1. 8000 MUNICH date May 14, 1985 U 6272 Kn / Pr -patent claims-

1. Continuous soldering system with a vapor phase chamber within a container (10), means (12, 14) for generating a heated, saturated, inert vapor within the chamber to a temperature for heating the product (27) before soldering Ύ application and means (22) for transporting \ of the product in and out of the vapor chamber, characterized by at least one nozzle (24, 26) .the in the vapor is arranged phase chamber and opposite to the path of the product (27) through the chamber, and a Lötmittelquelle ( 30) connected to at least one nozzle (24, 26), the nozzle being effective to direct a stream of solder against the heated product (27) as the product is transported through the vapor phase chamber.

2. System for soldering circuit boards (27) with a container (10) which forms a vapor phase chamber, Means (12, 14) for providing a heated, saturated, inert vapor within the chamber a temperature for heating the circuit board (27) to soldering temperature prior to the application of solder and Devices (22) for conveying the circuit boards (27) through the vapor phase chamber, characterized by *

a source of solder (30) and at least one solder application nozzle (24, 26) associated with the source of solder (30) is connected and within the vapor phase chamber is arranged to direct a stream of molten solder onto the heated circuit board (27).

3. System for soldering a product (27) with a container (10) forming a vapor phase chamber, devices (12, 14) for providing a heated, saturated, inert vapor in the chamber with a controlled Temperature for heating the product (27) prior to the application of solder and equipment (22) for conveying the product (27) through the vapor phase chamber, characterized by a source (30) of molten solder and one or more nozzles (24, 26) connected to the source of solder are and are located within the vapor phase chamber and are effective, respective streams of molten Direct solder on the heated products (27).

4. The system of claim 3, characterized in that the source of solder (30) is within the vapor phase chamber is arranged.

5. System according to claim 3 or 4, characterized in that the container (10) has an inlet neck (18) and one Having exit necks (20) each of which protrudes outwardly from opposite side walls of the container (10), and through which the product (27) into the vapor phase chamber for heating and solder deposition.

6. System according to claim 1, characterized in that at least one nozzle (24, 26) is adjustable in the Distance from the opposite surface of the product (27) that is passing through the vapor phase chamber

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promotes and at the angle of the flow of solder that is thrown onto the product surface.

7. Soldering system according to claim 3, characterized in that

that the means (12, 14) for supplying the steam Means for controlling the temperature of the steam comprise to the heating of the product (27) to a Temperature, at least equal to the soldering temperature of the product prior to solder application.

8. System according to claim 3, characterized by devices (38, 64) for holding the product (27) in a predetermined orientation during its movement past one or more nozzles (24, 26).

9. System according to claim 8, characterized in that

the holding devices have guide devices (38) which are arranged in the container (10), and Means (64) for pushing the product (27) into engagement with the guide means (38) during the product transport through the container (10).

10. System according to claim 8, characterized in that the holding devices have guide devices (38), which are arranged in the container (10), which have a downwardly inclined path (40) at the entrance part of the container (10) and have a linear path upward through the remainder of the container (10), said one or more nozzles (24, 26) being arranged along the linear path upward.

11. The system of claim 3, characterized in that the conveyor (22) is a pair of conveyor chains (31, 32), which are arranged along a conveying path through the container (10) are and a plurality of frames (34), each of which with the conveyor chains (31, 32) in a relationship connected remotely from adjacent frame (34),

each of the frames (34) being effective to contain the product (27) within.

12. System according to claim 3, characterized in that one or more nozzles (24, 26) are each adjustable in the distance from the opposite one Surface of the product (27) conveyed through the vapor phase chamber and at the angle of the Solder stream that is thrown onto the product surface.

13. System according to claim 3, characterized in that these one or more nozzles (24, 26) are each adjustable is or are at a distance from the opposite surface of the product (27) passing through the vapor phase chamber is conveyed.

14. System according to claim 3, characterized in that these one or more nozzles (24, 26) are each adjustable is or are at the angle of the stream of solder that is thrown onto the product surface.

15. System for soldering circuit boards (27) with a container (10) which forms a vapor phase chamber, Means (12, 14) for supplying a heated, saturated, inert vapor within the Chamber to a temperature for heating the circuit board (27) to soldering temperature before application of solder, an input neck (18) and an output neck (20) each protruding outwardly from opposite side walls of the container (10), and means for conveying the circuit boards (27) through the inlet throat (18), the vapor phase chamber of the container (10) and the outlet throat (20), characterized by a source (30) of molten solder and one or more nozzles (24,26) which connected to the solder source (30), and

half of the vapor phase chamber are arranged and effective are to direct respective streams of molten solder onto the heated circuit boards (27), and wherein the inlet and outlet necks (18,

20) a substantially straight-through conveyance path through the container (10) and input and output necks (18, 20) for heating the circuit boards (27) and for solder application within the vapor phase chamber.

16. System according to claim 15, characterized in that

the steam delivery devices heater (12) on the floor of the container (10), which are effective to heat a vapor phase liquid (14) to the saturated, inert steam within the vapor phase chamber deliver.

17. System according to claim 16, characterized in that the container (10) cooling coils (16) around the container walls in position to accommodate the upper extent of the vapor within the vapor phase chamber define.

18. System according to claim 15, characterized in that each of the nozzles (24, 26) has an elongated tubular portion (50) having an elongated linear orifice (52) of a length sufficient to accommodate a Provide solder flow across the full width of the circuit board (27), and tube equipment

QO lines (60, 62) connecting the tubular part (50) with the solder source (30) for supplying molten solder to the tubular member (50) and the Outlet opening (52), connect, has.

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19. System according to claim 18, characterized in that each elongated linear exit aperture (52) is adjustable in a direction normal to its length to provide further control of solder flow.

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20. System for soldering a product (27) with a container (10) which forms a vapor phase chamber, Means (12, 14) for providing a zone of saturated inert vapor within the chamber ^ with a selected elevated temperature to bring the product (27) to a preselected temperature to be heated prior to solder deposition and means (22) for conveying the product in and out of the Steam zone along a movement path, marked by a source (30) of molten solder and one or more nozzles (24, 26), connected to the solder source (30) and within the Steam zones are arranged and each effective, a stream of molten solder on the heated Align product (27) to apply solder to the product.

. System according to claim 20, characterized in that at least one pair of nozzles (24, 26) straddles the product movement path are arranged to the Streams of molten solder towards opposite surfaces of the heated product (27) judge.

22. System according to claim 20, characterized in that the heating of the product (27) prior to the application of solder and the application of the solder can be controlled separately from one another and in each case in the are essentially independent of the control of the other.

23. System according to claim 20, characterized in that each nozzle (24, 26) can be controlled separately from one another, to provide the desired application of solder.

24. The system of claim 20, further characterized by means for recycling excess solder, that does not adhere to the product (27) to the solder source (30).

25. The system of claim 20, characterized in that the source of solder (30) is disposed within the vapor zone is.

26. System according to claim 20, characterized in that the movement path of the product (27) is a continuous, is essentially straight-through path.

27. A method of soldering a product that involves establishing a zone of saturated, inert Steam at a selected elevated temperature, conveying the product along its path of movement in and out of the steam zone and heating the product to a predetermined temperature by adding the Is exposed to steam in the steam zone, characterized by the step from below to Heating the product to a predetermined temperature and prior to conveying the product out of the Vapor zone application of solder to the product by directing one or more streams of molten material Solder on the heated product.

28. The method according to claim 27, characterized in that the movement path is a continuous, essentially straight through path is.

29. The method according to claim 27, characterized in that the predetermined temperature to which the product The temperature is equal to or above the reflux temperature of the solder that is applied to the product prior to shipment of the product into the steam zone, and that continues the step of the

—σ ——Σ -

Has backflow of the previously applied solder, by exposing it to the steam in the steam zone.

30. The method according to claim 27, characterized by the The step of separately controlling each flow of solder to provide the desired application of solder