DE3736307C2 - - Google Patents

Description

Die Einrichtung bezieht sich auf ein Verfahren gemäß dem Ober­ begriff des Anspruchs 1.

Bestückte Platinen werden überwiegend auf automatischen Löt­ maschinen gelötet. Um ein gutes Lötergebnis zu erzielen, werden sie zuvor noch mit Flußmittel benetzt.

Flußmittel bestehen aus einem hohen Anteil organischer Lösungs­ mittel und einem Feststoffanteil, z. B. in Form von Kollophonium, organischen Säuren und anderen Aktivatoren, der zwischen 10% und 50% liegt.

Eine neue Generation von Flußmitteln hat nur noch einen Fest­ stoffgehalt von ca. 2%-5%. Der hohe Lösungsmittelanteil besteht hauptsächlich aus einem Alkoholgemisch. Für diese Flußmittel ist die möglichst genaue Einhaltung des Soll-Fest­ stoffgehaltes sehr wichtig wegen des geringen Feststoffgehaltes. Auch sollte der Wassergehalt nicht über ein zulässiges Maß von z. B. 5% steigen, da sich Schwankungen im Feststoffgehalt und Wassergehalt negativ auf das Lötergebnis auswirken können. Während des Durchlaufens der Platinen durch die Lötmaschine nehmen diese Flußmittel auf. Andererseits nimmt der hygroskopische Alkohol Wasser aus der Luft auf, so daß sich das Flußmittel damit anreichert und ein Teil des Lösungsmittels verdunstet. Damit wird die Soll-Dichte des Flußmittels in 2 Richtungen un­ kontrollierbar beeinflußt.

Außer den sehr aufwendigen Labormessungen sind bisher keine Vorrichtungen und Verfahren bekannt, die eine zuverlässige Aus­ sage über die Faktoren Feststoff und Wasser in Flußmitteln machen können und geeignet sind, in automatische Lötmaschinen integriert zu werden.

(Ein 1985 angemeldetes Verfahren - P 35 37 368.7 wobei die Trans­ mission als Maß für Feststoff, Wasser und Verunreinigungen die­ nen soll, kann tatsächlich lediglich den Feststoffgehalt messen und dies nur bei kollophoniumhaltigen Flußmitteln.)

Das heute übliche Verfahren ist die Messung der Dichte der Flußmittel. Es kann jedoch für sich alleine genommen keine Aussagen darüber machen, ob - bei Abweichungen vom Soll- Dichtwert - der Feststoffgehalt und/oder der Wassergehalt des Flußmittels gefallen bzw. gestiegen ist. Bei höherer Dichte wird davon ausgegangen, daß der Feststoffgehalt gestiegen ist, und es werden entsprechende Mengen Verdünner dem Flußmittel zugegeben. Im Extremfall kann also der Feststoffgehalt gegen Null gehen, während der Wassergehalt sehr hoch ist und es da­ durch zu fehlerhaften Lötstellen kommt.

Aufgabe der Erfindung: Bestimmung des Feststoff- und des Wasser­ gehaltes in Flußmitteln insbes. mit niedrigem Feststoffgehalt. Die Lösung der Aufgabe erfolgt durch die Erfindung.

Schnelles und sicheres Bestimmen des Feststoffgehaltes in Fluß­ mittel (auch kollophoniumfrei) insbes. mit niedrigem Feststoff­ gehalt durch Messung des pH-Wertes nach Zugabe einer Lauge.

Bestimmung des Wassergehaltes über die zusätzliche Messung der Dichte möglich.

Die Dichtemessung kann unabhängig von der pH-Wert Messung durch­ geführt werden. Der gespeicherte Soll-Dichtwert kann um den errechneten Wassergehalt korrigiert werden.

Das Verfahren eignet sich ebenso für Vorrichtungen zur manuellen Prüfung wie auch für Halbautomaten und Vollautomaten, die auch die komplette Steuerung der Verdünner- und Flußmittelzugabe in den Flußmittelkreislauf der Lötmaschine überwacht.

Ein Ausführungsbeispiel zur Durchführung des neuen Verfahrens wird im folgenden anhand der Fig. 1 und 2 beschrieben.

Beschreibung des Ausführungsbeispiels

Im Blockschaltbild der Fig. 1 ist die räumliche Trennung in den Meßbereich 27, den elektronischen Bereich 35 und den zur Lötmaschine gehörenden Bereich 28 dargestellt.

Im Meßbereich 27 wird aus einem Behälter 11 mittels Schlauch­ pumpe 12 Lauge 10 angesaugt und in das Glasgefäß 14 gefüllt. Die Umdrehungen der Schlauchpumpen 12 werden mit Lichtschranken 13 zur Mengenbestimmung gezählt oder über die Zeit gesteuert. Das zu prüfende Flußmittel befindet sich im Flußmittelbehäl­ ter 29 des Lötmaschinenbereichs 28. Von dort fließt es in das Glasgefäß 2 im Meßbereich 27.

Die Schlauchpumpe 12 saugt das Flußmittel 16 aus dem Glasge­ fäß 24 durch das Ventil 23 an und füllt es in das Glasgefäß 14.

Dort wird es mit der bereits darin befindlichen Lauge 10 mittels Druckluft gut vermischt.

Dort wird in dieser Mischung 17 der pH-Wert mittels Einstab­ meßkette 15 ermittelt. Der Temperaturfühler 16 dient der Mes­ sung der Ist-Temperatur und damit zur Temperaturkompensation. Die Durchmischung im Glasgefäß 14 erfolgt mittels Druckluft über ein Manometer 20, das Ventil 19 und das Ablaßventil 18. Zur Reinigung wird das Ventil 23 umgeschaltet, so daß die Schlauchpumpe 12 die Reinigungsflüssigkeit 22 aus dem Behälter 21 ansaugt und in das Glasgefäß 14 füllt. Durch Umwälzung er­ folgt die erforderliche Reinigung des Systems und anschließend der Ablaß über Ventil 18.

Im Glasgefäß 24 befindet sich das zu prüfende Flußmittel 26 sowie das Aräometer 25 mit Näherungsschalter und Temperatur­ fühler. Der Näherungsschalter mißt den Abstand zum Aräometer auch somit die Dichte des Flußmittels. (Einsetzbar ist jedoch auch jede andere automatische Dichtemeßeinrichtung.)

Die Pumpe 33 im Lötmaschinenbereich 28 befördert das Fluß­ mittel 26 zurück in den Flußmittelbehälter 29.

Bei zu hohem Feststoffgehalt wird aus dem Behälter 32 Verdünner 31 mittels Pumpe 30 in entsprechender Menge in den Flußmittel­ kreislauf gepumpt.

Alle Berechnungen, Steuerungen, Umrechnungen und Anzeigen erfol­ gen im elektronischen Bereich 35.

Der Parameterspeicher 36 dient der Speicherung der Vergleichs­ werte eines entsprechenden Flußmittels mit bekanntem Feststoff- und Wassergehalt, sowie der Sollmenge an Flußmittel im Behälter 29. Auch die Min./Max.-Werte - die vom Betreiber des vorgeschlagenen Systems über eine Tastatur 43 bestimmt werden können - werden in diesem Speicher abgelegt, ebenso wie die erforderlichen Umdrehungen der Schlauchpumpe 12.

Die Umwandlungseinheit 42 dient der Umrechnung von gemessenen el. Strömen, Spannungen etc. in pH-Wert, Dichte und Temperatur. Die Dichte wird dann in der Recheneinheit 39 auf die Vergleichs­ werte bei einer Bezugstemperatur umgerechnet und im Speicher für Meßdaten 40 abgelegt.

Die Ausgänge von Einstabmeßkette 15, Temperaturfühler 16 und Annäherungsschalter 25 sind als Eingänge an die Umrechnungs­ einheit 42 angeschlossen.

Die Recheneinheit 39 hat 4 Eingänge: Ausgänge von Umrechnungs­ einheit 42, Parameterspeicher 36, Meßdatenspeicher 40 und Tastatur 43.

Die Recheneinheit 39 vergleicht die gemessenen Werte im Meß­ datenspeicher 40 mit den Soll-Werten im Parameterspeicher 36 und errechnet den Ist-Feststoffgehalt und Ist-Wassergehalt. Beide Werte werden in der Anzeigevorrichtung 38 angezeigt. Bei außer­ halb der vorgegebenen Min./Max.-Werte liegenden Meßwerten wird von der Alarmvorrichtung 37 ein Signal gegeben.

Bei korrigierbarem Feststoffgehalt wird über die Steuereinheit 41 ein Impuls an die Pumpe 30 gegeben und eine entsprechende Menge Verdünner 31 aus dem Behälter 32 in den Flußmittel­ kreislauf gepumpt.

Die Steuereinheit 41 steuert die Anzahl der Umdrehungen der Schlauchpumpen 12, das Öffnen und Schließen der Ventile 18, 19, 23 und 47 sowie die Pumpen 30 und 33.

Um der Einstabmeßkette 15 die erforderliche Feuchte zuzuführen, läuft aus dem Behälter 45 Wasser 46 in das Glasgefäß 14 nach beendeter Reinigung und verbleibt dort bis zum nächsten Meß­ vorgang.

Durch die Zugabe der Lauge 10 zum nichtionenhaltigen Flußmittel 26 wird der pH-Wert meßbar gemacht.

Mit zunehmender Mengenzugabe von Flußmittel zur Lauge fällt der pH-Wert Richtung 1.

Bei gleichen Mengenverhältnissen Flußmittel/Lauge ist der pH- Wert bei höherem Feststoffgehalt niedriger. Charakteristische Kurven sind in Abb. 2 dargestellt.

Über die Tastatur 43 kann jederzeit die Prüfung von pH-Wert und Dichte veranlaßt werden. Die automatische Prüfung von pH- Wert und Dichte erfolgt normalerweise im Stundentakt. Dazwischen nur die Dichte gemessen und diese um den Wassergehalt korri­ giert und so als Bezugsgröße für den Feststoffgehalt ver­ wendet.

Es besteht die Möglichkeit, eine automatische Füllstandskon­ trolle des Flußmittels 26 im Vorratsbehälter 29 der Lötma­ schine anzuschließen oder andere externe Signale zu verarbeiten.

Teilebeschreibung zum Blockschaltbild der Fig. 1

10 =  Lauge
11 =  Laugenbehälter
12 =  Schlauchpumpe
13 =  Lichtschranke
14 =  Glasgefäß
15 =  Einstabmeßkette
16 =  Temperaturfühler
17 =  Gemisch aus Lauge und Flußmittel
18 =  Ablaßventil
19 =  Luftventil
20 =  Manometer
21 =  Behälter für Reinigungsflüssigkeit
22 =  Reinigungsflüssigkeit
23 =  Ventil
24 =  Glasgefäß
25 =  Aräometer mit Näherungsschalter
26 =  Flußmittel
27 =  Meßbereich
28 =  Lötmaschinenbereich
29 =  Flußmittelbehälter der Lötmaschine
30 =  Pumpe zur Verdünnerzudosierung
31 =  Verdünner
32 =  Verdünnerbehälter
33 =  Pumpe für Flußmittelkreislauf
34 =  Niveauregulierung des Flußmittelbehälters
35 =  Elektronischer Bereich
36 =  Speicher für Parameter
37 =  Optisch/Akustische Alarmvorrichtung
38 =  Anzeige
39 =  Recheneinheit
40 =  Speicher für Meßdaten
41 =  Steuerungseinheit
42 =  Umrechnungseinheit
43 =  Eingabetastatur
44 =  Ventil
45 =  Wasserbehälter
46 =  Wasser

Claims (5)

1. Verfahren zur Bestimmung des Feststoffgehaltes und des Wasser­ gehaltes in Flußmitteln mit niedrigem Feststoffgehalt, gekenn­ zeichnet durch folgende Schritte:

• - das Flußmittel der Lötmaschine wird kontinuierlich durch das Meßgerät gepumpt,
• - in ein Glasgefäß wird eine bestimmte Menge Lauge gefüllt,
• - dazu wird die gleiche Menge Flußmittel dosiert,
• - nach intensiver Vermischung von Flußmittel und Lauge erfolgt jeweils die Messung von pH und Temperatur,
• - im Rechner erfolgt eine Temperaturkompensation des pH-Wertes auf eine normierte Temperatur,
• - dieser pH-Wert wird dann im Rechner mit den zuvor experimentell ermittelten Werten von Flußmitteln mit bekanntem Feststoff- und Wassergehalt verglichen. Sich entsprechende Werte ergeben den Ist-Feststoffgehalt des Flußmittels.

2. Verfahren nach Anspruch 1, gekennzeichnet dadurch, daß:

• - neben der Messung des pH-Wertes die Dichte des Flußmittels und dessen Temperatur gemessen wird und der Berechnung des Wassergehaltes dient (Subtraktion der Dichte bei ermitteltem Feststoffgehalt von der gemessenen Dichte ergibt Wassergehalt).

3. Verfahren nach Anspruch 1 und 2, gekennzeichnet durch folgende Schritte:

• - Flußmittel und Lauge werden im Verhältnise 1 : 1 dosiert
• - als Lauge wird verdünnte KOH verwendet,
• - die Dichtemessung erfolgt mittels Aräometer oder anderer automatischer Dichtemeßgeräte,
• - im Rechner erfolgt eine Temperaturkompensation von pH und Dichte auf eine normierte Temperatur.

4. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß:

• - dem Flußmittel in der Lötmaschine automatisch Verdünner zugeführt wird, wenn dieses gegenüber dem Normalzustand einen höheren Feststoffgehalt aufweist.

5. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß:

• - die Messungen in regelmäßigen Abständen automatisch ab­ laufen aber auch manuell veranlaßt werden können,
• - die Messungen von pH-Wert und Dichte z. B. stündlich erfolgen und dazwischen in festgelegten Zeitintervallen nur die Dichte gemessen wird. Die gemessene Dichte wird dann gegenüber der Soll-Dichte um den errechneten Wassergehalt korrigiert und so zur Steuerung des Feststoffgehaltes des Flußmittels verwendet bis zur nächsten stündlichen Prüfung,
• - bei zu geringer Ist-Menge an Flußmittel im Vorratsbehälter der Lötmaschine vor der Zugabe von zusätzlichem Flußmittel eine Messung von Feststoff- und Wassergehalt erfolgt.