DE3742074A1

DE3742074A1 - Vorrichtung zum durchfuehren eines arbeitsgangs an einem werkstueck unter verwendung von geschmolzenem lot

Info

Publication number: DE3742074A1
Application number: DE19873742074
Authority: DE
Inventors: William J Siegel; Louis A Abbagnaro; Linus E Wallgren; Ararat Amirian
Original assignee: Pace Inc
Current assignee: Pace Inc
Priority date: 1986-12-11
Filing date: 1987-12-11
Publication date: 1988-07-07
Also published as: FR2608351A1; IT8722933A0; GB2199526A; IT1223249B; GB2199526B; GB8728409D0

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Vorrichtung, in der Luftdruck dazu verwendet wird, geschmolzenes Lot in eine Arbeitsposition zum Ein- oder Auslöten von Bauelementen auf einer gedruckten Schaltungsplatte oder dergleichen zu bringen, damit das Einsetzen oder Entnehmen von Bauelemen ten oder der Durchführung anderer Arbeitsgänge erleichtert wird.

Zum Aufbringen von geschmolzenem Lot auf eine gedruckte Schaltungsplatte, die in durchgehenden Löchern angebrach te Bauelemente aufweist, zur Erzielung von Löt- und/oder Entlötvorgängen sind verschiedene Verfahren bekannt. Die hierzu bekannten Vorrichtungen fallen allgemein in zwei Kategorien. Die Geräte der ersten Kategorie bestehen aus einem Lötbad, bei dem ein Behälter für das geschmolzene Lot vorgesehen ist, das sich einfach in dem Behälter be findet, wobei keinerlei Bewegung des Lots stattfindet. Die Anschlußleiter der zu behandelnden Bauelemente werden in das Bad eingetaucht, damit sie eingelötet oder ausgelötet werden können. Dieses Verfahren ist unbefriedigend, da die gesamte Oberfläche des Lots der Luft ausgesetzt ist und somit dazu neigt, zu oxidieren, so daß bei der Durchfüh rung der obigen Vorgänge Verunreinigungen entstehen. Außer dem können weitere Verunreinigungen in die Oberfläche des Bades aufgrund der Löt- und/oder Entlötvorgänge eingebracht werden. In relativ kurzer Zeit muß die Schlacke, wie diese Verunreinigungen in ihrer Gesamtheit manchmal genannt wer den, entfernt werden, damit die Löt-/Entlöt-Vorgänge nicht beeinträchtigt werden, oder es müssen andere Mittel einge setzt werden, um diesem Problem abzuhelfen.

In einem weiteren System wird ein Springbrunneneffekt er zeugt, durch den das Lot durch eine erste Bahn durch eine Öffnung zur Bildung eines Schwalls angehoben wird, der den zu bearbeitenden Flächenbereich der gedruckten Schaltungs platte berührt, worauf das Lot dann auf einer zweiten Bahn wieder zum Hauptlotvorrat zurücktransportiert wird. Eine solche Vorrichtung ist in der US-PS 41 62 034 beschrieben. Bei Vorrichtungen dieser Art ist das Lot ebenfalls in gro ßem Umfang der Umgebungsluft ausgesetzt, so daß es zu einer starken Oxidation kommt, die letztendlich die Nutzungsdauer des Lotvorrats verkürzt. Der Lotvorrat muß daher relativ häufig erneuert werden, damit die Zuverlässigkeit des Löt-/ Entlöt-Vorgangs nicht beeinträchtigt wird.

Weiterer Stand der Technik, der die Verwendung von geschmol zenem Lot für Löt- und Entlöt-Vorgänge betrifft, ist in den US-Patentschriften 29 86 108, 39 90 621, 39 93 235, 43 15 590, 44 12 641, 44 37 605 und 45 23 708 beschrieben.

Eine weitere Löt-/Entlöt-Vorrichtung ist in der US-PS 46 59 002 beschrieben. Diese Vorrichtung zeichnet sich in einem Aspekt dadurch aus, daß das Lot auf die Oberfläche eines hohlen Aufbringungsorgans mit einem offenen oberen Ende angehoben wird. Der zum Anheben des Lots verwendete Mechanismus ist eine Anordnung mit einem Kolben und einem Zylinder. In gewissen Anwendungsfällen ist diese Anordnung zwar nützlich, jedoch hat sie in anderen Anwendungsfällen wie beim Löten oder Entlöten einen Nachteil. Beim Löten oder Entlöten wird die gedruckte Schaltungsplatte über dem Aufbringungsorgan angebracht, und es werden Mittel einge setzt, sie an Ort und Stelle festzuhalten. Da das Lot je doch innerhalb des Aufbringungsorgans auf den höchsten Pe gel angehoben ist, und da es manchmal schwierig ist, den mittels der Kolben- und Zylinderanordnung aufgebrachten Druck zu steuern, besteht manchmal die Tendenz, daß das Lot durch die Löcher dringt und auf die obere Fläche der Platte strömt. Außerdem neigt der Kolben bei dieser Art der Anwendung dazu, hängenzubleiben.

Zur Lösung dieses Problems besteht ein Aspekt der Erfin dung darin, pneumatische Mittel zum Anheben des Lots auf den obersten Pegel des Aufbringungsorgans einzusetzen. Auf diese Weise kann der Druck wesentlich genauer gesteuert werden, damit ein Hindurchströmen des Lots durch die Löcher der gedruckten Schaltungsplatte verhindert wird. Andere bekannte Vorrichtungen arbeiteten bereits mit pneumatischen Mitteln im Zusammenhang mit dem Löten/Entlöten unter Ver wendung von geschmolzenem Lot, beispielsweise gemäß der erwähnten US-PS 41 62 034. Wie jedoch bereits angegeben wurde, ist diese Druckschrift auf die Bildung eines Schwalls gerichtet, der gegen den zu verarbeitenden Flä chenbereich der gedruckten Schaltungsplatte strömt. Die Nachteile dieses Verfahrens im Hinblick auf die Verunrei nigung des Lots sind oben bereits erörtert worden. Dieses Verunreinigungsproblem wird in der US-Patentanmeldung SN 9 40 409 vom 11. Dezember 1986 und in der hier zu be schreibenden Erfindung dadurch ausgeräumt, daß die norma lerweise der Atmosphäre ausgesetzte Oberfläche des Lots im Vergleich zur gesamten Betriebsfläche des im System verwendeten Lots ziemlich klein ist. Außerdem wird das Lot nur dann auf das obere Ende des Aufbringungsorgans angeho ben, wenn dies zur Durchführung eines Löt-/Entlöt-Vorgangs oder eines anderen Spezialvorgangs erforderlich ist. Un mittelbar nach dem Arbeitsgang wird es wieder abgesenkt, so daß aus diesem weiteren Grund die Verunreinigung des Lots auf einem Minimum gehalten wird. Das zuletzt erwähnte System ist als ein dynamisch ausgeglichenes System bekannt, da das Lot am obersten Pegel der Düse während des Löt-/Ent löt-Vorgangs dynamisch ausgeglichen gehalten wird. Dies steht im Gegensatz zu den Systemen mit statischem Lötbad oder mit einem frei strömenden Schwall. Die Verwendung von Luftdruck in einem dynamisch ausgeglichenen System räumt nicht nur die bei der Vorrichtung nach der US-PS 41 62 034 auftretenden Probleme, sondern auch die beim System nach der US-PS 46 59 002 vorgefundenen Probleme aus.

Mit Hilfe der Erfindung sollen pneumatische Mittel zur Er zielung des dynamischen Ausgleichs in einem dynamisch aus geglichenen System geschaffen werden.

Ferner soll mit Hilfe der Erfindung eine pulsierende Druck luftquelle geschaffen werden, bei der der Anstieg des Lots auf den höchsten Pegel des Aufbringungsorgans extakt ge steuert werden kann.

Mit Hilfe der Erfindung soll außerdem eine pulsierende Druckluftquelle geschaffen werden, mit deren Hilfe das Lot automatisch jedesmal dann wieder auf den gleichen Pegel im Aufbringungsorgan zurückgeführt wird, wenn ein Arbeits gang mit geschmolzenem Lot durchgeführt wird.

Es soll ferner mit Hilfe der Erfindung ein pulsierendes Pneumatikmittel in einem dynamisch ausgeglichenen System geschaffen werden, bei dem auf der Oberfläche des Lots in der Düse kleine Wellen erzeugt werden, damit ein Löt-/Ent löt-Vorgang durch die von den Wellen hervorgerufene Bewe gung erleichtert wird.

Mit Hilfe der Erfindung soll außerdem ein Aufbringungsor gan mit einer abnehmbaren Düse mit einer obenliegenden Öff nung geschaffen werden.

Ferner sollen mit Hilfe der Erfindung mehrere solcher ab nehmbaren Düsen für die Verwendung in einem Entlöt-/Löt- System geschaffen werden, das mit geschmolzenem Lot arbei tet, wodurch Bauelemente oder Verbinder mit unterschied lichen Größen und Anordnungen, die auf einer gedruckten Schaltungsplatte angebracht sind, in einfacher Weise bear beitet werden können.

Außerdem soll mit Hilfe der Erfindung ein Lotvorratsbehäl ter für die Verwendung in einem System mit dynamischem Aus gleich oder mit Schwall geschaffen werden, der einfach und wirtschaftlich herzustellen und zu warten ist.

Mit Hilfe der Erfindung soll ferner eine Vorrichtung ge schaffen werden, mit der ein pulsierendes Pneumatikmittel für ein Löt-/Entlöt-System erhalten werden kann, das mit geschmolzenem Lot arbeitet.

Außerdem soll mit Hilfe der Erfindung eine elektrische Schaltungsanordnung geschaffen werden, mit der die pulsie renden Pneumatikmittel gesteuert werden können.

Außerdem sollen mit Hilfe der Erfindung Hilfsheizquellen für die Verwendung in der erfindungsgemäßen Vorrichtung geschaffen werden, wobei diese Quellen dann von Nutzen sind, wenn der durchzuführende Arbeitsgang umfangreicher als die Kapazität des angebrachten Entlöt-/Löt-Systems ist.

Weitere Ziele und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung und den Ansprüchen im Zu sammenhang mit der Zeichnung.

Die Erfindung wird nun anhand der Zeichnung beispielshal ber erläutert. Es zeigen:

Fig. 1 einen Schnitt eines Ausführungsbeispiels einer im Hinblick auf einen bestimmten An wendungsfall ausgebildeten, zur Verwendung mit der Erfindung bestimmten Vorrichtung zum Löten/Entlöten mehrerer Leiter,

Fig. 2 eine schematische Ansicht einer Druckluft quelle für die Verwendung in der Anordnung von Fig. 1,

Fig. 3 ein Zeitdiagramm zur Veranschaulichung ver schiedener Betriebszyklen der Vorrichtung von Fig. 1 unter der Steuerung durch die Druckluftquelle von Fig. 2,

Fig. 4 ein Blockschaltbild eines Druckluftsteuer werks für die Verwendung in der Druckluft quelle von Fig. 2,

Fig. 5 einen Schnitt eines Ausführungsbeispiels einer Hilfsheizquelle für die Verwendung in der Vorrichtung von Fig. 1,

Fig. 6 einen Schnitt eines weiteren Ausführungsbei spiels einer Hilfsheizquelle für die Verwen dung in der Vorrichtung von Fig. 1,

Fig. 7 einen Schnitt einer gedruckten Schaltungs platte, die ohne Berührung über der in der erfindungsgemäßen Vorrichtung angewendeten Düse angeordnet ist,

Fig. 8 einen Schnitt eines verbesserten tragbaren Löt-/Entlöt-Geräts gemäß einer weiteren Aus führungsform der Erfindung,

Fig. 9 einen Schnitt längs der Linie 9-9 von Fig. 8,

Fig. 10 eine Teilschnittansicht einer abgeänderten Ausführung des Geräts von Fig. 8,

Fig. 11A bis Fig. 14A Schnitte verschiedener Ausführungen der Dü se 14 in der Vorrichtung von Fig. 5 oder am unteren Abschnitt des Rohrs 206 von Fig. 7,

Fig. 11B und Fig. 11C Draufsichten entsprechend den Querschnitten von Fig. 11A,

Fig. 12B bis Fig. 12D Draufsichten entsprechend dem Querschnitt von Fig. 12A,

Fig. 13B und Fig. 13C Draufsichten entsprechend dem Querschnitt von Fig. 13A,

Fig. 14B und Fig. 14C Draufsichten entsprechend dem Querschnitt von Fig. 14A,

Fig. 15A eine Draufsicht auf eine Düse für einen Transistor oder dergleichen,

Fig. 15B einen Schnitt zur Veranschaulichung der Kuppe, die das geschmolzene Lot bildet, wenn es auf den höchsten Pegel der Düse 214 von Fig. 8 oder des Rohrs 206 von Fig. 10 angehoben ist,

Fig. 16 und Fig. 17 verschiedene Arbeits- oder Positionsbezie hungen einer gedruckten Schaltungsplatte in bezug auf die Kuppe von Fig. 12,

Fig. 18 und Fig. 19 weitere Ausführungsformen der Erfindung, bei denen das geschmolzene Lot über ein weiteres, gegen die Vertikale geneigtes Rohr durch ein Kapillarrohr geleitet wird, das an seinem anderen Ende angebracht ist, um geschmolzenes Lot abzugeben, wobei in Fig. 18 das weitere Rohr nicht biegsam ist, während es in Fig. 19 biegsam ist,

Fig. 20 einen Teilschnitt, bei dem ein Kapillarrohr auf einem vertikal ausgerichteten Rohr ange bracht ist, und

Fig. 21 eine perspektivische Ansicht eines verein fachten Anbringungssystems für die Verwen dung in der erfindungsgemäßen Vorrichtung.

In der anschließend erläuterten Zeichnung sind zur Kenn zeichnung gleicher Bauteile die gleichen Bezugszeichen ver wendet.

In Fig. 1 ist ein nach der Erfindung ausgebildetes Entlöt-/ Löt-System für Mehrfachleiter dargestellt, das eine Düse 10, ein Lotreservoir 12 und eine Druckluftquelle 15 enthält. Wie anschließend noch genauer erläutert wird, ist das Sy stem arbeitsorientiert, was bedeutet, daß einem Werkstück 14 aus dem Reservoir 12 über die Düse 10 nur während der Zeitperiode zugeführt wird, in der das Werkstück das Lot für einen Entlöt- oder Löt-Vorgang benötigt. Wie aus Fig. 1 zu erkennen ist, befindet sich das Werkstück auf der Dü se 10; es kann aus einem Substrat in Form einer gedruckten Schaltungsplatte bestehen, auf dem eine Anzahl von Bauele menten und/oder Anschlußverbinder angebracht sind, wobei die Bauelemente und/oder Anschlußverbinder typischerweise mit Hilfe von Leitern oder Stiften, die durch die Platte ragen, angebracht sind. Nach Fig. 1 weist das Bauelement 16 Leiter 18 auf, die sich durch (nicht dargestellte) Lö cher in der Platte 20 erstrecken, wobei die Leiter auf der Fläche 22 der Platte an Kontaktflächen oder Anschlußver bindern festgelötet werden, die in bekannter Weise auf die Fläche 22 aufgedruckt sind. Die Erfindung ist zwar norma lerweise für die Anwendung im Zusammenhang mit Bauelemen ten gedacht, die durch die Platte ragende Leiter oder Stif te aufweisen, doch kann sie auch mit auf der Oberfläche befestigten Bauelementen (den sogenannten SMD-Bauelementen) angewendet werden, die auf der Fläche 24 der Platte ange bracht sind, wie durch das SMD-Bauelement 26 mit gestri chelter Linie angegeben ist und anschließend noch näher erläutert wird.

Wie noch erläutert wird, kann die Düse 10 verschiedene For men haben; je nach der Form des zu entfernenden oder anzu bringenden Bauelements oder je nach der durchzuführenden speziellen Prozedur kann sie rechteckig, kreisförmig, qua dratisch ausgebildet sein oder auch eine andere Spezialform haben. Typischerweise hat die Düse eine offene Oberseite, und ihre Wände sind aus einem Material wie Edelstahl sehr dünn ausgebildet, damit die Wärmeleitung und die Wärmekapa zität auf ein Minimum herabgesetzt werden. Im Mittelbereich des Bodens der Düse ist eine Öffnung 28 angebracht. Am Bo den der Düse ist ein rohrförmiger konischer Zapfen 30 an gebracht, durch den sich eine Durchführung 32 erstreckt, deren Durchmesser vorzugsweise ungefähr oder genau gleich dem Durchmesser der Öffnung 28 im Boden der Düse 10 ist. Der Zapfen 30 besteht typischerweise ebenfalls aus Edel stahl.

Der Zapfen 30 ist lösbar in einen rohrförmigen konischen Zwischenzapfen 34 einschiebbar. Dieser Zwischenzapfen kann ebenfalls aus einem Material mit niedriger Wärmeleitfähig keit und kleiner thermischer Masse wie Edelstahl bestehen. Der Zwischenzapfen 34 ist lösbar in ein Rohrglied 36 ein schiebbar, das aus einem Teil eines Deckels 39 gebildet ist. An den Seiten des Zwischenzapfens 34 sind Kerben 38 angebracht, damit der Zwischenzapfen 34 leichter vom Rohr abschnitt 36 gelöst werden kann. Ebensolche Kerben 39 sind für den Zapfen 30 vorgesehen. Die Innenöffnung des Rohrab schnitts 36 verjüngt sich nach innen, damit der konische Abschnitt des Zwischenzapfens 34 aufgenommen werden kann. Durch den Außenkonus an den Zapfen 30 und 34, der jeweils mit dem Innenkonus des Zapfens 34 bzw. des Rohrabschnitts 36 zusammenwirkt, entstehen zwischen diesen jeweiligen Bauteilen Dichtungen, so daß der sich vom unteren Ende 38 des Rohrabschnitts 36 zur unteren Öffnung 38 in der Düse 10 erstreckende Kanal 37 dicht bezüglich des Lotstroms ist. In manchen Fällen kann der Zapfen 30 so dimensioniert sein, daß er direkt in den Rohrabschnitt 36 paßt; die Verwendung des Zwischenzapfens 34 wird jedoch bevorzugt, damit eine Trennung des aufgeheizten Reservoirs 12 und des Werkstücks 14 erhalten wird und damit eine Vereinfachung der Konstruk tion und der Herstellung der Düse 10 und ihres zugehörigen Zapfens 30 erreicht wird.

Das Reservoir 12 enthält grundsätzlich zwei Bauteile, näm lich einen Behälter 40 für das geschmolzene Lot und einen Deckel 39; diese beiden Bauteile sind typischerweise aus Gußeisen oder einem Material mit ähnlichen thermischen Ei genschaften und der Fähigkeit, das Lot nicht zu verunrei nigen, hergestellt. Typischerweise ist die allgemeine Form des Behälters 40 zylindrisch, obgleich auch rechtwinklige oder andere Formen Anwendung finden könnten. Im unteren Bereich des Behälters können Heizelemente 42 und 44 ange ordnet sein, damit das Lot auf eine Temperatur von etwa 150-315°C (300-600°F) aufgeheizt wird. Es ist ein Tem peraturfühler 43 vorhanden, der eine Sonde 45, einen An schlußverbinder 47 und eine Temperaturfühlerschaltung 51 enthält. Der Temperaturfühler kann auf der Basis einer offenen Steuerschleife angewendet werden, damit das Lot durch eine manuell durchgeführte Einstellung auf der ge wünschten Temperatur gehalten wird; er kann auch auf der Basis einer geschlossenen Regelschleife eingesetzt werden, damit eine automatische Aufrechterhaltung der Temperatur in gewünschter Weise erzielt wird.

Der obere Abschnitt des Behälters 40 ist mit einem Flansch 46 versehen. Der Deckel 39 des Reservoirs enthält eine nach unten ragende Wand 49, die sich zwischen dem oberen Abschnitt 48 des Rohrglieds 36 zu einem Flanschabschnitt 50 des Deckels erstreckt. Die obere Innenwand des Behälters 49 ist mit einer abgeschrägten Fläche 52 versehen, die mit einer abgeschrägten Fläche 54 an der Innenfläche des Behäl ters 40 angrenzend an dessen Flanschabschnitt 46 zusammen wirkt. Der Deckel 41 kann daher auf den Behälter 40 aufge setzt werden, und zwischen den abgeschrägten Abschnitten 52 und 54 entsteht aufgrund der dazwischenwirkenden Zwangs passung eine hermetische Abdichtung. Zur Erzielung einer hermetischen Abdichtung zwischen dem Deckel und dem Behäl ter können auch andere bekannte Mittel eingesetzt werden.

Die Zwangspassung zwischen den abgeschrägten Abschnitten 52 und 54 kann mit Hilfe einer Anzahl (beispielsweise vier) Bolzen bewirkt werden, die längs des Umfangs des Deckels 39 angeordnet sind und durch die Flansche 46 und 50 ragen, wobei einer dieser Bolzen bei 61 dargestellt ist. Die Bol zen 61 halten auch mehrere U-förmige Bügel 63 fest, die das Reservoir 12 oberhalb eines Sockels 70 tragen. Die In nenflächen der Bügel sind mit einem wärmeisolierenden Ma terial 65 überzogen, damit sie vom aufgeheizten Reservoir isoliert werden. Nicht dargestelltes wärmeisolierendes Ma terial kann auch um das Reservoir angebracht sein, damit dieses zusätzlich wärmeisoliert wird.

Der ursprüngliche Lotpegel im Behälter 12 liegt typischer weise auf der Höhe der Oberfläche 56. Wie zu erkennen ist, bedeckt der Deckel 39 den größten Teil des Lots im Behäl ter, und insbesondere ist das Lot unterhalb der Wand 49 vollständig von der Atmosphäre isoliert, weil zwischen den abgeschrägten Abschnitten 52 und 54 eine hermetische Dich tung gebildet ist. Es hat sich gezeigt, daß wegen dieser Isolierung das Entstehen von Schlacke über eine lange Zeit periode auf einem Minimum gehalten wird. Da Schlacke, bei spielsweise Oxide und dergleichen, stets zur oberen Fläche des geschmolzenen Lots anzusteigen versucht, wird diese Schlacke, wenn sie vorhanden ist, an der Fläche 56 vorhan den sein. Da sie an der Fläche 56 vorhanden ist, kann sie nicht zu einer Verunreinigung von Löt- oder Entlöt-Vorgän gen führen, die vom System 10 durchgeführt werden.

Der untere Abschnitt 48 der Wand 49 ist an der Außenfläche mit einer Nut 58 versehen, deren Zweck darin besteht, Lot zu erfassen, das zufällig oder absichtlich über die Düse 10 hinausströmt. Bei den meisten Löt-/Entlöt-Vorgängen wird das Lot vorzugsweise bis zum höchsten Pegel der Düse 10 gebracht und dort gehalten, wobei dieser Pegel in Fig. 1 bei 60 angegeben ist. Normalerweise kann dieser Pegel schnell erreicht werden, ohne daß es zu einem Überströmen über die Seiten 62 der Düse 10 in die von den nach oben ragenden Wänden 49 gebildete Schale 64 kommt. Es kann je doch erwünscht sein, einen kleinen Schlackenanteil abzu leiten, der sich an der Oberfläche des Lots angesammelt haben kann, wenn es sich an der angehobenen Position am höchsten Pegel des Behälters 10 befindet. In diesen Fäl len ist es möglich, unter der Steuerung durch die Druck luftquelle 15 ein Überfließen des Lots zusammen mit der Schlacke in die Schale 64 zu erreichen, wo es sich in der kreisförmigen Nut 58 am Boden der Schale 64 ansammelt. Der Zweck der Nut 58 ist es, das Entfernen des Zapfens 34 zu ermöglichen, ohne daß das verunreinigte Lot in der Nut 58 wieder zu dem Lot im Behälter 40 über den Kanal durch das konische Rohrglied 36 zurückströmen kann. Die Reinheit des im Behälter befindlichen Lots kann daher über eine lange Zeitperiode auf einem hohen Wert gehalten werden. Dies be deutet, daß auch dann, wenn ein Teil des Lots durch Über strömen zum Entfernen von Schlacke aus dem System entfernt worden ist, wie oben beschrieben wurde, die Menge des ver bleibenden Lots ebenso wirksam ist wie die Menge des ur sprünglichen Lots zum Löten, Entlöten und zur Durchführung anderer Vorgänge. Dieses verbleibende Lot kann unter der Steuerung durch die Druckluftquelle 15 ebenso schnell auf den höchsten Pegel der Düse 10 gebracht werden, wie noch beschrieben wird.

Der rohrförmige Abschnitt 36 enthält an der oberen Fläche innerhalb der Nut 58 einen ebenen Bereich 66, der den ent nehmbaren Zwischenzapfen 34 berührt. Wenn das Reservoir 12 anfänglich mit geschmolzenem Lot gefüllt wird oder wenn das Reservoir wieder aufgefüllt wird, kann der ebene Ab schnitt 66 als Füllstandsmarke wirken. Dies bedeutet, daß eine Bedienungsperson bei abgenommener Düse 10 und entfern tem Zwischenzapfen 34 ohne weiteres sehen kann, wann das Lot innerhalb des rohrförmigen Abschnitts 36 bis zu einer dem ebenen Abschnitt 36 entsprechenden Höhe angestiegen ist. Der Stand des Lots innerhalb des von der Wand 39 be deckten Abschnitts 68 kann somit mit einer großen Genauig keit wieder auf den in Fig. 1 dargestellten Pegel einge stellt werden. Dieser Pegel ermöglicht einen langdauernden, effektiven und verunreinigungsfreien Betrieb des Systems, ehe das geschmolzene Lot ersetzt werden muß.

Wie oben angegeben wurde, ist nur eine relativ kleine Flä che des sich in die Durchführung 37 erstreckenden Lots der Atmosphäre ausgesetzt, so daß eine Verunreinigung des Lots durch Oxidierungsmittel und dergleichen auf einem Minimum gehalten wird. Dies steht im Gegensatz zu einem typischen Lotbad, bei dem die gesamte Oberfläche des Bads der Atmo sphäre ausgesetzt ist, so daß demgemäß auch die gesamte Badoberfläche kontinuierlich verunreinigt wird, was zu be trächtlichen Problemen wegen der Verunreinigung der Löt- und/oder Entlöt-Prozeduren führt. In dem System von Fig. 1 versuchen Verunreinigungen, die sich an der Oberfläche des Lots in der Durchführung 37 bilden, beim Betrieb des Systems (wenn das Lot auf den höchsten Pegel in der Düse 10 für die Durchführung eines Arbeitsgangs angehoben ist), sich an den Seitenwänden der Durchführung 37 abzusetzen, so daß dem Werkstück an der Düse nicht verunreinigtes Lot angeboten wird; bei einem weiteren Betrieb des Systems (wenn das Lot zum Pegel 56 zurückkehrt) gelangt die Schlacke in der Durchführung 37 nach unten und um das untere Ende 38 des rohrförmigen Abschnitts 36 in das Lot im Hohlraum 68 unterhalb der Wand 49. Dort steigen die Verunreinigungen durch das Lot hindurch in Ausnehmungen 68 zur Oberfläche des Lots in diesen Ausnehmungen, von wo aus sie die Arbeits fläche am obersten Pegel der Düse 10 nicht mehr erreichen können, so daß sie als Verunreinigungen des Löt-/Entlöt-Vor gangs des Systems unwirksam gemacht worden sind.

Wie bereits erwähnt wurde, kann die Düse 10 abhängig von der jeweiligen Anwendung verschiedene Formen haben. Bei spielsweise kann die Düse entsprechend der Form eines zu entfernenden oder einzusetzenden Bauelements geformt sein, oder sie kann auch eine allgemeinere Form haben, damit ver schiedene Bauteile gleichzeitig eingesetzt oder entfernt werden können. Außerdem kann die Düse an ihrer Oberseite mehr als eine Öffnung haben, damit die Behandlung von mehr als einem Bauelement an der Schaltungsplatte ermöglicht wird. Außerdem können innerhalb der Düse Fächer vorgesehen werden, damit die Anwendung des Lots in jedem Fach auf eine bestimmte Fläche des Werkstücks beschränkt wird. Bei der typischen Anwendung erweist sich eine schnelle Entfernung oder Anbringung von SIP- und DIP-Gehäusen, von Anschlußver bindern und von PGA-Gehäusen als sicher. Außerdem kann das System mit gedruckten Schaltungsplatten verwendet werden, die durchkontaktierte Löcher aufweisen, als doppelseitige Mehrschichtplatten oder als flexible Platten ausgeführt sind. Bezüglich der SIP- und DIP-Gehäuse kann die Düse ent sprechend allen bekannten Konfigurationen geformt sein. Für PGA-Gehäuse kann die Form der Düse so sein, daß eine maximale Größe von wenigstens 6,25×6,25 cm behandelt wer den kann, während sie bei Anschlußverbindern eine maximale Größe von wenigstens 1,25×46 cm behandeln kann. Eine Düse mit Standardgröße besteht typischerweise aus einem hohlen, rechtwinkligen Quader mit offener Oberseite, mit dessen Hilfe DIP-Gehäuse mit bis zu 40 Leitern eingelötet oder ausgelötet werden können; die Düse hat dabei eine Länge von 7,5 cm in der horizontalen Richtung von Fig. 1 und eine Breite von 1,9 cm in der senkrecht zur Ebene der Fig. 1 verlaufenden Richtung bei einer Tiefe von 1,8 cm in der senkrechten Richtung von Fig. 1. Eine weitere Standarddüse könnte einen quadratischen Querschnitt für PGA-Gehäuse ha ben, wobei ihre Abmessungen 6,25×6,25 cm bei einer Tiefe von 1,8 cm betragen. Weitere Düsenformen, die eine breite Anwendbarkeit haben können, wären diejenigen mit folgenden rechtwinkligen Querschnitten: (a) 15,25 cm Länge, 1,9 cm Breite, 1,8 cm Tiefe, (b) 22,85 cm Länge, 1,9 cm Breite, 1,8 cm Tiefe, (c) 30,5 cm Länge, 1,9 cm Breite, 1,8 cm Tie fe und (d) 20,3 cm Länge, 1,9 cm Breite, 1,8 cm Tiefe. Bei einigen der zuletzt genannten Formen kann ein zusätzlicher Heizmechanismus wegen der Größe erforderlich sein. Solche Mechanismen sind anschließend mit Bezugnahme auf die Fig. 5 und 6 beschrieben.

Es wird nun auf Fig. 2 Bezug genommen, die die Druckluft quelle 15 von Fig. 1 genauer zeigt. Die Druckluftquelle 15 enthält eine Luftpumpe 72, die mit der Atmosphäre oder einem (nicht dargestellten) mit inertem Gas gefüllten Be hälter über ein Filter 74 verbunden ist. Die Pumpe 72 ist über ein Nadelventil 76 und über ein magnetisch betätigtes Dreiwegeventil 78 mit dem Lotreservoir 12 verbunden. In einer ersten Stellung verbindet das Magnetventil 78 die Pumpe 72 mit dem Lotreservoir 12. Wie in Fig. 1 zu erkennen ist, dringt die von der Pumpe 72 gelieferte Druckluft in dieser Stellung in den begrenzten Raum zwischen dem Deckel 39 und der Oberfläche 56 des Lots ein und übt auf die Ober fläche 56 eine nach unten gerichtete Kraft aus. Somit steigt das Lot in der Durchführung 37 an, und wie später noch ge nauer erläutert wird, setzt sich dieser Anstieg fort, bis typischerweise der höchste Pegel der Düse 10 erreicht ist. An dieser Stelle ist der Druck des sich durch die Durchfüh rung 37 in die Düse 10 erstreckenden Lots so groß, daß er der Differenz zwischen dem auf die Oberfläche 56 des Lots ausgeübten Druck und dem Atmosphärendruck entspricht. In einer zweiten Stellung des Magnetventils 78 ist das Reser voir 12 zur Atmosphäre hin über ein Strömungssteuerventil 80 entlüftet. In dieser Stellung des Magnetventils 78 kann das Lot in der Düse 10 auf seinen in Fig. 1 dargestellten Pegel zurückkehren. Dies geschieht typischerweise nach der Durchführung eines Löt- oder Entlöt-Vorgangs. Der Zweck des Strömungssteuerventils 80 besteht darin, die Abgabe von Luft an die Atmosphäre so zu steuern, daß das Lot in der Düse 10 mit relativ geringer Geschwindigkeit auf den Pegel von Fig. 1 zurückkehrt. Lötverbindungen, die in den durchkontaktierten Löchern der Platte 20 gebildet worden sind, bleiben auf diese Weise erhalten. Wenn das Lot zu schnell aus den innerhalb der Löcher gebildeten Verbindun gen abfließen könnte, würde ein Teil des Lots aus den Lö chern herausgezogen, so daß der Zusammenhalt der Lötver bindungen möglicherweise ernsthaft beeinträchtigt würde. Wenn das Lot zu schnell abfließen würde, könnten außerdem leicht Lotbärte an der Unterseite der Schaltungsplatte ent stehen.

Wenn das Magnetventil 78 seine zweite Stellung einnimmt, ist die Pumpe 72 vom Reservoir abgetrennt. Bei der Pumpe 72 handelt es sicher typischerweise um einen solchen Typ, bei dem eine vorbestimmte Zeitperiode (typischerweise etwa 0,5 Sekunden) benötigt wird, bevor die Nennpumpdrehzahl erreicht wird. Während dieser Zeitperiode befindet sich das Magnetventil 78 in seiner zweiten Stellung, und die Pumpe ist zur Atmosphäre hin über ein normalerweise ge schlossenes Zweiwege-Magnetventil 82 entlüftet. Wie noch beschrieben wird, kann das Magnetventil 82 pulsierend ein- und ausgeschaltet werden, damit das Lot in der Düse 10 ty pischerweise bis zum höchsten Pegel der Düse ansteigt und damit das Lot auf diesem Pegel gehalten wird. Ein solches impulsförmig betriebenes Magnetventil ist in einem Aufsatz mit dem Titel "Einfaches pneumatisches Servoventil mit Im pulsdauermodulation" in "Design News" vom 17. Februar 1986, S. 164 bis 166 beschrieben. Das Nadelventil 76 ist typi scherweise voreingestellt, und es ergibt eine Grobregelung für den Anstieg des Lots aus der in Fig. 1 dargestellten Position zu dem Endpegel innerhalb der Düse 10.

Die Pumpe 72 und die Magnetventile 78 und 82 stehen unter der Steuerung durch ein Druckluftsteuerwerk 84, das unter Bezugnahme auf Fig. 4 näher erläutert wird.

Der Betrieb der Druckluftquelle 15 von Fig. 2 wird nun un ter Bezugnahme auf Fig. 3 näher erläutert, in der der Zeit ablauf verschiedener Betriebszyklen dargestellt ist, die typischerweise bei einem Löt- oder Entlöt-Vorgang des Sy stems von Fig. 1 auftreten. Bezüglich des ersten Zyklus, der dem Anlauf der Pumpe 72 entspricht, ist zu erkennen, daß die elektrischen Ausgangssignale des Steuerwerks 84 solche Werte haben, daß die Pumpe eingeschaltet ist, das Magnetventil 82 ebenfalls eingeschaltet (oder offen) ist, während das Magnetventil 78 ausgeschaltet ist, d. h. seine zweite Stellung einnimmt. Bis die Pumpe ihre Nenndrehzahl erreicht, wird Luft durch das Magnetventil 82 abgelassen. Wie oben erwähnt wurde, geschieht dies typischerweise wäh rend einer Zeitperiode von 0,5 Sekunden.

Während des nächsten Betriebszyklus haben sich die elektri schen Ausgangssignale des Druckluftsteuerwerks 84 so geän dert, daß das Magnetventil 82 abgeschaltet ist (d. h. ge schlossen ist), während das Magnetventil 78 eingeschaltet ist (d. h. in die erste Stellung geschaltet ist). Die Pum pe 72 bleibt eingeschaltet, so daß Druckluft direkt über das Nadelventil 76 und das Ventil 78 in das Reservoir 12 geleitet wird, damit das Lot mit einer relativ hohen Ge schwindigkeit durch den Durchgang 37 in die Düse 10 abge hoben wird. Diese hohe Geschwindigkeit ist in manchen Fäl len erwünscht, da das Lot dazu neigt, seine Wärme abzuge ben, wenn es aus dem Reservoir ansteigt. Wenn also der An stieg zu langsam erfolgt, kann die Temperatur des Lots bis zu einem Punkt fallen, an dem der Löt- und/oder Entlöt-Vor gang beeinträchtigt wird. Gemäß einem Aspekt der Erfindung wird das Lot anfänglich mit einer hohen Geschwindigkeit angehoben, bis es einen vorbestimmten Prozentsatz seines beabsichtigten Endpegels erreicht. Dieser Prozentsatz kann sich abhängig vom Anwendungsfall ändern; der Prozentsatz liegt jedoch typischerweise wenigstens bei 95%, vorzugs weise etwa bei 99%. Wie in Fig. 2 angegeben ist, kann die Zeit des schnellen Anstiegs in einem Bereich von 0 bis 9,9 Sekunden eingestellt werden. Wenn eine längere Anstiegszeit erwünscht ist, liegt eine solche Anstiegszeit natürlich ebenfalls im Rahmen der Erfindung. Die Zeit des schnellen Anstiegs hängt typischerweise von der Größe der Düse 10 ab. Eine Zeitperiode des schnellen Anstiegs von etwa 4 bis 5 Sekunden ist bei einer Düse mit einer Länge von 15,25 bis 20,3 cm, einer Breite von 1,9 cm und einer Tiefe von 1,8 cm erwünscht.

Nach Verstreichen der Zeit des schnellen Anstiegs werden die Ausgangssignale des Druckluftsteuerwerks 84 erneut so geändert, wie in Fig. 3 angegeben ist; am Magnetventil 82 liegt eine Impulsfolge, bei der die Einschaltzeit typischer weise konstant ist und 50 ms beträgt, während die Ausschalt zeit zwischen etwa 0 und 99,9 ms eingestellt werden kann. Diese Zeiten sind natürlich nur Beispiele und können im Rahmen der Erfindung geändert werden. Die an das Magnetven til 78 und an die Pumpe 72 angelegten Ausgangssignale blei ben während dieses Zyklus unverändert. Die Länge dieses Zyklus kann zwischen 0 und 99,9 Sekunden verändert werden, wobei diese Werte wieder Vorzugswerte sind, jedoch nicht im einschränkenden Sinn zu verstehen sind. Am Anfang des Zyklus ist der Schalter 82 für eine voreingestellte Zeit periode innerhalb des erwähnten Bereichs von 0 bis 99,9 ms abgeschaltet. Da das Ventil 82 geschlossen ist und das Ventil 78 seine erste Stellung einnimmt, wird dem Reservoir 12 für eine vorbestimmte Zeitdauer Druckluft zugeführt, die beispielsweise 75 ms betragen kann.

Nach Verstreichen der 75 ms wird an das Ventil 82 ein Im puls mit der Dauer von 50 ms angelegt, damit das Ventil geöffnet wird und die Luft von der Pumpe 72 zur Atmosphäre abgegeben wird, obgleich ein Teil der Luft auch zum Reser voir 12 gelangt, da das Ventil 78 während dieser Zeitpe riode in seiner ersten Stellung bleibt. Der größte Teil der Luft strömt jedoch durch das Ventil 82, so daß die Druckluft aus der Pumpe 72 in wirksamer Weise für die Dauer des Ein-Impulses von 50 ms aus dem Reservoir verdrängt wird.

In der beschriebenen Weise wird das normalerweise geschlos sene Ventil 82 impulsweise ein- und ausgeschaltet, damit es sich öffnet und schließt, und es wird dadurch ein wirk samer Druck auf das Lot im Reservoir ausgeübt, der direkt vom Verhältnis der Einschaltzeit zur Ausschaltzeit des Ma gnetventils 82 abhängt. Je länger die Ausschaltzeit ist, desto größer ist der effektive Druck und desto höher ist der Pegel, auf den das Lot angehoben und in der Düse 10 gehalten wird. Das Verhältnis der Ausschaltzeit zur Ein schaltzeit des Magnetventils 82 hängt wie die oben erörter te Zeitperiode des schnellen Anstiegs von der Düsengröße ab. Wie unten noch beschrieben wird, kann dieses Verhältnis entsprechend unterschiedlichen Düsengrößen geeicht werden, und die Bedienungsperson kann das gewünschte Verhältnis abhängig von der verwendeten Düsengröße unmittelbar auswäh len.

Aus der obigen Beschreibung geht hervor, daß die impulsför mige Ansteuerung des Magnetventils 82 einen langsameren, kontrollierten Anstieg des Lots in der Düse 10 bis zum end gültigen Sollpegel bewirkt. Somit wird das Lot während des schnellen Anstiegszyklus auf etwa beispielsweise 99% sei nes endgültigen Sollpegels gebracht. Das Lot kann natürlich nicht auf seinen endgültigen Sollpegel gebracht werden, indem konstant Druck ausgeübt wird, wie dies während der Periode des schnellen Anstiegs der Fall ist, da das Lot sonst aufgrund seines Trägheitsmoments unverändert über seinen endgültigen Pegel hinausschießen würde. Dies ist von besonders entscheidender Bedeutung, wenn der endgültige Sollpegel dem obersten Pegel der Düse 10 entspricht. Jedes darüber Hinausschießen würde zu einem Überfließen des Lots aus der Düse in die Schale 64 führen. Dies ist unerwünscht, da es eine Vergeudung des Lots darstellen würde. Durch im pulsförmiges Anlegen des Drucks kann es jedoch auch auf eine beim höchsten Pegel der Düse liegenden Pegel gebracht werden, ohne daß es zu einem Überfließen kommt.

Ein weiterer Vorteil der impulsförmigen Beaufschlagung des Lots besteht darin, daß an der Lotoberfläche Rippen oder Wellen erzeugt werden, was zu einer gewünschten Bewegung der zu lötenden oder zu entlötenden Verbindungen führt, so daß der Löt-/Entlöt-Vorgang verbessert wird. Ein weite rer Vorteil der impulsförmigen Zuführung von Luft zum Lot im Gegensatz zu einem konstanten Zuführen von Druckluft besteht darin, daß die Luft vom Lot erwärmt wird und sich dadurch ausdehnt. Diese Ausdehnung verändert den Pegel des Lots in der Düse. Da der Lotpegel in der Düse so genau wie möglich aufrechterhalten werden sollte, wird die Druckluft zur exakteren Erreichung dieses Ziels impulsförmig angelegt.

Aus Fig. 3 geht hervor, daß die Dauer des Entlöt-/Löt-Vor gangs typischerweise von 0 bis 99,9 Sekunden variieren kann. Diese Zeitperiode beträgt für viele Vorgänge norma lerweise etwa 30 Sekunden. In Fig. 3 sind nur zwei Zyklen der Ein-Aus-Impulsfolge dargestellt, die an das Magnetven til 82 angelegt werden. Dies dient nur dem Zweck der Dar stellung. In der Praxis ist jedoch eine große Anzahl die ser Zyklen während des Entlöt-/Löt-Vorgangs vorhanden. Die Länge des Zyklus wird hauptsächlich von der durchzuführen den Prozedur bestimmt; sie steht unter der Kontrolle der Bedienungsperson, wie unter Bezugnahme auf Fig. 4 noch er läutert wird.

Am Ende des Entlöt-/Löt-Betriebszyklus werden die Ausgangs signale des Druckluftsteuerwerks 84 erneut geändert. Wie Fig. 3 zeigt, wird die Pumpe 72 abgeschaltet, was auch für die Magnetventile 80 und 82 zutrifft. Das Lot im System von Fig. 1 kann daher wieder auf seinen in Fig. 1 darge stellten Pegel zurückkehren. Wie oben erwähnt wurde, wird die Rückkehrgeschwindigkeit durch das Strömungssteuerven til 82 gesteuert, damit der Zusammenhalt der gelöteten Ver bindungen gewährleistet wird.

In Fig. 4 ist ein Ausführungsbeispiel eines Blockschalt bildes des Druckluftsteuerwerks 84 von Fig. 2 dargestellt. Das Steuerwerk enthält einen Startschalter 86, mit dessen Hilfe die in Fig. 3 dargestellten verschiedenen Betriebs zyklen ausgelöst werden. Der Startschalter verbindet eine Spannungsquelle V⁺ mit einer Steuerschaltung 88. Die Steu erschaltung enthält ein Flipflop. Der Startschalter 86 legt insbesondere im betätigten Zustand die Spannung V⁺ mit dem Setzeingang des Flipflops, damit dessen Setz-Aus gangssignal einen hohen Wert annimmt. Das Setz-Ausgangs signal wird als Freigabesignal an eine Motoransteuereinheit 90 angelegt, die einen Pumpenmotor 92 steuert, der die Pum pe 72 von Fig. 2 antreibt. Außerdem wird das Setz-Ausgangs signal über eine Leitung 94 einem Eingang einer Magnetsteu erschaltung 96 zugeführt, die eine UND-Schaltung mit drei Eingängen enthält. Das Ausgangssignal der UND-Schaltung wird an die Basis eines NPN-Transistors 98 angelegt, des sen Emitter an Masse liegt und dessen Kollektor über das Magnetventil 92 von Fig. 2 an die Spannung V⁺ angelegt ist. Das Setz-Ausgangssignal des Flipflops wird auch einer Ver zögerungsschaltung 100 zugeführt, deren Verzögerungsdauer der Dauer des Pumpenstartzyklus von Fig. 3 entspricht. Diese Verzögerungsdauer beträgt somit etwa 0,5 Sekunden. Die Verzögerungsdauer sollte allgemein ausreichen, der Pumpe 72 zu ermöglichen, ihre Nenndrehzahl zu erreichen. Das Ausgangssignal der Verzögerungsschaltung 100 wird als Freigabesignal einem Zeitgeber 102 und einem Zeitgeber 104 zugeführt. Außerdem wird das Ausgangssignal der Verzöge rungsschaltung 100 einer Magnetsteuerschaltung 106 zuge führt, die von einem Flipflop gebildet ist, bei dem das Ausgangssignal der Verzögerungsschaltung 100 an den Setz eingang angelegt ist. Das Setz-Ausgangssignal des Flipflops wird an die Basis eines Transistors 108 angelegt, dessen Emitter an Masse liegt und dessen Kollektor über das Drei wege-Magnetventil 78 von Fig. 2 an die Spannung V⁺ angelegt ist. Ein Haupttaktgeber 110, der typischerweise mit einer Frequenz von 1 MHz arbeitet, legt sein Ausgangssignal an die Zeitgeber 102 und 104 sowie einen weiteren Zeitgeber 110 an. Die Zeitgeber 102, 104 und 110 sind im Handel er hältliche Bauelemente der Firma Intersil Inc. mit der Be zeichnung ICM 7250. Mit diesen Zeitgebern sind von Hand betätigbare Codierschalter 110 bis 116 verbunden, die von der Firma Cherry Switch Company unter der Typenbezeichnung T 65-02 erhältlich sind. Mit dem Ausgang des Zeitgebers 104 ist eine Verzögerungsschaltung verbunden, deren Verzöge rungsdauer der festen Zeitperiode der Ein-Impulse (typi scherweise 50 ms) entspricht, die an das Magnetventil 78 angelegt werden und bei 79 in Fig. 3 dargestellt sind. Diese Verzögerungsschaltung kann Mittel zum Verändern der Dauer des Ein-Impulses enthalten, wobei diese Einstellung der Verzögerungsdauer von der Bedienungsperson mit Hilfe nicht dargestellter Mittel durchgeführt werden kann. Der Ausgang der Verzögerungsschaltung 118 ist an einen Rück setzeingang des Zeitgebers 104 angeschlossen.

Der Ausgang des Zeitgebers 102 ist an einen der Eingänge der die Steuerschaltung 96 bildenden UND-Schaltung ange schlossen. Außerdem ist der Ausgang des Zeitgebers 102 über eine Leitung 120 mit dem Freigabeeingang des Zeitgebers 110 verbunden.

Der Ausgang des Zeitgebers 104 ist mit dem dritten Eingang der die Steuerschaltung 96 bildenden UND-Schaltung verbun den. Der Ausgang des Zeitgebers 110 ist an den Rücksetzein gang des die Steuerschaltung 106 bildenden Flipflops ange schlossen. Ferner ist mit dem Ausgang des Zeitgebers 110 eine Rücksetzleitung 124 verbunden, die mit dem Rücksetz eingang des die Steuerschaltung 88 bildenden Flipflops ver bunden ist. Das Anlegen der Rücksetzspannung an die Steuer schaltung 88 bewirkt ein Rücksetzen aller das Druckluft steuerwerk 84 bildenden Schaltungseinheiten. Zwischen der Leitung 124 und der Quelle der Spannung V⁺ liegt ein Stop schalter 126; dieser Schalter bildet eine Notfallmaßnahme zum Abschalten des System von Fig. 1, wenn er betätigt wird.

Wenn im Betriebszustand der Schalter 86 zum Setzen der Steuerschaltung 88 geschlossen wird, wird an die Motoran steuerschaltung 90 ein Freigabesignal angelegt. Die An steuerschaltung betätigt dadurch den Motor 92 zum Antrei ben der Pumpe 72. Das Schließen des Schalters 86 löst den Pumpenanlaßzyklus von Fig. 3 aus. Das Setz-Ausgangssignal der Steuerschaltung 88 wird als ein Signal mit hohem Wert an die die Magnetsteuerschaltung 96 bildende UND-Schaltung angelegt. Vor ihrer Freigabe liegen an den jeweiligen Aus gängen der Zeitgeber 102 und 104 Signale mit hohem Wert. Dies bedeutet, daß an allen drei Eingängen der UND-Schal tung 96 Signale mit hohem Wert liegen, wenn das Setz-Aus gangssignal aus der Steuerschaltung 88 über die Leitung 94 an die UND-Schaltung angelegt wird. Dadurch wird die Basis des Transistors 98 angehoben, so daß der das Magnet ventil 82 enthaltende Stromkreis geschlossen wird. Das Magnetventil wird dadurch eingeschaltet (oder geöffnet), wie beim Pumpenanlaßzyklus von Fig. 3 angegeben ist. Das Magnetventil 78 ist an diesem Zeitpunkt abgeschaltet (d. h. in seiner zweiten Stellung), und da während des Pumpenan laßzyklus nichts unternommen wird, dieses Magnetventil ein zuschalten, bleibt es abgeschaltet, so daß die Pumpe 72 während des Pumpenanlaßzyklus von Fig. 3 ihre Solldrehzahl erreichen kann.

Wie oben angegeben wurde, wird der Pumpenanlaßzyklus zeit lich durch die Verzögerungsschaltung 100 gesteuert, deren Verzögerungsdauer etwa 0,5 Sekunden beträgt. Am Ende die ser Zeitperiode wird an die Zeitgeber 102 und 104 ein Frei gabesignal angelegt, und das die Magnetsteuerschaltung 106 bildende Flipflop wird gesetzt. Das Setzen der Steuerschal tung 106 schließt den Stromkreis durch das Magnetventil 78, so daß dieses eingeschaltet und in seine erste Stellung gebracht wird, in der es die Pumpe 72 mit dem Lotreservoir 12 verbindet. Dies ist in Fig. 3 für die Zeitperiode des schnellen Anstiegs dargestellt.

Wie oben erwähnt wurde, ist das Magnetventil 82 während des Pumpenanlaßzyklus offen, und es wird am Beginn der Zeitperiode des schnellen Anstiegs in seine normalerweise geschlossene Stellung zurückbewegt. Es wird dadurch bewirkt, daß das Freigabesignal aus der Verzögerungsschaltung 100 an den Zeitgeber 102 angelegt wird. Das normalerweise hohe Ausgangssignal des Zeitgebers 102 wird auf diese Weise auf einen niedrigen Wert umgeschaltet, damit dadurch die UND- Schaltung der Steuerschaltung 86 deaktiviert wird und de ren Ausgangssignal auf einen niedrigen Wert umgeschaltet wird, was das Sperren des Transistors 98 und demgemäß das Abschalten des Magnetventils 82 bewirkt, das in seine nor malerweise geschlossene Stellung zurückkehrt, wie in Fig. 3 angegeben ist. Die Dauer der Zeitperiode des schnellen Anstiegs wird von der von der Bedienungsperson in den Co dierschalter 112 eingegebenen Einstellung bestimmt. In der Ausführung von Fig. 4 ist für den schnellen Anstieg eine Zeitdauer von 3,2 Sekunden gewählt. Es ist zu erkennen, daß die Codierschalter zwar mit einer Genauigkeit von drei Stellen dargestellt sind, in vielen Fällen jedoch eine Ge nauigkeit von zwei Stellen angemessen ist. Abhängig vom Anwendungsfall kann jedoch die Anzahl der Genauigkeitsstel len geändert werden. Das Ausgangssignal des Codierschalters 112 ist ein Analogsignal, das an den Zeitgeber 102 angelegt wird, wobei die Größe des Analogsignals der Einstellung des Schalters entspricht und die Anzahl von Taktimpulsen aus dem Taktgeber 110 bestimmt, die gezählt wird, ehe das Ausgangssignal des Zeitgebers 102 auf seinen normalerweise hohen Wert zurückgeschaltet wird. Wie oben erwähnt wurde, wird das Ausgangssignal des Zeitgebers 102 von seinem nor malerweise hohen Wert auf einen niedrigen Wert umgeschal tet, wenn an ihn das Freigabesignal angelegt wird. Das Freigabesignal bewirkt auch das Zählen der Taktimpulse, bis deren Anzahl der in den Codierschalter 112 eingegebe nen Anzahl entspricht. An diesem Zeitpunkt wird das Aus gangssignal des Zeitgebers 102 auf seinen hohen Wert zu rückgeschaltet, damit die UND-Schaltung der Steuerschal tung 96 wieder freigegeben wird. An diesem Zeitpunkt ist insbesondere die Zeitperiode des schnellen Anstiegs been det, und das Lot ist im System von Fig. 1 auf einen Pegel angehoben worden, der beispielsweise etwa 99% seines end gültigen Sollpegels am höchsten Stand der Düse 10 entspricht.

Damit das Lot auf seinen endgültigen Pegel in kontrollier ter Weise angehoben wird, wird das Ausgangssignal des Zeit gebers 104 zum Einsatz gebracht. Der Zeitgeber 104 wird gleichzeitig mit der Freigabe des Zeitgebers 102 freigege ben. Somit wird sein normalerweise hohes Ausgangssignal sofort auf einen niedrigen Wert umgeschaltet, und es wird dann ein Zeitintervall in der gleichen Weise, wie zuvor für den Zeitgeber 102 beschrieben worden ist, festgelegt, das der im Codierschalter 114 festgelegten Zeitperiode ent spricht. Die im Codierschalter 114 eingestellte Zeitperiode ist jedoch wesentlich kürzer als die im Codierschalter 110 eingestellte Zeitperiode. In Fig. 4 ist im Codierschalter 114 eine Zeitperiode von 75 ms eingestellt. Diese Zeitpe riode entspricht der Aus-Zeit 81, die im Entlöt-/Löt-Zyklus von Fig. 3 angegeben ist. Wenn somit eine dem Zeitintervall von 75 ms entsprechende Anzahl von Impulsen aus dem Takt geber 110 gezählt worden ist, wird das Ausgangssignal des Zeitgebers 104 wieder auf seinen hohen Wert zurückgeschal tet, wie bei 83 in Fig. 3 angegeben ist. Der positive Über gang 83 wird auch der Verzögerungsschaltung oder der Lei tung 118 zugeführt, deren Verzögerungsdauer typischerweise auf einen vorgegebenen Wert, beispielsweise 50 ms, einge stellt ist. Sobald diese Zeitperiode verstrichen ist, wird vom Ausgang der Verzögerungsschaltung 118 an den Zeitgeber 104 ein Rücksetzsignal angelegt, wodurch das Ausgangssignal des Zeitgebers wieder auf seinen niedrigen Wert umgeschal tet wird, und die oben beschriebene Zeitsteuerfunktion wird erneut durchgeführt, damit ein Aus-Zeitintervall er zeugt wird, das dem im Codierschalter 114 eingestellten Wert von 75 ms entspricht. Die beschriebene Erzeugung der Aus-Zeitintervalle von 75 ms und der Ein-Zeitintervalle von 50 ms wird so lange fortgesetzt, wie das Freigabesignal am Zeitgeber 104 anliegt. Es sei bemerkt, daß an diesem Zeitpunkt während der Zeitperiode des schnellen Anstiegs die erwähnte Impulsfolge nicht an das Magnetventil 82 an gelegt wird. Dies bedeutet, daß gemäß den obigen Ausführun gen während der Zeitperiode des schnellen Anstiegs das Aus gangssignal des Zeitgebers 102 einen niedrigen Wert hat, so daß keiner der vom Zeitgeber 104 erzeugten Impulse von der UND-Schaltung der Steuerschaltung 96 weitergegeben wird. Am Ende der Zeitperiode des schnellen Anstiegs kehrt jedoch das Ausgangssignal des Zeitgebers 104 zu seinem hohen Wert zurück, so daß die UND-Schaltung 96 die vom Zeitgeber 104 erzeugten Impulse durchlassen kann. Zwei der auf diese Wei se von der UND-Schaltung durchgelassenen Impulse sind in dem in Fig. 3 dargestellten Entlöt-/Löt-Zyklus angegeben. Wie erwähnt wurde, wird jedesmal dann, wenn ein positiver Impuls von der UND-Schaltung durchgegeben worden ist, das Magnetventil 82 geöffnet, so daß das Anlegen des Drucks an das Lotreservoir 12 wirksam verhindert wird. Während der Zeitperioden von 75 ms, in denen das Ausgangssignal des Zeitgebers 104 einen niedrigen Wert hat, wird das Ma gnetventil 82 nicht betätigt, so daß es geschlossen ist, wodurch ein direktes Strömen von Luft aus der Pumpe 72 über das Magnetventil 78 zum Lotreservoir ermöglicht wird. Die Höhe, bis zu der das Lot in der Düse 10 ansteigt, hängt direkt von der in den Codierschalter 114 eingegebenen Zahl ab. Je größer diese Zahl ist, desto höher steigt das Lot an. Die Höhe, auf die das Lot in der Düse 10 ansteigt, kann daher durch eine entsprechende Betätigung des Codierschal ters 114 exakt eingestellt werden.

Wie oben beschrieben wurde, wird das Lot typischerweise in der Düse 10 bis auf deren höchsten Pegel angehoben, da mit ein guter Kontakt zwischen der auf oder über der Düse angebrachten gedruckten Schaltungsplatte gewährleistet wird. Wie oben erläutert wurde, gibt es Zeitperioden, in denen sich auf der Oberfläche der Düse Schlacke ansammeln kann, die durch ein geringfügiges Überfließen des schlackehalti gen Lots über die Ränder der Düse in die Schale 64 entfernt werden kann. Wenn beispielsweise die Einstellung 75 von Fig. 4 dem Anstieg des Lots zum höchsten Pegel der Düse für die im System von Fig. 1 enthaltene Lotmenge entspricht, kann ein Überströmen des schlackehaltigen Lots aus der Düse erreicht werden, indem die Einstellung des Codierschalters 114 beispielsweise auf 77 verändert wird. Der Codierschal ter kann dann auf 77 eingestellt bleiben, worauf das Lot als Vorbereitung für den nächsten Arbeitsgang erneut auf den höchsten Pegel der Düse 10 ansteigt. Dies heißt, daß durch Überfließen eines Teils des Lots die Lotmenge im Sy stem von Fig. 1 reduziert wird, da das übergeflossene Lot nicht mehr zum Systemlot zurückgeführt wird. Daher wird nun ein geringfügig stärkerer Druck benötigt, um das Lot auf den höchsten Pegel der Düse 10 anzuheben. Durch die neue Einstellung des Codierschalters 114 auf den Wert 77 wird dies erreicht. Nachdem der Codierschalter 114 einmal so eingestellt ist, daß das Lot den höchsten Pegel der Dü se 10 erreicht, kann das Lot wiederholt mit hoher Genauig keit auf diesen Pegel angehoben werden.

Wie aus Fig. 3 hervorgeht, wird die Löt-/Entlöt-Zeit für eine vorbestimmte Zeitperiode gehalten, die sich von 0 bis 99 Sekunden ändern kann, wobei die Dauer dieser Zeit periode in erster Linie von der durchzuführenden Arbeit abhängt. In der Ausführung von Fig. 4 ist diese Zeitperio de mit 35,5 Sekunden gewählt. Der Codierschalter 116 legt an dem Zeitgeber 110 einen dieser Zeitdauer entsprechenden Analogwert an. Der Zeitgeber 110 arbeitet ebenso wie im Zusammenhang mit dem Zeitgeber 102 für die Festlegung eines vorbestimmten Zeitintervalls beschrieben worden ist, indem er eine Anzahl von Impulsen aus dem Taktgeber 110 für eine Zeitdauer zählt, die der Größe des analogen Ausgangssignals aus dem Codierschalter 116 entspricht. Wie aus Fig. 3 her vorgeht, beginnt der Entlöt-/Löt-Zyklus unmittelbar nach der Zeitperiode des schnellen Anstiegs. Da der Zeitgeber 102 die Dauer der Zeitperiode des schnellen Anstiegs steu ert, wird sein Ausgangssignal dazu verwendet, über die Lei tung 120 ein Freigabesignal anzulegen, wobei der positive Übergang, der am Ausgang des Zeitgebers 101 am Ende der Zeitdauer des schnellen Anstiegs auftritt, den Zeitgeber 110 freigibt, damit dieser sein normalerweise hohes Aus gangssignal auf ein niedriges Ausgangssignal umschaltet. Dieses niedrige Ausgangssignal wird für die im Codierschal ter 116 eingestellte Zeitdauer aufrechterhalten, wie auch für die anderen Zeitgeber beschrieben worden ist. Das Aus gangssignal des Zeitgebers wird dann auf einen hohen Wert umgeschaltet und als Rücksetzsignal für das die Steuerschal tung 106 bildende Flipflop verwendet. Dadurch wird der Ent löt-/Löt-Zyklus beendet und der Lotabsenkzyklus von Fig. 3 begonnen.

Das Rücksetzen des Flipflops 106 führt das Magnetventil 78 in seine zweite Stellung zurück, in der es das Lotreser voir über das Strömungssteuerventil 80 zur Atmosphäre hin entlüftet. Am gleichen Zeitpunkt wird der Übergang des Si gnals am Ausgang des Zeitgebers 110 auf den hohen Wert an den Rücksetzeingang des die Steuerschaltung 88 bildenden Flipflops über die Leitung 124 angelegt. Wenn das Flipflop rückgesetzt wird, ändert sich das über die Leitung 94 an die die Steuerschaltung 96 bildende UND-Schaltung angeleg te Freigabesignal von seinem hohen Wert zu seinem niedri gen Wert, so daß das Magnetventil 82 abgeschaltet (und so mit geschlossen) wird, wie beim Lotabsenkzyklus von Fig. 3 angegeben ist. Außerdem liegt das Freigabesignal nicht mehr an der Motoransteuerschaltung 90 an, so daß die Pumpe 72 abgeschaltet wird, was ebenfalls im Lotabsenkzyklus von Fig. 3 angegeben ist. Es ist nun ein vollständiger Zyklus zum Löten oder Entlöten unter der Steuerung durch das Druck luftsteuerwerk 94 beschrieben worden. Wie bereits angege ben wurde, können natürlich auch andere Vorgänge als das Löten oder Entlöten verwirklicht werden.

Falls in einem Notfall oder aus einem anderen Grund der Betrieb unterbrochen werden muß, kann der Stopschalter 126 geschlossen werden, mit dessen Hilfe die Quelle der Span nung V⁺ mit den Rücksetzklemmen der die Steuerschaltungen 88 und 106 bildenden Flipflops verbunden wird, worauf so fort ein Lotabsenkzyklus beginnt.

Es sind gewisse Änderungen des oben beschriebenen Systems möglich, beispielsweise die Verwirklichung der Funktion des Druckluftsteuerwerks 84 durch einen programmgesteuer ten Mikroprozessor, wobei das Programm von den Einstellun gen der Codierschalter 112 bis 116 oder andere geeignete Eingabevorrichtungen zur Steuerung der Magnetventile 78 und 82 und der Pumpe 72 entsprechend dem Zeitablaufdiagramm von Fig. 3 abhängig ist. Für gewisse Funktionen ist es nicht notwendig, eine mechanische Pumpe wie die Pumpe 72 zu verwenden, sondern es kann eine handbetätigte Pumpe an den Einlaß 83 des Reservoirs 12 angeschlossen werden. Außer dem ist die Schaltung von Fig. 4 im Zusammenhang mit einem automatischen Betrieb des Systems beschrieben worden; ein von Hand gesteuerter Betrieb der verschiedenen Zyklen des Systems kann ebenfalls ohne weiteres vom Fachmann verwirk licht werden.

Es wird nun auf Fig. 5 Bezug genommen, in der ein Zusatz heizelement für die Verwendung im erfindungsgemäßen System im Schnitt dargestellt ist. Wie zuvor erwähnt wurde, erfor dern gewisse Arbeitsgänge sehr große Düsen, beispielsweise Düsen mit einer Länge 46 cm, einer Breite von 1,9 cm und einer Tiefe von 1,8 cm. In einem solchen Fall kann das in die Düse überführte Lot so viel Wärme verlieren, daß der gewünschte Arbeitsgang beeinträchtigt wird. Damit dem Lot zusätzliche Wärme zugeführt wird, sobald es die Düse er reicht hat, können verschiedene Mittel eingesetzt werden. Gemäß Fig. 1 können in der Düse Zusatzheizelemente 85 an gebracht werden, damit die erforderliche Hilfswärme gelie fert wird, wobei (nicht dargestellte) Mittel eingesetzt werden können, um die Heizelemente vom Lot zu isolieren. Eine weitere Ausgestaltung zur Verwirklichung einer Zusatz heizung ist in Fig. 5 im Schnitt dargestellt. Die Zusatz heizung enthält einen festen Block 200 aus einem Material, beispielsweise Metall oder einer Metallegierung, das Wär me speichert, sobald es auf eine Temperatur wie die Lot schmelztemperatur erhitzt worden ist. In dem Block sind mehrere Heizelemente 202 angebracht, die den Block aufhei zen. Eine Öffnung 204 erstreckt sich durch den Block, damit Lot hindurchgeleitet werden kann; der Durchmesser der Öff nung ist im wesentlichen ebenso groß wie der der Öffnung 28 in der Düse 10. An der Unterseite des Blocks 200 ist ein Zapfen 306 befestigt, der dem Zapfen 30 von Fig. 1 ent spricht. Er kann somit in den Zwischenzapfen 34 von Fig. 1 oder in den rohrförmigen Abschnitt 36 des Deckels 39 ein geschoben werden. Die obere Fläche des Blocks aus massivem Material kann mit einer Ausnehmung 208 zur Aufnahme der Düse 10 versehen werden. Durch die gestrichelte Linie 210 angegebene weitere kleine Ausnehmungen können innerhalb der großen Ausnehmung 208 vorgesehen werden, damit kleine re Düsen aufgenommen werden können. Außerdem können lösba re Klemmvorrichtungen 212 vorgesehen sein, mit deren Hilfe die Düse am Block 208 festgeklemmt werden kann, damit ein Strömen des Lots zwischen dem Block 200 und der Unterseite der Düse 10 auf ein Minimum herabgesetzt oder verhindert wird. Die Klemmvorrichtungen 212 sind schematisch so dar gestellt, daß sie an der Rückseite der Düse 10 befestigt sind und die Unterseite des Blocks 200 erfassen; ebensol che (nicht dargestellte) Klemmvorrichtungen wären in die sem Fall an der Vorderseite der Düse vorgesehen. Da Klemm vorrichtungen der verschiedensten Typen bekannt sind, er folgt hier keine nähere Beschreibung.

In Fig. 6 ist eine weitere Ausführung mit einer Zusatzhei zung dargestellt. Die Düse 10 entspricht dabei der von Fig. 1, in der Heizelemente 85 gemäß der obigen Beschreibung enthalten sind. Zusätzlich ist eine Kappe 214 vorgesehen, die über der Düse 10 angebracht ist und deren obere Öffnung vollständig bedeckt. In der Kappe 214 befindet sich eine weitere Düse 215 mit einer Öffnung 216, die kleiner als die Öffnung der Düse 10 ist. Die Ausführung von Fig. 6 er gibt somit eine weitere Möglichkeit zur Zuführung von zu sätzlicher Wärme zum Werkstück, falls dies erforderlich ist.

In Fig. 2 ist mit gestrichelter Linie schematisch ein Mem branglied 220 dargestellt. Dieses Membranglied kann in die Leitung zwischen dem Magnetventil 78 und dem Reservoir 12 eingefügt werden. Das Membranglied ist in zwei luftdichte Kammern 222 und 224 mittels einer flexiblen Membran 226 unterteilt. Die Kammer 222 steht mit der oberen Fläche 56 des Lots im Reservoir 12 in Verbindung. Die Kammer 222, der abgegrenzte Raum über der Oberfläche 56 und das diesen Raum mit der Kammer 222 verbindende Rohr sind mit einem inerten Gas wie Stickstoff gefüllt.

Die Kammer 224 steht mit der Luftpumpe 72 über das Magnet ventil 78 und das Nadelventil 76 in Verbindung. Wegen der Trennung der Kammern 222 und 224 voneinander durch die Mem bran 226 findet keine Vermischung der Luft in der Kammer 224 mit dem inerten Gas in der Kammer 222 statt. Somit kommt mit der Oberfläche 56 des Lots im Reservoir 12 keine Luft in Kontakt. Das Membranglied 220 kann demgemäß zur weiteren Verbesserung der Fähigkeit des Systems von Fig. 1 verwendet werden, einen lange anhaltenden, im wesentli chen verunreinigungsfreien Betrieb zu ermöglichen. Dies bedeutet, daß das inerte Gas in der Kammer 222 mit dem Lot nicht reagiert, so daß der Verunreinigungswert von dem be reits erzielten niedrigen Wert des Systems von Fig. 1 ab gesenkt wird.

Beim Betrieb übt die Pumpe 72 Druck gegen die Membran 226 aus. Aufgrund der Flexibilität der Membran wird dieser Druck über das inerte Gas auf die Oberfläche 56 des Lots im Reservoir 12 übertragen, so daß das Lot auf einen ge wünschten Pegel angehoben wird, wie oben im Zusammenhang mit Fig. 1 erläutert wurde.

In Fig. 7 ist eine weitere Möglichkeit des Betriebs des Systems dargestellt. Wie in Fig. 1 gezeigt ist, sitzt die gedruckte Schaltungsplatte auf der Oberfläche der Düse 10. Da die Wände 62 dünn sind und aus einem Material mit nied riger Wärmeleitfähigkeit bestehen, wird nur wenig Wärme von Wänden auf die Unterseite der Schaltungsplatte 20 über tragen. Es besteht daher nur eine geringe Wahrscheinlich keit für eine Beschädigung der Platte, die durch die Wände 62 hervorgerufen wird. In Fig. 7 kann die Platte 20 in ge ringem Abstand von den Wänden gehalten werden, damit die Wahrscheinlichkeit irgendeiner Beschädigung der Platte wei ter herabgesetzt wird. Das Aufrechterhalten des geringen Abstands der Platte von dem oberen Rand der Düse 10 ist möglich, da das Lot tatsächlich auf eine Lage über dem obe ren Rand der Düse angehoben werden kann, wie bei 21 ange geben ist. Wegen seiner Oberflächenspannung kann das Lot bis zu dieser in Fig. 7 dargestellten Position angehoben werden, ohne daß es zu einem Überlaufen der Düse kommt. Der Abstand der Schaltungsplatte von der Düse kann somit ohne weiteres verwirklicht werden, und es kann trotzdem ein wirksames Löten/Entlöten erzielt werden. Mittel zum Halten der Schaltungsplatte an einer gegebenen Position in bezug auf die Düse 10 sind in der erwähnten USA-Patent anmeldung SN 7 63 704 beschrieben.

Wie oben erwähnt wurde, können mit Hilfe der erfindungsge mäßen Vorrichtung auch auf der Oberfläche befestigte Bau elemente bearbeitet werden. Das an der Oberfläche befestig te Bauelement 256 kann einfach in das Lot gemäß Fig. 7 ein getaucht werden, damit entweder ein fehlerhaftes Bauelement von der Schaltungsplatte 20 abgelötet oder ein neues Bau element an die Schaltungsplatte 20 angelötet wird. Da die Zeitdauer, in der das Lot mit dem Werkstück in Kontakt steht, genau gemäß der Erfindung gesteuert werden kann, kann das Anlöten von an der Oberfläche befestigten Bauelementen an die Schaltungsplatte 20 ohne weiteres erzielt werden.

Das Verfahren und die Vorrichtung von Fig. 1 eignen sich besonders für Arbeitsvorgänge mit unterschiedlichem Umfang, vom kleinsten bis zum größten Umfang, wie oben erläutert wurde. In der Ausführungsform von Fig. 8 sind das Verfah ren und die Vorrichtung auf kleinere Arbeitsgänge gerich tet, typischerweise auf Arbeitsgänge, die bisher von Hand mit Hilfe eines Lötkolbens oder dergleichen ausgeführt wor den sind.

Eine Analyse eines typischen von Hand ausgeführten Lötvor gangs unter Verwendung eines Lötkolbens (mit heißer Spit ze), eines Lots mit Flußmittelkern und unter Einbeziehung der menschlichen Geschicklichkeit offenbart, daß eine er folgreiche Durchführung des Lötvorgangs hauptsächlich von dem auf das menschliche Geschick zurückzuführenden Faktor abhängt, d. h. von der Fähigkeit der Person, die verschie denen Parameter des Prozesses wie (a) der Wärmezufuhr und der Begrenzung, (b) der Lotzufuhr, des Fließens des Lots und der Begrenzung und (c) allen anderen Parametern der Bildung einer Lotverbindung zu steuern.

Das Ausmaß der Schwierigkeit des Handlötvorgangs steht di rekt mit den Ausgestaltungen und Eigenschaften der Werk stückelemente in Verbindung, die Parameter wie die Leiter abmessung, die Zugangsdimensionen der Anschlußkontaktflä chen, durch die Schaltungsplatte hindurchgehende oder an der Oberfläche befindliche Anschlüsse, den Bereich und die Variationen der thermischen Eigenschaften und der Kapazi täten der verschiedenen zu erzeugenden Lotverbindungen, den Zugänglichkeitsgrenzen zu den Flächenbereichen, in de nen die Lotverbindung gebildet werden soll, und zuletzt, aber nicht am geringsten, die thermische und mechanische Empfindlichkeit der Komponenten des Werkstücks umfassen. Wenn der von Hand durchgeführte Lötvorgang bei Baugruppen mit höherer Packungsdichte angewendet wird, werden solche Vorgänge zunehmend schwieriger und anspruchsvoller.

Wie oben erwähnt wurde, hängt der von Hand durchgeführte Lötvorgang, wie er derzeit durchgeführt wird, hauptsäch lich von der menschlichen Fähigkeit ab, während der Löt kolben, das Lot mit Flußmittelkern und dergleichen zwar wesentliche Bestandteile sind, jedoch bei der Qualität der gebildeten Lötverbindung eine relativ untergeordnete Rolle spielen. Dies läßt sich durch eine Analogie mit dem Schreib vorgang besser verstehen. Bei dem Vorgang des Niederschrei bens einer Folge von Wörtern kann die Frage gestellt wer den, welche Rolle die Feder oder der Bleistift im Vergleich zur Rolle des Schreibers spielt. Offensichtlich ist die vorherrschende Rolle mit einem Ausmaß von gut über 90% die des Schreibers, während die Feder oder der Bleistift lediglich die vom Schreiber gewünschten Zeichen setzt.

Auf der Grundlage dieser Überlegungen läßt sich der Schluß ziehen, daß der von Hand durchgeführte Lötvorgang wahr scheinlich über 90% von der menschlichen Fähigkeit abhängt, wobei der Rest von den Geräten, d. h. vom Lötkolben, vom Lot und dergleichen, abhängt, und daß die Schaffung einer wesentlichen Verbesserung des Vorgangs wahrscheinlicher durch eine Verbesserung des menschlichen Faktors und weni ger wahrscheinlich meßbar durch Verbessern der Vorrichtung, d. h. von Lötkolben mit präziserer Steuerung und derglei chen, erzielt werden wird.

Mit der zunehmenden Anwendung von Baugruppen mit höherer Packungsdichte und dem damit verbundenen Ausmaß der Schwie rigkeit beim Löten ist es das Ziel der Ausführung von Fig. 8, ein Verfahren und eine Vorrichtung zu schaffen, womit der Lötvorgang an einzelnen und/oder mehreren Lötverbindun gen so durchgeführt wird, daß der Vorgang wesentlich weni ger von der menschlichen Fähigkeit und wesentlich mehr von steuerbaren Vorrichtungen abhängt, als dies bei Lötkolben und dergleichen der Fall ist, wie oben erörtert wurde.

In der Ausführung von Fig. 8 wird aufgrund des Prinzips des Manometers in Kombination mit geschmolzenem Lot das Äquivalent zu einem von Hand und/oder mit einer Maschine (Schwall) durchgeführten Lötvorgang zur Bildung einzelner oder mehrfacher Lötverbindungen an einer breiten Vielfalt von Werkstücken erzielt, wobei die vom Prozeß gesteuerte Vorrichtung vorherrschend bleibt, während dem menschlichen Faktor eine geeignetere und flexiblere Rolle zugewiesen wird.

Aus den obigen Ausführungen ist zu erkennen, daß die Vor richtung von Fig. 8 und Äquivalente dieser Vorrichtung an stelle von Lötkolben verwendet werden kann; es ist tatsäch lich ein weiteres Ziel der Erfindung, in vielen Anwendungs fällen manuell einzusetzende Lötkolben durch die Vorrich tung von Fig. 5 und Äquivalente dieser Vorrichtung zu er setzen.

Fig. 8 zeigt eine bevorzugte Ausführung der Erfindung, bei der geschmolzenes Lot für Vorgänge wie das Löten einzelner und/oder mehrerer Lötverbindungen zum Einsatz kommt, wobei zu erkennen ist, daß alle Ausführungen der Erfindung auch zum Entlöten verwendet werden können. Wie zu erkennen ist, kann die in der Vorrichtung von Fig. 1 verwendete Druckluft quelle 15 auch in der Ausführung von Fig. 8 verwendet wer den. In gewissen Anwendungsfällen wird bei der Vorrichtung von Fig. 8 die in Fig. 3 angegebene Zeitperiode des schnel len Anstiegs nicht benötigt. Dies bedeutet, daß das Lot schnell und genau mit einer gewünschten Geschwindigkeit auf den Arbeitspegel gebracht werden kann, indem einfach der Zyklus der impulsförmigen Ansteuerung von Fig. 3 ange wendet wird. Wie oben im Zusammenhang mit den anderen Aus führungsformen beschrieben wurde, ist es nicht notwendig, daß die Druckluftquelle Mittel zum impulsförmigen Ansteuern enthält, sondern es ist auch möglich, daß die Luft direkt ohne impulsförmige Ansteuerung zum Einsatz gebracht wird.

Die Vorrichtung umfaßt einen Behälter 200, dessen Wände aus einem Material wie Edelstahl und sehr dünn ausgebildet sind, damit die Wärmeleitfähigkeit und die Wärmekapazität auf ein Minimum herabgesetzt und die Tragbarkeit erleich tert werden. Da einer der Hauptanwendungsfälle der Vorrich tung von Fig. 8 die Anwendung auf einer Werkbank ist, bei der sogar einzelne Lötverbindungen hergestellt werden kön nen, ist die Tragbarkeit der Vorrichtung von Fig. 8 eines der wichtigen Merkmale. Der Behälter 200 kann auch in einem wärmeisolierenden Gehäuse 202 untergebracht sein. Weitere wärmeisolierende Umhüllungen können vorgesehen sein, wie anschließend im Zusammenhang mit Fig. 10 noch erläutert wird. Mit einem ringförmigen Deckel 208 kann ein Rohr 206 verbunden sein, wobei das Rohr 206 und der Deckel 208 eben falls aus einem Material wie dünnem Edelstahl hergestellt sind. Das Rohr 206 ragt in das Lot, und es endet typischer weise in einem Abstand von 2,5 mm über dem Boden des Behäl ters 200, damit ein ausreichender Zwischenraum für die Be wegung des Lots in das Rohr 206 und aus dem Rohr 206 ent steht; natürlich kann sich dieser Zwischenraum abhängig vom jeweiligen Anwendungsfall beträchtlich ändern. Der obe re Bereich des Rohrs 206 kann abgeschrägt ausgebildet sein, wie bei 210 angegeben ist, damit ein Zapfen 212 einer Düse 214 aufgenommen werden kann, die mit einer Öffnung 216 ver sehen ist, die vorzugsweise die gleiche Größe wie die sich durch den Zapfen 212 erstreckende Öffnung hat. Wie am be sten aus Fig. 8 zu erkennen ist, ist der untere Außenrand des Zapfens 212 ebenfalls abgeschrägt ausgebildet, damit ein lösbarer Zwangssitz zwischen dem Zapfen und dem Rohr 206 erzielt wird, so daß eine flüssigkeitsdichte Abdichtung für das sich innerhalb des Behälters 200 und des Rohrs 206 befindliche geschmolzene Lot 218 entsteht.

Zum Aufheizen des geschmolzenen Lots auf die für einen Ar beitsgang erwünschte Temperatur kann am Boden des Behälters 200 ein Heizelement 221 angebracht sein, das vorzugsweise in das Rohr 206 ragt, obwohl natürlich auch andere Arten von Heizelementen zum Einsatz kommen können. Mit dem Heiz element ist eine schematisch angegebene elektrische Quelle 223 verbunden. Wie zu erkennen ist, steht das Heizelement direkt mit dem Lot in Kontakt, so daß die ganze Wärme zur Erhöhung der Temperatur des Lots und nicht der Wände des Behälters zur Wirkung kommt.

Typische Abmessungen der Vorrichtung von Fig. 8 sind an schließend angegeben; die angegebenen Bereiche sollen na türlich in keiner Weise eine Einschränkung darstellen. Der Durchmesser des Behälters 200 kann 2,5 bis 7,5 cm betragen, wobei der bevorzugte Durchmesser 5 cm beträgt. Die Höhe des Behälters kann typischerweise ebenfalls zwischen 2,5 und 7,5 cm liegen, wobei die bevorzugte Höhe ebenfalls bei etwa 5 cm liegt. Das Rohr 206 kann einen Durchmesser von etwa 0,6 bis 3,75 cm, vorzugsweise von etwa 1,25 bis 2,5 cm haben.

Fig. 9 zeigt einen Schnitt längs der Linie 6-6 von Fig. 8 bei entferntem Isoliergehäuse 202. Das Verhältnis der Quer schnittsfläche des Behälters 200 gemäß Fig. 9 zur Quer schnittsfläche des Rohrs 206 liegt vorzugsweise im Bereich von etwa 5:1 zu 2:1, wobei der Bereich bis 10:1 zu 1:1 rei chen kann; das bevorzugte Verhältnis liegt bei 3:1. Die Menge des Lots im Behälter 200 beträgt etwa 230 g und vor zugsweise weniger als 460 g, obgleich in manchen Fällen auch mehr Lot verwendet werden kann.

Wie aus der obigen Erläuterung hervorgeht, ist die Vorrich tung von Fig. 8 mit ihren kleineren Abmessungen und ihrem geringeren Gewicht wesentlich besser tragbar als die Vor richtung von Fig. 1, so daß sie sich sehr gut für die Durch führung von Reparaturen auf einem Werktisch einschließlich für Anwendungen im Heimbereich eignet. Dies heißt, daß die Wande des Behälters 40 von Fig. 1 aus Gußeisen oder der gleichen hergestellt sind, während die der Vorrichtung von Fig. 8 vorzugsweise aus dünnem Edelstahl oder dergleichen hergestellt sind. Außerdem ist die Menge des in der Vor richtung von Fig. 1 enthaltenen Lots wesentlich größer als die Lotmenge in der Vorrichtung von Fig. 8. Das Verhältnis der Querschnittsfläche des Behälters 40 von Fig. 1 zur Quer schnittsfläche der Durchführung 37 beträgt typischerweise 20:1, während das Verhältnis in der Ausführungsform von Fig. 8 wesentlich kleiner ist, wie oben erläutert wurde. Aus diesen Unterschieden und den weiteren oben erläuterten Unterschieden ist zu erkennen, daß sich die Vorrichtung von Fig. 8 hervorragend dafür eignet, einen herkömmlichen Lötkolben zu ersetzen, während dies für die Vorrichtung von Fig. 1 nicht zutrifft. Die Vorrichtung von Fig. 1 hat natürlich ihre eigenen Anwendungsfälle und Vorteile im in dustriellen Einsatz, wo die Massenproduktion und großflä chige Arbeitsbereiche die Regel sind. Für Arbeiten mit kleinerem Umfang oder für sporadische Einsätze, wie es für die Anwendung des Lötkolbens typisch ist, eignet sich die Vorrichtung von Fig. 8 sehr gut. Außerdem kann die Vorrich tung von Fig. 8 auch in der Massenproduktion besonders dort angewendet werden, wo Lötkolben an einem Fließband im Ein satz sind.

Mit der Ausführungsform von Fig. 8 und mit Äquivalenten dieser Ausführung soll somit der Lötkolben in den meisten oder allen derzeit dafür vorgesehenen Einsatzfällen ersetzt werden. Mit dem Ersetzen werden die oben erläuterten Ver besserungen dort erreicht, wo der Lötvorgang an einzelnen und/oder mehreren Lotverbindungen durchgeführt wird, wobei der Lötvorgang wesentlich weniger von der menschlichen Fä higkeit und wesentlich mehr von einer kontrollierbaren Vor richtung abhängt. Die Vorrichtung von Fig. 8 ist insbeson dere wesentlich besser kontrollierbar als ein Lötkolben. Dies bedeutet, daß die der oder den zu lötenden Verbindun gen zugeführte Wärme durch das gleiche Medium, d. h. das geschmolzene Lot, zugeführt wird, das für die Bildung der Verbindung benutzt wird. Die Temperatur des Mediums kann wesentlich genauer gesteuert werden als die Spitze eines Lötkolbens und das Lot mit Flußmittelkern, das mit dem Löt kolben zusammen verwendet werden muß. Das Lot mit Flußmit telkern erübrigt sich völlig, was sich aus der Tatsache ergibt, daß das Lot in der Vorrichtung von Fig. 8 sowohl die Funktion der Übertragung von Wärme auf die Verbindung als auch die Zufuhr des Materials zur Bildung der Verbin dung gewährleistet.

In Fig. 10 ist eine weitere Ausführungsform der Erfindung dargestellt, bei der das Rohr 206 über die Kappe 208 ragt. In dieser Ausführungsform kann der obere Innenrand des Rohrs 206 zwar ebenfalls zur Aufnahme einer Düse abgeschrägt sein, doch muß dies nicht der Fall sein, wie Fig. 10 zeigt. In dieser Ausführung ist die Form 220 des oberen Ende des Rohrs 206 typischerweise kreisförmig, und sie eignet sich zum Löten/Entlöten einzelner Verbindungen. Außerdem kann das Rohr mit einem Kapillarrohr verbunden sein, wie unten im Zusammenhang mit Fig. 20 noch erläutert wird. Die Form des oberen Endes des Rohrs 206 kann, obgleich dies nicht dargestellt ist, speziell ausgebildet und an eine bestimm te Konfiguration angepaßt sein, beispielsweise die eines DIP-Gehäuses, usw. Typischerweise beträgt die Höhe des Rohrs 206 über der Kappe 208 etwa 0,3 bis 0,5 cm, so daß das Lot heiß bleibt; dies bedeutet, daß umso mehr Wärme durch die Wand des Rohrs verlorengeht, je weiter sich das Rohr 206 über den Behälter 200 hinauserstreckt. Deshalb kann ein wärmeisolierendes Gehäuse 225 vorgesehen sein, das den sich über die Kappe 208 hinauserstreckenden Ab schnitt umgibt. Außerdem kann über der Kappe 208 ein wär meisolierendes Gehäuse 227 angebracht sein, wobei ein sol ches Gehäuse für die Kappe natürlich auch in allen anderen Anwendungsfällen der Erfindung verwendet werden kann.

In den Fig. 11A bis 11C, 12A bis 12D, 13A bis 13C und 14A bis 14C sind Schnitte und Draufsichten auf mögliche Formen der Düse 214 von Fig. 8 oder das obere Ende 220 der Ausfüh rung von Fig. 10 dargestellt, wobei jedoch mit diesen Dar stellungen keine Einschränkung auf die speziellen darge stellten Formen beabsichtigt ist. Die Fig. 11A, 12A, 13A und 14A zeigen Beispiele für Düsenquerschnitte jeweils in der Querschnittsebene der Düse 214 von Fig. 8. Die Fig. 11B und 11C zeigen mögliche Draufsichten, die dem Quer schnitt von Fig. 11A entsprechen können. Die Fig. 12B, 12C und 12D zeigen mögliche Draufsichten, die der Schnittan sicht von Fig. 12A entsprechen können. Die Fig. 13B und 13C sind mögliche Draufsichten, die der Schnittansicht von Fig. 13A entsprechen können, während die Fig. 14B und 14C mögliche Draufsichten sind, die der Schnittansicht von Fig. 14A entsprechen können. Es ist zu erkennen, daß eine große Vielfalt von Formen für die Düse 214 oder das obere Ende 220 des Rohrs 206 für verschiedene spezielle Anwen dungsfälle verwirklicht werden kann. Ein weiterer Anwen dungsfall ist in Fig. 15A dargestellt, in der die Drauf sicht auf die Öffnungen 217 in einer ganz besonderen Form ausgeführt ist, wie sie für einen Transistor geeignet ist.

Im Betriebszustand wird von der Quelle 15 gesteuerter Luft- oder Gasdruck geliefert, so daß das geschmolzene Lot ange hoben und auf dem Bezugsarbeitspegel 226 von Fig. 8 und insbesondere auf dem Pegel der feinen Kuppe von Fig. 15B gehalten wird. Der Gas- oder Luftdruck kann auch zyklisch durch die Quelle 15 impulsförmig beaufschlagt werden, wäh rend der Kuppenpegel aufrechterhalten wird, so daß eine geringe Scheuerwirkung erzeugt wird, die ein Zerbrechen des Films und der Spannung an den zu lötenden Oberflächen fördert, wodurch das Aufheizen des Lots und die Benetzungs wirkung verbessert werden.

Fig. 16 zeigt einen Schnitt eines mit durchkontaktierten Löchern versehenen Werkstücks 228 mit einer Bauelementlei tung 230, wobei zusammen mit dem Aufheizen des geschmolze nen Lots Oberflächenspannungskräfte und Kapillarkräfte ent stehen, die bewirken, daß das Lot gegen die Schwerkraft nach oben fließt und das Loch 232 ausfüllt und dabei die Metallflächen 234 der Verbindung bedeckt, während eine ent sprechende Temperatur des geschmolzenen Lots und der Me tallflächen innerhalb der Verbindung aufrechterhalten wird, so daß die geeigneten Lösungen der Lotverbindungsbildung zum Verbinden des Leiters 230 mit dem Werkstück stattfin den. Wenn die Kuppe durch die Strömungswirkung aufgrund der Kapillaroberflächenspannung der Verbindung gestört wird, bewegt sich das zusätzliche Lot nach oben, und es entsteht eine neue druckausgeglichene Kuppe; auf diese Weise erfol gen ein sehr exaktes Fließen und Dosieren des Lots.

In Fig. 16 ist das Werkstück 228 so angeordnet, daß die Kuppe mit der Unterseite des Werkstücks im Gleichgewicht steht. Eine andere Einstellposition ist in Fig. 17 darge stellt, wo sich eine unausgeglichene Kuppe gebildet hat, d. h. eine Kuppe, deren natürliche Höhe über der Werkstück unterfläche, jedoch immer noch innerhalb der Vertikalabmes sungen des Werkstücks liegt, so daß eine zusätzliche Hilfs kraft zur Überwindung der Schwerkraft entsteht, während zur Oberflächenspannung der Lotverbindung und zu den Kapil larkräften beigetragen wird, ohne daß das Lot gezwungen wird, in unerwünschter Weise an der Oberseite 236 (der Bauelementseite) des Werkstücks überzufließen. Falls es erforderlich ist, größere Kräfte zu erzeugen, kann die na türliche Kuppenhöhe sogar über die Höhe der Oberseite 236 eingestellt werden. In der obigen Anordnung oder in der Anordnung von Fig. 17 kann die Platte 228 so auf die Ober seite der Düse 214 aufgesetzt werden, wie in Fig. 17 ange geben ist, wobei in Fig. 17 angenommen ist, daß die Dicke der Platte größer als die natürliche Kuppenhöhe ist.

Allgemein kann das geschmolzene Lot über das Düsensystem dem Werkstück in verschiedenen Musteranordnungen zugeführt werden, wie in den Fig. 11 bis 14 erläutert wurde. Außer dem können statische Kuppen an der unteren Werkstückfläche (Fig. 16) oder auch unterhalb der unteren Werkstückfläche erzeugt werden; auch dynamische Kuppen können über der un teren Werkstückfläche (Fig. 17) erzeugt werden. Weitere Kuppen können erzeugt werden, damit Lötverbindungen an SMD- Bauelementen sowie durch die Schaltungsplatte führende Löt verbindungen gemäß Fig. 16 und 17 geschaffen werden. Bei einer Lötverbindung an einem SMD-Bauelement wird das Bau element selbst für eine kurze Zeitdauer in das Lot einge taucht.

In den Ausführungsformen der Fig. 8 bis 17 ist das Rohr 206 oder die Düse 214 vertikal ausgerichtet. In anderen Ausführungsformen der Erfindung, beispielsweise den in Fig. 18 und in Fig. 19 dargestellten Ausführungsformen, ist diese vertikale Aurichtung nicht vorhanden. In den zu letzt genannten Ausführungsformen wird die Fähigkeit, klei ne Kraftdifferenzen mittels Luft- oder Gasdrücken durch Manometerwirkungen zu schaffen, zusammen mit der Kapillar kraftwirkung an kleinen Durchmessern dazu ausgenutzt, ein schwerkraftunterstütztes System zur Abgabe von geschmolze nem Lot und zum Löten zu schaffen. In Fig. 18 ist das Rohr 238 schräg geneigt und an das Rohr 206 bei 240 angeschlos sen; es endet mit einem Kapillarrohr 242 mit einem Öffnungs durchmesser von typischerweise 0,5 mm zur Erzielung der gewünschten Kapillarwirkung. In Fig. 19 ist mit dem Rohr 206 ein flexibler Metallschlauch 244 verbunden, der an seinem Ende mit einem Kapillarrohr 246 zum Abgeben von ge schmolzenem Lot versehen ist. Am Ende des Schlauchs 244 ist zur Erleichterung seiner Handhabung ein isolierter Griff 248 angebracht. Wegen der Kapillargröße der Rohre 242 und 246 besteht die Neigung, daß das geschmolzene Lot innerhalb des Rohrs 238 oder des Schlauchs 244 zurückgehal ten wird, während es sonst wegen des Druckunterschieds aus treten würde, wenn die Öffnung wesentlich größer wäre. Wenn der Druckunterschied jedoch über einen Schwellenwert abhän gig von der Öffnungsgröße des Kapillarrohrs vergrößert wird, kann aus der Öffnung eine kleine Lotmenge zum Löten einer Verbindung oder dergleichen abgegeben werden.

Nach Fig. 20 kann ein Kapillarrohr 250 auch in den Ausfüh rungen mit vertikaler Ausrichtung nach den Fig. 8 und 10 angewendet werden, um die Wirkungen der Ausführungen nach den Fig. 18 und 19 zu erreichen, wie der Teilschnitt von Fig. 20 zeigt.

Die beschriebene Erfindung kombiniert und verbessert die natürlichen Fähigkeiten des Menschen, mit technischen Vor richtungen qualitativ hochwertige anpassungsfähige Prozes se zu schaffen.

Bezüglich der Vorrichtungssteuerfaktoren wird thermische Energie gespeichert und durch ein Medium aus geschmolzenem Lot mit gesteuerter Temperatur übertragen, so daß ein gleichmäßiger Wärmeübergang und eine Wärmekapazität unab hängig von Formen oder der thermischen Masse der Werkstücks- Lotverbindung geschaffen werden, und es wird automatisch die optimale Lotmenge geliefert, die von jeder der Lötver bindungen innerhalb des Werkstücks benötigt wird. Der Löt vorgang geschieht im optimalen Temperaturbereich und inner halb des idealen Zeit/Temperatur-Zyklus.

Bezüglich der menschlichen Steuerfaktoren bringt die Bedie nungsperson das Werkstück über dem gewünschten Lötbereich an, wobei sie durch Anzeigemittel angeleitet wird, wie sie in der US-PS 46 59 002 beschrieben sind. Andere Anzeigemit tel können beispielsweise eine einfache Punktlichtquelle 251 sein, wie sie in Fig. 21 dargestellt ist, in der eine gedruckte Schaltungsplatte 252 über der Düse 250 angebracht ist (wobei das Anbringen beispielswei 04706 00070 552 001000280000000200012000285910459500040 0002003742074 00004 04587se durch geeignete Mittel so erfolgt, daß ein einzelnes Loch gelötet werden kann). Die Bedienungsperson aktiviert dann den Lötzyklus und beobachtet die Bildung der Lötverbindung auf der Bau elementseite des durchkontaktierten Lochs, indem sie das Durchschmelzen und das Füllen beobachtet, worauf sie dann den Zyklus beendet, wenn ein zufriedenstellendes Schmelzen und Füllen erfolgt sind. Der Mensch hat somit die letzte flexible Kontrolle zur Anpassung an die verschiedensten Werkstückausgestaltungen.

Eine Bewegung zum Beseitigen eines Zusetzens des Werkstücks kann durch Bewegen des Werkstücks erreicht werden. Es kann daher erforderlich sein, daß die Bedienungsperson das Werk stück in der horizontalen und in der vertikalen Ebene be wegt, oder es ist auch möglich, (beispielsweise) die Vor richtung von Fig. 8 in einem Abschnitt des Maschinenzyklus in der vertikalen Ebene zu bewegen, so daß die Rolle der menschlichen Bedienungsperson vereinfacht wird.

Der Oberflächenbereich des geschmolzenen Lots im Rohr 206 sollte genügend groß und nahe am Arbeitsende der Düse ge halten werden, damit unter Last eine gleichmäßige Tempera tur des geschmolzenen Lots zur Förderung der Bildung sau berer Lotverbindungen aufrechterhalten wird. Außerdem ist ein schneller Arbeitszyklus mit kurzem Hub vorzuziehen, wenn eine schnelle Bewegung und ein kurzer Lötzyklus von Verbindung zu Verbindung erforderlich sind. In dieser Hin sicht kann eine Vertikalbewegung der Ausführung von Fig. 5 in die Ablauffolge einbezogen werden, falls es erforder lich ist.

Zusammenfassend enthalten die Ausführungsformen der Fig. 8 bis 21 folgende neue Merkmale:

a) Die Lötdüsen 214 sind kleiner, und es kann sich dabei um Düsen mit einer oder mit mehreren langen dünnen Öff nungen zum Entfernen oder Einlöten von DIP-Gehäusen oder dergleichen, um Düsen mit einigen kleinen Öffnungen zum Handhaben spezieller Bauelemente wie Transistoren oder, im Grenzfall, um Düsen mit einem einzigen Loch zum Lö ten einer einzigen Kontaktfläche auf einer gedruckten Schaltungsplatte handeln.
b) Die Steuerung der Höhe der Lötsäule, der Zykluszeit und der Temperatur des Lots zur Schaffung eines wiederhol baren Prozesses unabhängig von einer Bedienungsperson, was ständig gleichmäßige Lötverbindungen gewährleistet.
c) Die Bedienungsperson muß den Lötprozeß nicht mehr beur teilen, sondern sie muß lediglich noch ein Lötloch über der Düsenöffnung mit Hilfe eines Anbringungssystems an bringen, wobei auf der Oberseite eines Werkstücks, bei spielsweise der gedruckten Schaltungsplatte, eine Anzei geanordnung angebracht ist.
d) Es wird ein räumlich kleiner Lotbehälter 200 verwendet, der angehoben werden kann, um die Düse mit der Untersei te der gedruckten Schaltungsplatte in Kontakt zu brin gen. Das Lot fließt dann automatisch nach oben zum Lö ten der Verbindung, wobei wahlweise auch ein wiederhol barer und vorbestimmter Lötzyklus angewendet werden kann.
e) Durch impulsförmiges Ansteuern kann das Lot zyklisch zum Vibrieren gebracht werden, wodurch das Benetzen und Scheuern der Fläche gefördert wird.

Wie oben erläutert wurde, stößt das herkömmliche Löten an zahlreiche Grenzen. Das Verfahren und die Vorrichtung nach der Erfindung einschließlich der Ausführung mit impulsför miger Zufuhr der Druckluft ergibt automatisch eine perfek te und wiederholbare Lötverbindung. Das geschmolzene Lot kann durch mechanisches Anheben der Düse zum Berühren der gedruckten Schaltungsplatte oder umgekehrt mit der Platten fläche in Kontakt gebracht werden. Die Kuppe kann durch Kapillarwirkung und Oberflächenspannung in das Loch fließen, und sie kann von der Bedienungsperson auf der Gegenseite der Schaltungsplatte beobachtet werden. Die Wirkung kann durch Anwendung eines größeren Drucks zum Anheben der Kup pe zur oberen Fläche der Schaltungsplatte verstärkt werden. Lot kann durch Einstellen der Impulsfolgefrequenz von der Frequenz, bei der es gerade unterhalb der Düsenfläche liegt, bis zu einer, bei der die Kuppe entsteht, bereitgehalten werden. Ein wichtiger Vorteil ist die wiederholbare Steue rung des Lötvorgangs in einem System, das eine bekannte Temperatur hat, die mit einem die Wärme schnell übertragen den Medium (dem geschmolzenen Lot) gekoppelt ist, das für eine bekannte und wiederholbare Zeitdauer mit einer oder mehreren Verbindungen in Kontakt gebracht werden kann.

Claims

1. Vorrichtung zur Durchführung von Arbeitsgängen an ei nem Werkstück mit geschmolzenem Lot, gekennzeichnet durch einen im wesentlichen abgeschlossenen, geschmolzenes Lot enthaltenden Behälter, wobei innerhalb des Behälters über dem geschmolzenen Lot ein Raum angeordnet ist, ein Rohr zum Überführen des im Behälter enthaltenen geschmolzenen Lots zum Werkstück, wobei das Verhältnis der Querschnitts fläche des Behälters zur Querschnittsfläche des Rohrs nicht mehr als 10:1 beträgt, und eine an den im Behälter enthal tenen Raum angeschlossene Quelle zum Einleiten eines unter Druck gesetzten Gases in den Raum zum Anheben des Lots durch das Rohr auf einen bestimmten Pegel bei dem Werkstück und zum Halten des Lots auf dem vorbestimmten Pegel, um damit den Vorgang mit dem geschmolzenen Lot zu bewirken.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Verhältnis nicht kleiner als 1:1 ist.

3. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Verhältnis im Bereich von etwa 5:1 bis 2:1 liegt.

4. Vorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß das Verhältnis etwa 3:1 beträgt.

5. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Behälter zylindrisch ist und einen Durchmesser im Bereich von etwa 2,5 bis 7,5 cm hat.

6. Vorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Durchmesser etwa 5 cm beträgt.

7. Vorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß das Rohr zylindrisch ist und einen Durchmesser von etwa 0,6 bis 3,8 cm hat.

8. Vorrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß der Durchmesser des Rohrs etwa 1,25 bis 2,5 cm beträgt.

9. Vorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Höhe des Behälters etwa 2,5 bis 7,5 cm beträgt.

10. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Gewicht des geschmolzenen Lots weniger als etwa 460 g beträgt.

11. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Wände des Behälters aus Edelstahl bestehen.

12. Vorrichtung nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch eine Heizvorrichtung für das geschmolzene Lot, wobei die Heizvorrichtung direkt mit dem Lot in Kontakt steht.

13. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß sich das Rohr über die Oberseite des Behälters er streckt.

14. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Druckluftquelle Mittel zum kontinuierlichen Ein- und Ausschalten der Quelle enthält, wobei die Einschalt periode größer als die Ausschaltperiode ist, damit das ge schmolzene Lot auf den vorbestimmten Pegel angehoben wird.

15. Vorrichtung nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch ei ne Düse, wobei das Rohr die Düse aufnehmen kann und das geschmolzene Lot vom Behälter zu der Düse leitet.

16. Vorrichtung nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, daß der vorbestimmte Pegel ungefähr dem höchsten Pegel der Düse entspricht.

17. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der vorbestimmte Pegel ungefähr dem höchsten Pegel des Rohrs entspricht.

18. Vorrichtung nach Anspruch 16 oder 17, dadurch gekenn zeichnet, daß das Werkstück eine gedruckte Schaltungsplatte mit durchkontaktierten Löchern ist und daß das geschmolzene Lot eine Kuppe bildet, die über den vorbestimmten Pegel emporragt.

19. Vorrichtung nach Anspruch 18, dadurch gekennzeichnet, daß die gedruckte Schaltungsplatte so angebracht ist, daß die angenommene Höhe der Kuppe im wesentlichen nur mit der Unterfläche der gedruckten Schaltungsplatte in Kontakt steht, so daß das geschmolzene Lot wenigstens in ein durch kontaktiertes Loch der Platte zumindest durch Kapillarwir kung eindringt.

20. Vorrichtung nach Anspruch 18, dadurch gekennzeichnet, daß die gedruckte Schaltungsplatte so angebracht ist, daß die angenommene Höhe der Kuppe zwischen der Unterfläche und der Oberfläche der gedruckten Schaltungsplatte liegt, so daß das geschmolzene Lot wenigstens in ein durchkontak tiertes Loch der Platte zumindest durch Kapillarwirkung und den Druck des unter Druck gesetzten Gases eindringt.

21. Vorrichtung nach Anspruch 18, dadurch gekennzeichnet, daß die gedruckte Schaltungsplatte so angebracht ist, daß die angenommene Höhe der Kuppe über der oberen Fläche der gedruckten Schaltungsplatte liegt, so daß das geschmolzene Lot über wenigstens ein durchkontaktiertes Loch der Platte ansteigt.

22. Vorrichtung nach Anspruch 18 mit Mitteln zum Anbrin gen der gedruckten Schaltungsplatte bezüglich des Rohrs.

23. Vorrichtung nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch ein weiteres Rohr, das mit dem in den Behälter führenden Rohr verbunden ist, wobei das weitere Rohr in einem Winkel be züglich des erstgenannten Rohrs angebracht ist, und ein Kapillarrohr am anderen Ende des weiteren Rohrs zum Abgeben des geschmolzenen Lots als Reaktion auf das Beaufschlagen des geschmolzenen Lots mit dem unter Druck gesetzten Gas.

24. Vorrichtung nach Anspruch 23, dadurch gekennzeichnet, daß das weitere Rohr nicht flexibel ist.

25. Vorrichtung nach Anspruch 23, dadurch gekennzeichnet, daß das weitere Rohr flexibel ist.

26. Vorrichtung nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch ein am anderen Ende des Rohrs angebrachtes Kapillarrohr.

27. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Werkstück eine gedruckte Schaltungsplatte und ein mit der Schaltungsplatte zu verbindendes oder von der Schaltungsplatte zu lösendes Bauelement ist und daß die Form der Düse oder des oberen Endes des Rohrs im wesent lichen mit der Form des Bauelements übereinstimmt.

28. Vorrichtung nach Anspruch 27, dadurch gekennzeichnet, daß das Bauelement eine integrierte Schaltung mit mehreren Anschlüssen ist, die an wenigstens zwei seiner Seiten an geordnet sind, und daß die Düse oder das obere Ende des Rohrs mehrere Öffnungen aufweist, wobei die Form dieser Öffnungen mit der Form der Anschlüsse übereinstimmt.

29. Vorrichtung nach Anspruch 27, dadurch gekennzeichnet, daß das Bauelement ein Transistor oder dergleichen mit meh reren Anschlüssen ist und daß die Düse oder das obere Ende des Rohrs mehrere Öffnungen aufweist, deren Form mit der Form der Anschlüsse übereinstimmt.

30. Vorrichtung nach Anspruch 27, dadurch gekennzeichnet, daß die Düse oder das obere Ende des Rohrs eine einzige Öffnung aufweist, die geeignet ist, einen oder mehr Leiter des Bauelements einzeln zu behandeln.

31. Vorrichtung nach Anspruch 16 oder 17, dadurch gekenn zeichnet, daß das Werkstück eine gedruckte Schaltungsplat te mit einem an der Oberfläche angebrachten Bauelement ist, wobei dieses Bauelement in dem geschmolzenen Lot liegt.

32. Vorrichtung nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, daß das geschmolzene Lot infolge des Ein-und Ausschaltens der Druckluft eine Scheuerwirkung auf das Werkstück ausübt.