DE3843191C1 - Device for soldering - Google Patents
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Abstract
Description
Die Erfindung geht aus von einer Vorrichtung zum Löten von mit Bauteilen bestückten Leiterplatten nach dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1.The invention relates to a device for soldering with Components assembled circuit boards according to the generic term of Claim 1.
Das Weichlöten von Leiterplatten mit elektrischen Bauteilen erfolgt bei Großserien auf einer Lötstraße. Aus der EP 02 79 011 ist bekannt, die mit den elektrischen Bauteilen bestückten Leiterplatten in Transportrahmen einzuspannen und längs der Lötstraße zunächst zu einem Fluxer zu leiten. Der Fluxer trägt auf die Lötseite der bestückten Leiterplatten ein Lötflußmittel auf, das anschließend in einer Vorwärmzone getrocknet und aktiviert wird. In dem weiteren Transportverlauf werden die Leiterplatten mittels ihrer Transportrahmen schräg nach oben ansteigend zu einem Lötbad mit Lötwelle befördert.Soft soldering of printed circuit boards with electrical components for large series takes place on a soldering line. From the EP 02 79 011 is known with the electrical components to assemble assembled printed circuit boards in transport frames and first of all along the soldering route to a fluxer. The Fluxer enters on the solder side of the assembled circuit boards Solder flux on, which is then in a preheating zone is dried and activated. In the further course of transport the circuit boards are inclined by means of their transport frames transported upwards to a solder bath with a solder wave.
Ferner ist aus der DE 36 28 569 bekannt, die bestückten und mit Flußmittel versehenen Leiterplatten über den Rand einer nur oben offenen Wanne hineinzuschieben. In der Wanne befindet sich das von einer Schutzgasatmospäre umhüllte Lötbad. Die Leiterplatten werden nach dem Schleppen über eine im Schlepplötbereich befindliche Lötwelle wieder über den Rand der Wanne gehoben und zu einem weiteren Bearbeitungsbereich transportiert. Furthermore, it is known from DE 36 28 569, the equipped and with Fluxed circuit boards over the edge of one only push the open tub into the top. In the tub is the solder bath encased in a protective gas atmosphere. The PCBs are dragged over an im Drag soldering area located again over the edge of the Trough raised and to another processing area transported.
Weiterhin ist aus der DE 36 35 448 C1 ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Reflow-Löten von elektronischen Bauteilen auf Leiterplatten nach der SMD-Technik bekannt. Bei dieser Technik werden die mit Leiterbahnen versehenen Leiterplatten an den zu lötenden Stellen mit Lötpaste versehen. Die elektronischen Bauteile werden auf die Leiterplatte gesetzt. Bei einem Durchlauf durch die Lötanlage werden die aufgesetzten Bauteile mittels Wärmeeinwirkung mit den Leiterbahnen der Leiterplatte verlötet. Die Temperatur an der Oberfläche der Leiterplatten wird an mindestens einer Stelle berührungslos gemessen, um im Störfall die Durchlaufgeschwindigkeit der Leiterplatten auf ihren maximal möglichen einstellbaren Wert zu erhöhen und gegebenenfalls ein optisches oder akustisches Signal auszulösen.Furthermore, DE 36 35 448 C1 describes one method and one Device for reflow soldering of electronic components Printed circuit boards based on SMD technology. With this technique the printed circuit boards with conductor tracks on the Provide soldering areas with solder paste. The electronic Components are placed on the circuit board. At a Pass through the soldering system are the attached components by means of heat with the conductor tracks of the circuit board soldered. The temperature on the surface of the circuit boards is measured at least at one point without contact in order to Incident the throughput speed of the circuit boards increase their maximum possible adjustable value and if necessary, an optical or acoustic signal trigger.
Schließlich ist aus der DE 37 20 912 A1 ein Verfahren zum Reflow-Löten und Reflow-Entlöten von Leiterplatten mittels Infrarotstrahlung aus Strahlergruppen in einem Ofen bekannt. Bei diesem bekannten Verfahren werden die Leiterplatten in einer ersten Phase in den Ofen eingeführt, in einer zweiten Phase gelötet oder entlötet und in einer dritten Phase wieder aus dem Ofen herausgeführt. Zum Absaugen der beim Löten oder Entlöten entstehenden Lötdämpfe und/oder zum Abkühlen der gelöteten oder entlöteten Leiterplatten wird mittels eines Ventilators in dem Ofen ein inertes Gas, insbesondere Stickstoff, an den Leiterplatten vorbeigeführt.Finally, DE 37 20 912 A1 describes a method for Reflow soldering and reflow desoldering of printed circuit boards by means of Infrared radiation from radiator groups in an oven is known. In this known method, the circuit boards in in a first phase, in a second Phase soldered or desoldered and in a third phase again led out of the oven. For suctioning off when soldering or Desoldering vapors and / or to cool the soldered or desoldered circuit boards is made using a Fan in the furnace an inert gas, in particular Nitrogen, past the circuit boards.
Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Vorrichtung zum Löten von mit Bauteilen bestückten Leiterplatten anzugeben, welche sowohl zum Wellenlöten als auch zum Reflow-Löten geeignet ist.The present invention is based on the object a device for soldering of components Specify circuit boards, which both for wave soldering as well is suitable for reflow soldering.
Diese Aufgabe wird durch die im kennzeichnenden Teil des Patentanspruchs 1 angegebenen Merkmale gelöst.This task is carried out in the characterizing part of the Features specified claim 1 solved.
Die erfindungsgemäße Vorrichtung mit den kennzeichnenden Merkmalen des Patentanspruchs 1 hat den Vorteil, daß zwei an sich bekannte Lötverfahren, die bisher auf einer Wellenlötanlagen und einem Reflow-Ofen zur Anwendung gekommen sind, nunmehr von einer einzigen Lötanlage durchgeführt werden können. Dabei können kostenintensive Einrichtungen, wie beispielsweise die in einer Schutzgasatmosphäre angeordnete Leiterplatten-Transporteinrichtung gemeinsam benutzt werden. Dabei werden für Wellen- und Reflow-Lötungen vorgesehene Leiterplatten in einer Vorwärm- und Abkühlphase gleichmäßig von einer Stickstoffatmosphäre umhüllt. Kalte Lötstellen durch Oxidation können daher auch bei Reflow-Lötungen nicht mehr entstehen.The device according to the invention with the characteristic Features of claim 1 has the advantage that two well-known soldering processes that were previously based on a Wave soldering systems and a reflow oven were used are now carried out by a single soldering system can. Costly facilities such as for example, the one arranged in a protective gas atmosphere Printed circuit board transport device can be shared. Thereby are provided for wave and reflow soldering Printed circuit boards in a preheating and cooling phase evenly from in a nitrogen atmosphere. Cold solder joints through Oxidation is therefore no longer possible even with reflow soldering arise.
Durch die in den Unteransprüchen aufgeführten Maßnahmen sind vorteilhafte Weiterbildungen und Verbesserungen der im Patentanspruch 1 angegebenen Vorrichtung möglich.By the measures listed in the subclaims advantageous developments and improvements in Claim specified device possible.
Weitere Einzelheiten und Vorteile der erfindungsgemäßen Vorrichtung werden nachfolgend anhand eines schematisch dargestellten Ausführungsbeispiels mit einer Zeichnung näher erläutert.Further details and advantages of the invention Device will be shown schematically below illustrated embodiment with a drawing explained.
In der Zeichnung ist die senkrecht geschnittene Seitenansicht einer automatischen Lötanlage 1 schematisch dargestellt. Die Lötanlage 1 enthält eine Transporteinrichtung, die aus mehreren Transportketten 2, 3, 4, 5 und 6 besteht. Die Transportketten 2, 3, 4, 5 und 6 dienen zur Beförderung von Transportrahmen 7, die zur Aufnahme von bestückten Leiterplatten eingerichtet sind. Bei einem Weichlötvorgang wird der Transportrahmen 7 mit der eingespannten Leiterplatte über die Transportketten 2 und 3 in Richtung eines Pfeiles 8 zu einem Fluxer 9 transportiert, welcher die Lötseite der bestückten Leiterplatten mit einem Lötflußmittel benetzt. Mit der Transportkette 4 wird sodann der Transportrahmen auf die Transportkette 5 in einen schutzgasgefüllten Kanal hineingeschoben. Der Kanal gliedert sich in drei Zonen: einer ersten Transportzone 10, einer Wellenlötzone 11 und einer zweiten Transportzone 12.In the drawing, the vertically sectioned side view of an automatic soldering system 1 is shown schematically. The soldering system 1 contains a transport device which consists of several transport chains 2 , 3 , 4 , 5 and 6 . The transport chains 2 , 3 , 4 , 5 and 6 are used to transport transport frames 7 which are set up to hold assembled printed circuit boards. In a soft soldering process, the transport frame 7 with the clamped circuit board is transported via the transport chains 2 and 3 in the direction of an arrow 8 to a fluxer 9 which wets the soldering side of the printed circuit boards with a soldering flux. With the transport chain 4 , the transport frame is then pushed onto the transport chain 5 into a protective gas-filled channel. The channel is divided into three zones: a first transport zone 10 , a wave soldering zone 11 and a second transport zone 12 .
In der ersten Transportzone 10 wird der Kanaleingang bei 13 durch Gummischürzen abgedeckt, um ein Ausdringen der aus einem Gemisch von Stickstoff und Ameisensäure bestehenden Schutzgasatmosphäre zu verhindern. Mit Infrarotstrahler 15 und 16 werden die mit ca. 1 m/min. über eine Strecke von etwa 1,5 m bewegten Leiterplatten für einen nachfolgenden Wellenlötvorgang vorgewärmt. Das zuvor aufgetragene Flußmittel wird bei 80°C vorgetrocknet und bei 120°C aktiviert.In the first transport zone 10 , the channel entrance at 13 is covered by rubber aprons in order to prevent the protective gas atmosphere consisting of a mixture of nitrogen and formic acid from escaping. With infrared emitters 15 and 16 , the at about 1 m / min. PCBs moved over a distance of about 1.5 m for a subsequent wave soldering process. The previously applied flux is pre-dried at 80 ° C and activated at 120 ° C.
Die an die erste Transportzone 10 anschließende Wellenlötzone 11 weist einen Vorratsbehälter 17 mit flüssigem Lot auf. Dieses flüssige Lot wird über eine turbulente Lötwelle 18 und eine ruhige Lötwelle 19 auf die zugewandte Lötseite der Leiterplatten aufgetragen. Dabei benetzt die als Vorwelle wirkende turbulente Lötwelle 18 die Lötseite der Leiterplatte und vertreibt dabei vorhandene flüchtige Gase. Die folgende ruhige Lötwelle 19 schlürft daran anschließend überflüssige Lötreste ab. Durch die auch in dieser Zone wirkende Schutzgasatmosphäre bleibt die Oberfläche des Lots oxidfrei und die Oberflächenspannung wird sehr hoch.The wave soldering zone 11 adjoining the first transport zone 10 has a reservoir 17 with liquid solder. This liquid solder is applied to the facing solder side of the printed circuit boards via a turbulent solder wave 18 and a calm solder wave 19 . The turbulent soldering wave 18, which acts as a preliminary wave, wets the soldering side of the printed circuit board and expels any volatile gases that are present. The following quiet soldering wave 19 then sucks off excess soldering residues. Due to the protective gas atmosphere also acting in this zone, the surface of the solder remains oxide-free and the surface tension becomes very high.
Von der Wellenlötzone 11 werden die nunmehr verlöteten Leiterplatten in die zweite Transportzone 12 zum Abkühlen weitertransportiert. Auch der Abkühlvorgang erfolgt in einer Schutzgasatmosphäre. Bei 20 verhindern weitere Gummischürzen ein Austreten der Schutzgasatmosphäre. Das in einem Vorratsbehälter 21 befindliche Stickstoffgas N 2 und die in einem Vorratsbehälter 22 bevorratete Ameisensäure HCOOH wird über ein Mischventil 23 dem Transportkanal bei 24 zugeführt. Die am Ende der zweiten Transportzone 12 vorliegenden Leiterplatten werden in ihren Transportrahmen 7 in einem Regalsystem 25 für weitere Bearbeitungsschritte zwischengelagert.From the wave soldering zone 11 , the now soldered circuit boards are transported further into the second transport zone 12 for cooling. The cooling process also takes place in a protective gas atmosphere. At 20 , additional rubber aprons prevent the protective gas atmosphere from escaping. The nitrogen gas N 2 located in a storage container 21 and the formic acid HCOOH stored in a storage container 22 are supplied to the transport channel at 24 via a mixing valve 23 . The circuit boards present at the end of the second transport zone 12 are temporarily stored in their transport frame 7 in a rack system 25 for further processing steps.
Bei einem Reflow-Lötprozeß werden die Transportrahmen auf den gleichen Transportketten 2, 3, 4, 5 und 6 befördert. Abweichend zum Wellenlöten werden jedoch der Fluxer 9 und die Lötwellen 18 und 19 abgeschaltet, so daß kein Flußmittel und kein Lötzinn die Leiterplatten benetzt. Für den Reflow-Lötvorgang ist in der ersten Transportzone 10 eine weitere Infrarot-Heizvorrichtung 26 vorgesehen, deren Infrarotstrahlung durch eine in der Kanalabdeckung angeordnete infrarot-durchlässige Filterscheibe 27 auf die Bestückungsseite der durchlaufenden Leiterplatten gerichtet ist. Die Infrarot-Heizvorrichtung 26 ist so ausgelegt, daß die an den zu lötenden Stellen aufgetragene Lötpaste in einem kleinen Bereich der Transportstrecke innerhalb der ersten Transportzone 10 schmilzt. Zur Einhaltung eines bestimmten Temperaturprofils wird die Temperatur in Nähe der durchlaufenden Leiterplatten gemessen und mit (nicht dargestellten) PID-Reglern konstant gehalten. Die der Vorwärmung dienenden Infrarot-Heizvorrichtungen 15 und 16 werden zur Vorwärmung der Leiterplatten mitbenutzt. Es hat sich als sinnvoll erwiesen, die Transportgeschwindigkeit beim Reflow-Löten gegenüber dem Weichlöten zu reduzieren, um eine gleichmäßige Durchwärmung der Leiterplatten für den eigentlichen Reflow-Lötprozeß zu erzielen.In a reflow soldering process, the transport frames are transported on the same transport chains 2 , 3 , 4 , 5 and 6 . In contrast to wave soldering, however, the fluxer 9 and the soldering waves 18 and 19 are switched off, so that no flux and no tin solder wets the printed circuit boards. For the reflow soldering process, a further infrared heating device 26 is provided in the first transport zone 10 , the infrared radiation of which is directed through an infrared-transmissive filter disk 27 arranged in the channel cover onto the component side of the continuous printed circuit boards. The infrared heating device 26 is designed such that the solder paste applied at the points to be soldered melts in a small area of the transport path within the first transport zone 10 . To maintain a certain temperature profile, the temperature is measured in the vicinity of the continuous circuit boards and kept constant with PID controllers (not shown). The infrared heating devices 15 and 16 used for preheating are also used for preheating the printed circuit boards. It has proven to be expedient to reduce the transport speed during reflow soldering compared to soft soldering in order to achieve a uniform heating of the circuit boards for the actual reflow soldering process.
Die reflow-gelöteten Leiterplatten werden bereits bei 28 mit kaltem Stickstoff gekühlt und nach Durchlaufen der nicht aktivierten Lötzone 11 in der zweiten Transportzone 12 weiter abgekühlt. Anschließend erfolgt auch hier eine Zwischenlagerung der gelöteten Leiterplatten in dem Regalsystem 25.The reflow-soldered circuit boards are cooled with cold nitrogen at 28 and, after passing through the non-activated soldering zone 11, are further cooled in the second transport zone 12 . Subsequently, the soldered circuit boards are also temporarily stored in the rack system 25 .
Im Gegensatz zu dem eingangs genannten Stand der Technik können mit der Vorrichtung Lötungen nach zwei verschiedenen Lötverfahren besonders wirtschaftlich durchgeführt werden. Die für Wellenlötvorgänge vorteilhafte Schutzgasatmosphäre in den einzelnen Zonen kann nunmehr auch für Reflow-Lötvorgänge vorteilhaft genutzt werden. Darüber hinaus ist es mit der Lötvorrichtung auch möglich, in einem Arbeitsgang eine kombinierte Reflow- und Wellenlötung von SMD-Bauelementen vorzunehmen.In contrast to the prior art mentioned at the beginning with the device soldering after two different soldering methods particularly economical be performed. The advantageous for wave soldering A protective gas atmosphere in the individual zones can now also be used can be used advantageously for reflow soldering processes. About that addition, it is with the soldering device too possible a combined reflow and To carry out wave soldering of SMD components.
Claims (6)
- - eine erste Transportzone (10) mit Schutzgasatmosphäre, in welcher für einen Weichlötvorgang vorgesehene Leiterplatten zur Aktivierung eines aufgetragenen Flußmittels erwärmt werden und in welcher für einen Reflow-Lötvorgang vorgesehene Leiterplatten zusätzlich mit einer in Richtung der Bestückungsseite wirkenden Heizvorrichtung (26) derart erwärmt werden, daß die an Lötstellen aufgebrachte Lötpaste schmilzt, und eine zweite Transportzone (12) mit Schutzgasatmosphäre, in welcher sowohl die einem Weichlötvorgang als auch einem Reflow-Lötvorgang unterworfenen Leiterplatten abgekühlt werden.
- - A first transport zone ( 10 ) with a protective gas atmosphere, in which printed circuit boards intended for a soft soldering process are activated to activate an applied flux and in which printed circuit boards provided for a reflow soldering process are additionally heated with a heating device ( 26 ) acting in the direction of the component side, that the solder paste applied at the soldering points melts, and a second transport zone ( 12 ) with a protective gas atmosphere in which both the circuit boards subjected to a soft soldering process and a reflow soldering process are cooled.
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