DE4010126A1 - Verfahren und vorrichtung zur automatisierten beseitigung von verunreinigungen der oberflaeche eines loetbades zum tauchloeten elektrischer bauelemente - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur automatisierten Be­ seitigung von Verunreinigungen der Oberfläche eines Lötbades zum Tauchlöten elektrischer Bauelemente, sowie eine Vorrichtung zur Durchführung dieses Verfahrens.

Das Tauchlöten ist, neben dem Reflow-Löten, das am meisten ver­ wendete Verfahren für das automatisierte Weichlöten von elektri­ schen Bauelementen. Beim Tauchlöten wird eine vertikale Bewe­ gung der zu lötenden Bauelemente relativ zur Oberfläche eines ruhenden Lötbades ausgeführt. Auf der Oberfläche derartiger Löt­ bäder bilden sich Verunreinigungen, die u. a. auf die Oberflächen­ beschaffenheit der zu lötenden Bauelemente und auf die Flußmit­ telaufbringung auf die Bauelemente zurückgehen. Vor allem aber bildet das Lot an seiner Oberfläche eine Oxidhaut aus. Da diese Verunreinigungen die optische Beschaffenheit der gelöteten Bau­ elemente und deren elektrische Eigenschaften, beispielsweise den Sperrstrom eines Varistors, beeinträchtigen können, müssen sie in vielen Fällen der Anwendung der Tauchlötung aus dem Lötbad entfernt werden.

Bisher wird zur Beseitigung der Verunreinigungen die Lötbad­ oberfläche von Hand mittels eines Spachtels abgezogen. Dieses Verfahren ist schon deshalb nicht völlig zufriedenstellend, da aus wirtschaftlichen Gründen das Lötbad nicht kontinuierlich nach jedem Lötvorgang abgezogen werden kann.

Eine andere Möglichkeit, die Lötbadoberfläche zu säubern, liegt im Einsatz eines mechanisch bewegten Abstreifers. Durch Ausstel­ lung auf der Messe Productronica (München, 7. bis 11.11.1989) ist eine Vorrichtung zur automatisierten Beseitigung von Ober­ flächenverunreinigungen eines Lötbades mittels eines mechanisch bewegten Abstreifers bekannt geworden, die zusätzlich auf dem "Bad im Bad"-Prinzip beruht. Der ausgestellten Vorrichtung liegt die Erkenntnis zugrunde, daß ein zur Säuberung der Löt­ badoberfläche eingesetzter mechanischer Abstreifer durch die Verunreinigungen selbst wiederum verschmutzt wird, seine Fun­ ktion also nur unbefriedigend erfüllen kann und daß der Reini­ gungsvorgang deshalb zweistufig erfolgen muß.

Bei der ausgestellten Vorrichtung wird dieses Problem grundsätz­ lich dadurch gelöst, daß im kastenförmigen Lötbad ein ebenfalls kastenförmiges, inneres Lötbad vorgesehen ist, dessen Oberkan­ ten sich zunächst einige Millimeter unterhalb der Lötbadoberflä­ che des äußeren Lötbades befinden. Zunächst ist ein mit einem mechanischen Wischerblatt arbeitender Abstreifer vorgesehen, der einen Teil der Verunreinigungen durch Abstreifen der Lötbad­ oberfläche aus dem äußeren Lötbad entfernt. Zum Löten der sich oberhalb der Lötbäder befindenden Bauelemente wird anschließend das innere Lötbad nach oben gefahren, wobei dessen nicht verun­ reinigte und nicht oxidierte Oberfläche die noch etwas verun­ reinigte Oberfläche des äußeren Lötbades durchbricht, und die Schlacke bzw. Verunreinigungen an den Rand des äußeren Lötbades drängt. Die bekannte Vorrichtung benötigt für das äußere Löt­ bad, dessen Lötbadoberfläche nur zum Teil genutzt wird, relativ viel Platz und ist nur unter Einsatz einer aufwendigen Mechanik für die Bewegung des inneren Lötbades und des Abstreifers re­ alisierbar.

Der vorliegenden Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren und eine zugehörige Vorrichtung zur automatisier­ ten Beseitigung von Verunreinigungen der Oberfläche eines Löt­ bades zum Tauchlöten elektrischer Bauelemente anzugeben, die weniger aufwendig als die bekannten Verfahren und Vorrichtungen sind.

Diese Aufgabe wird durch ein Verfahren gelöst,

• a) bei dem innerhalb eines automatisierten, taktgesteuerten Fertigungsprozesses ein bis zur Lötbadoberfläche mit flüs­ sigem Lot gefülltes Lötbad aus einer Ruhe- in eine Arbeits­ stellung gefahren wird, in der die zu lötenden Bauelemente in das Lötbad eintauchen,
• b) bei dem anschließend das Lötbad in die Ruhestellung gefahren wird,
• c) bei dem ein als längliche Gasdüse ausgebildeter Abstrei­ fer unmittelbar über der Lötbadoberfläche und diese vollstän­ dig überstreichend in horizontaler Richtung geführt wird,
• d) wobei ein auf die Lötbadoberfläche gerichteter, aus der Gasdüse austretender Gasstrahl die Verunreinigungen von der Lötbadoberfläche abstreift, ohne daß das flüssige Lot vom Abstreifer berührt wird,
• e) und bei dem das Lötbad nach Beseitigung der Verunreinigungen mit dem nächsten Takt des Fertigungsprozesses wieder in die Arbeitsstellung gefahren wird.

Zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens ist entspre­ chend der gestellten Aufgabe eine Vorrichtung vorgesehen,

• a) mit einem vertikal verschiebbaren kastenförmigen Lötbad,
• b) das in eine Arbeitsstellung der Vorrichtung fahrbar ist, in der die zu lötenden Bauelemente im bis zur Lötbadober­ fläche mit flüssigem Lot gefüllten Lötbad eingetaucht sind,
• c) und mit einem Abstreifer, der eine Gasdüse, dessen Längenab­ messung etwa der Längsseite des Lötbades entspricht, und Mittel zur automatisierten Bewegung der Gasdüse in horizon­ taler Richtung umfaßt,
• d) wobei die Gasdüse der nicht in Arbeitsstellung befindlichen Vorrichtung mit auf die Lötbadoberfläche gerichtetem Gas­ strahl von einer zur gegenüberliegenden Längsseite des Löt­ bades verschiebbar ist,
• e) während sich die Gasdüse in Arbeitsstellung der Vorrichtung stationär an einer Längsseite des Lötbades befindet.

Weitere Einzelheiten und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung eines anhand einer schema­ tischen Figur erläuterten Ausführungsbeispieles einer Vorrich­ tung zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens.

Die Figur zeigt ein kastenförmig ausgebildetes Lötbad 1, dessen Lötbadoberfläche 2 von oben frei zugänglich ist. Die für die Tauchlötung vorgesehenen plättchenförmigen Bauelemente 4 sind an einem Trägerstreifen 3 befestigt. An einer Längsseite der Lötbadoberfläche 2 befindet sich eine Gasdüse 5 eines Abstrei­ fers. Die Gasdüse 5 befindet sich unmittelbar über der Lötbad­ oberfläche 2 und kann durch eine Bewegungsmechanik 6 parallel zur Lötbadoberfläche 2 zu deren gegenüberliegender Längsseite verschoben werden.

Der Lötvorgang beginnt bei nicht verunreinigter Lötbadoberflä­ che 2 damit, daß der Trägerstreifen 3 mit einer Horde von Bau­ elementen 4 sich im Zuge des taktgesteuerten Fertigungsprozes­ ses weiterbewegt, wobei die Horde oberhalb des Lötbades 1 zum Stillstand kommt. Darauf folgend wird das Lötbad 1 zusammen mit dem Abstreifer aus der in der Figur gezeigten Ruhestellung so­ weit nach oben gefahren, daß die Bauelemente 4 bis zur gewünsch­ ten Tiefe in das flüssige Lot eintauchen. Der eigentliche Löt­ prozeß dauert üblicherweise nur wenige Sekunden und die gesamte Lötvorrichtung wird anschließend wieder nach unten in die Ruhe­ stellung gefahren. Um Verschmutzungen und eine sich rasch bil­ dende Oxidhaut auf der Lötbadoberfläche 2 zu beseitigen, muß diese vor Beginn des nächsten Taktes durch den auf die Lötbad­ oberfläche 2 gerichteten, aus der Gasdüse 5 austretenden Gas­ strahl gesäubert werden. Aufgrund der berührungslosen Arbeits­ weise des Abstreifers kann dieser immer wieder eingesetzt wer­ den, ohne selbst durch die Verunreinigungen zu verschmutzen. Die in horizontaler Richtung wirkende Bewegungsmechanik 6 ist, verglichen mit der Mechanik, die notwendig ist um ein in einem äußeren Lötbad befindliches inneres Lötbad nach oben zu fahren, erheblich weniger aufwendig. Am zeitsparensten ist es, wenn der Reinigungsvorgang beginnt, sobald das Lötbad 1 aus der Arbeits­ in die Ruhestellung gefahren wird.

Das dem erfindungsgemäßen Verfahren zugrundeliegende "Gasab­ streifer"-Prinzip ermöglicht es außerdem, die Wirkung des be­ rührungslosen Abstreifers den Umständen entsprechend genau zu dosieren. Der Abtransport der sich ansammelnden Verunreinigun­ gen aus dem Lötbad 1 kann durch Wahl der Form und der Anzahl von Öffnungen der Gasdüse 5 und durch Wahl des Winkels α, unter dem der aus der Öffnung 7 austretende Gasstrahl auf die Lötbadoberfläche 2 trifft, auf einfache Weise optimiert werden. Als besonders vorteilhaft hat sich herausgestellt, das als Gas­ strahl auf das heiße Lot auftreffende Gas vorher auf ca. 150°C zu erwärmen. Dies trägt zur Temperaturkonstanz des flüssi­ gen Lotes im Lötbad 1 und damit zur Qualität der gelöteten Bau­ elemente bei. Als geeignete Gase für den Gasstrahl können bei­ spielsweise Luft oder Stickstoff verwendet werden, wobei Stick­ stoff den zusätzlichen Vorteil aufweist, die Neigung zur Bil­ dung einer Oxidhaut auf der Lötbadoberfläche 2 zu vermindern.

Claims (3)

1. Verfahren zur automatisierten Beseitigung von Verunreinigun­ gen der Oberfläche eines Lötbades zum Tauchlöten elektrischer Bauelemente

• a) bei dem innerhalb eines automatisierten, taktgesteuerten Fertigungsprozesses ein bis zur Lötbadoberfläche (2) mit flüssigem Lot gefülltes Lötbad (1) aus einer Ruhe- in eine Arbeitsstellung gefahren wird, in der die zu lötenden Bau­ elemente (4) in das Lötbad (1) eintauchen,
• b) bei dem anschließend das Lötbad (1) in die Ruhestellung ge­ fahren wird,
• c) bei dem ein als längliche Gasdüse (5) ausgebildeter Ab­ streifer unmittelbar über der Lötbadoberfläche (2) und diese vollständig überstreichend in horizontaler Richtung geführt wird,
• d) wobei ein auf die Lötbadoberfläche (2) gerichteter, aus der Gasdüse (5) austretender Gasstrahl die Verunreinigungen von der Lötbadoberfläche (2) abstreift, ohne daß das flüssige Lot vom Abstreifer berührt wird,
• e) und bei dem das Lötbad (1) nach Beseitigung der Verunreini­ gungen mit dem nächsten Takt des Fertigungsprozesses wieder in die Arbeitsstellung gefahren wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, bei dem im Verfahrensschritt d) der als Gasstrahl aus der Gasdüse austretende Stickstoff vor dem Austreten auf ca. 150°C erwärmt wird.

3. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 1,

• a) mit einem vertikal verschiebbaren kastenförmigen Lötbad (1),
• b) das in eine Arbeitsstellung der Vorrichtung fahrbar ist, in der die zu lötenden Bauelemente (4) im bis zur Lötbad­ oberfläche (2) mit flüssigem Lot gefüllten Lötbad (1) ein­ getaucht sind,
• c) und mit einem Abstreifer, der eine Gasdüse (5), deren Län­ genabmessung etwa der Längsseite des Lötbades (1) entspricht, und Mittel (6) zur automatisierten Bewegung der Gasdüse (5) in horizontaler Richtung umfaßt,
• d) wobei die Gasdüse (5) der nicht in Arbeitsstellung befindli­ chen Vorrichtung mit auf die Lötbadoberfläche (2) gerichte­ tem Gasstrahl von der einen zur gegenüberliegenden Längssei­ te des Lötbades (1) verschiebbar ist,
• e) während sich die Gasdüse (5) in Arbeitsstellung der Vor­ richtung stationär an einer Längsseite des Lötbades (1) befindet.