DE4126597A1 - Verfahren und vorrichtung zur waermebehandlung von werkstuecken mit elektrischen und elektronischen bauteilen - Google Patents
Verfahren und vorrichtung zur waermebehandlung von werkstuecken mit elektrischen und elektronischen bauteilenInfo
- Publication number
- DE4126597A1 DE4126597A1 DE4126597A DE4126597A DE4126597A1 DE 4126597 A1 DE4126597 A1 DE 4126597A1 DE 4126597 A DE4126597 A DE 4126597A DE 4126597 A DE4126597 A DE 4126597A DE 4126597 A1 DE4126597 A1 DE 4126597A1
- Authority
- DE
- Germany
- Prior art keywords
- heating
- workpieces
- cooling
- workpiece
- zone
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Withdrawn
Links
Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H05—ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- H05K—PRINTED CIRCUITS; CASINGS OR CONSTRUCTIONAL DETAILS OF ELECTRIC APPARATUS; MANUFACTURE OF ASSEMBLAGES OF ELECTRICAL COMPONENTS
- H05K3/00—Apparatus or processes for manufacturing printed circuits
- H05K3/30—Assembling printed circuits with electric components, e.g. with resistor
- H05K3/32—Assembling printed circuits with electric components, e.g. with resistor electrically connecting electric components or wires to printed circuits
- H05K3/34—Assembling printed circuits with electric components, e.g. with resistor electrically connecting electric components or wires to printed circuits by soldering
- H05K3/3494—Heating methods for reflowing of solder
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- B23K—SOLDERING OR UNSOLDERING; WELDING; CLADDING OR PLATING BY SOLDERING OR WELDING; CUTTING BY APPLYING HEAT LOCALLY, e.g. FLAME CUTTING; WORKING BY LASER BEAM
- B23K1/00—Soldering, e.g. brazing, or unsoldering
- B23K1/008—Soldering within a furnace
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F27—FURNACES; KILNS; OVENS; RETORTS
- F27B—FURNACES, KILNS, OVENS, OR RETORTS IN GENERAL; OPEN SINTERING OR LIKE APPARATUS
- F27B9/00—Furnaces through which the charge is moved mechanically, e.g. of tunnel type; Similar furnaces in which the charge moves by gravity
- F27B9/30—Details, accessories, or equipment peculiar to furnaces of these types
- F27B9/3077—Arrangements for treating electronic components, e.g. semiconductors
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F27—FURNACES; KILNS; OVENS; RETORTS
- F27B—FURNACES, KILNS, OVENS, OR RETORTS IN GENERAL; OPEN SINTERING OR LIKE APPARATUS
- F27B9/00—Furnaces through which the charge is moved mechanically, e.g. of tunnel type; Similar furnaces in which the charge moves by gravity
- F27B9/30—Details, accessories, or equipment peculiar to furnaces of these types
- F27B9/40—Arrangements of controlling or monitoring devices
-
- G—PHYSICS
- G05—CONTROLLING; REGULATING
- G05D—SYSTEMS FOR CONTROLLING OR REGULATING NON-ELECTRIC VARIABLES
- G05D23/00—Control of temperature
- G05D23/19—Control of temperature characterised by the use of electric means
- G05D23/1927—Control of temperature characterised by the use of electric means using a plurality of sensors
- G05D23/193—Control of temperature characterised by the use of electric means using a plurality of sensors sensing the temperaure in different places in thermal relationship with one or more spaces
- G05D23/1932—Control of temperature characterised by the use of electric means using a plurality of sensors sensing the temperaure in different places in thermal relationship with one or more spaces to control the temperature of a plurality of spaces
- G05D23/1934—Control of temperature characterised by the use of electric means using a plurality of sensors sensing the temperaure in different places in thermal relationship with one or more spaces to control the temperature of a plurality of spaces each space being provided with one sensor acting on one or more control means
-
- G—PHYSICS
- G05—CONTROLLING; REGULATING
- G05D—SYSTEMS FOR CONTROLLING OR REGULATING NON-ELECTRIC VARIABLES
- G05D23/00—Control of temperature
- G05D23/19—Control of temperature characterised by the use of electric means
- G05D23/20—Control of temperature characterised by the use of electric means with sensing elements having variation of electric or magnetic properties with change of temperature
-
- H—ELECTRICITY
- H05—ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- H05K—PRINTED CIRCUITS; CASINGS OR CONSTRUCTIONAL DETAILS OF ELECTRIC APPARATUS; MANUFACTURE OF ASSEMBLAGES OF ELECTRICAL COMPONENTS
- H05K2203/00—Indexing scheme relating to apparatus or processes for manufacturing printed circuits covered by H05K3/00
- H05K2203/11—Treatments characterised by their effect, e.g. heating, cooling, roughening
- H05K2203/111—Preheating, e.g. before soldering
-
- H—ELECTRICITY
- H05—ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- H05K—PRINTED CIRCUITS; CASINGS OR CONSTRUCTIONAL DETAILS OF ELECTRIC APPARATUS; MANUFACTURE OF ASSEMBLAGES OF ELECTRICAL COMPONENTS
- H05K2203/00—Indexing scheme relating to apparatus or processes for manufacturing printed circuits covered by H05K3/00
- H05K2203/16—Inspection; Monitoring; Aligning
- H05K2203/163—Monitoring a manufacturing process
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Automation & Control Theory (AREA)
- General Engineering & Computer Science (AREA)
- Manufacturing & Machinery (AREA)
- Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
- Remote Sensing (AREA)
- Tunnel Furnaces (AREA)
Description
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Wärmebehandlung von Werkstücken,
die mit elektrischen und elektronischen Bauteilen bestückt sind und/oder
die Bereiche unterschiedlicher Wärmekapazität aufweisen, die mittels ei
ner Transporteinheit durch mit Heizelementen versehene Heiz-Zonen eines
Durchlaufofens geführt werden, wobei die Werkstücke vor Erreichen der
ersten Heiz-Zone eine Erkennungs-Vorrichtung für die Werkstücke zur Vor
gabe von Steuersignal-Werten für die Wärmebehandlung durchlaufen.
Weiterhin betrifft die Erfindung einen Durchlaufofen zur Wärmebehandlung
von Werkstücken, die mit elektrischen und elektronischen Bauteilen be
stückt und/oder die Bereiche unterschiedlicher Wärmekapazität aufweisen,
mit einer über einen Antrieb angetriebenen Transporteinheit, die Auflagen
für die Werkstücke aufweist und entlang deren Transportebene oberhalb
und/oder unterhalb Heizelemente und/oder Kühlelemente angeordnet sind,
die die Transportstrecke in mehrere Zonen unterteilen, und mit einer Er
kennungs-Vorrichtung für die Werkstücke, der eine Steuereinheit für die
Ansteuerung von Stellgliedern der Heiz- und/oder Kühlelemente nachgeschal
tet ist, wobei die Erkennungs-Vorrichtung, in Richtung des Transportes
der Werkstücke gesehen, vor der ersten Zone angeordnet ist.
Aus der DE-OS 38 06 753 ist ein Durchlaufofen zur Wärmebehandlung von
Werkstücken mit elektrischen bzw. elektronischen Bauelementen bekannt,
welcher als Werkstück-Auflage ein umlaufendes Transportband enthält, auf
dem die Werkstücke nacheinander eine Werkstück-Erkennungsvorrichtung,
Ultraviolett-Strahlen, Heizvorrichtungen sowie den Heizvorrichtungen zu
geordnete Meßstationen durchlaufen, wobei zumindest vor der letzten
Heiz-Zone, die die Lötstation bildet, ein Temperatursensor angeordnet
ist, aufgrund dessen Meßwerte einer nachfolgenden Gasströmungsvorrich
tung in Form einer Heißluft-Düse und die Strahlungsintensität in der Löt
station eingestellt werden. Die Gasströmungsvorrichtung kann zur geziel
ten Wärmebehandlung einzelner Werkstück-Abschnitte eingesetzt werden. Die
Heizvorrichtungen sind als Infrarot-Strahler ausgebildet. In einer weite
ren Ausführungsform sind sämtlichen Heiz-Stationen Temperatursensoren
zugeordnet, welche mit Hilfe von Reglern einen Temperatur-Soll- Istwert
vergleich ermöglichen, wobei die Sollwerte mit Hilfe eines von der Werk
stück-Erkennungsvorrichtung ermittelten Temperaturprofils vorgegeben wer
den. Als problematisch erweist sich bei dieser Vorrichtung die Wärmebe
handlung von einzelnen Bauelementen unterschiedlicher Größe bzw. unter
schiedlicher Wärmekapazität bzw. unterschiedlichen Reflexionsverhaltens,
da nur eine abschnittsweise Wärmebehandlung aufgrund der erfaßten Daten
vorgesehen ist.
Aus der DE-OS 39 16 181 ist ein weiterer Durchlaufofen zum Wärmebehandeln
von Werkstücken mit einer Fördereinrichtung bekannt, wobei die Werkstücke
in einer Heiz-Zone bis auf eine Höchsttemperatur erwärmt und anschließend
abgekühlt werden; in der Heiz-Zone des Ofens sind Sensoren zur Messung
der Werkstücktemperatur vorgesehen, welche eine Regelvorrichtung zur Ein
stellung der Durchlaufgeschwindigkeit der Fördervorrichtung und/oder der
Heizleistung der Heizung ansteuern. Eine Werkstückerkennung vor Eintritt
in den Durchlaufofen ist nicht vorgesehen.
Weiterhin ist aus der DE-PS 37 38 136 ein Durchlaufofen zum Anlöten von
elektronischen Bauteilen auf Leiterplatten mit einem Transportband be
kannt, das Auflage-Elemente für die Leiterplatten aufweist; oberhalb
und/oder unterhalb der Bandlaufebene des Transportbandes sind Infra
rot-Strahler mit Abstand angeordnet, die wenigstens eine Aufheizzone und
in Bandlaufrichtung gesehen eine Lötzone bilden, wobei zwischen Aufheiz
zone und Lötzone eine Kühlzone angeordnet ist, in der eine Zwangskühlung
mittels eines gasförmigen Kühlmediums erfolgt, um die Temperatur zwischen
großen und kleinen anzulötenden Bauteilen anzunähern; dies wird auch als
Optimierung des Temperaturprofils bezeichnet.
Als problematisch erweist sich nach dem Stand der Technik, daß praktisch
kaum eine Möglichkeit besteht, bei Werkstücken mit Bauteilen unter
schiedlicher Wärmeabsorptions-, Wärmeleit- und Wärmekapazitätskoeffi
zienten Rücksicht auf deren unterschiedliche zeitabhängige Erwärmung zu
nehmen.
Die Erfindung stellt sich die Aufgabe, Werkstücke mit verschiedenartigen
Bestückungen von elektrischen und elektronischen Bauteilen und/oder mit
Bereichen unterschiedlicher Wärmekapazität für die Steuerung eines Durch
laufofens als Parameter bestimmende Komponenten zu erfassen und von die
ser als Konstante geschaffenen Ausgangssituation die weitere Prozeßfüh
rung im Durchlaufofen rechnerisch darzustellen und entsprechend durchzu
führen. Weiterhin soll eine Möglichkeit geschaffen werden, durch Auswer
tung von Lötvorgängen eine Optimierung der Temperaturprofile auf den Lei
terplatten vorzunehmen und daraus Parameter für die Prozeßführung abzu
leiten und zu erfassen.
Die Aufgabe wird verfahrensgemäß durch die kennzeichnenden Merkmale des
Anspruchs 1 gelöst.
Darüber hinaus ist es möglich, die während der Konditionierung zwecks Tem
perierung zugeführte Energiemenge zu erfassen und als zusätzlichen Steu
ersignalwert weiterzuverarbeiten.
Als vorteilhaft erweist sich dabei, daß die Verfahrensführung unter die
sen Voraussetzungen in eine mathematisch definierbare Form gebracht wird,
wobei im Hinblick auf die Qualitätssicherung sämtliche Extremsituationen
und auch sich gegenseitig aufhebende Voraussetzungen bereits von der
Werkstückkonzeption her vor Prozeßbeginn zu erfassen und zu analysieren
sind; aufgrund dieser mathematischen Voraussetzungen braucht die weitere
Verfahrensführung nicht mehr in eine meßtechnische Wechselbeziehung zum
Werkstück gebracht zu werden, so daß zusätzliche Zwischenmessungen ent
fallen können. Das Verfahren ermöglicht es weiterhin, bereits konstrukti
ve Mängel, die dem Fertigungsprozeß entgegenstehen, von vornherein mit
mathematischer Gesetzmäßigkeit aufzulösen. Dabei ergibt sich in einer
Weiterführung des Verfahrens die Möglichkeit, mit Expertensystemen zu
kommunizieren. Ein wesentlicher Vorteil ist darin zu sehen, daß in einem
simultan geführten Verfahrensschritt eine selektive Auflösung der Werk
stücksituation herbeigeführt wird. Es ist somit möglich, bei einer Unter
analyse der integralen Abfrage die differenzierten Zustände auf dem Werk
stück zu ermitteln.
Die Schaffung einer konstanten Ausgangssituation ermöglicht es, in der
Konstruktionsphase eines zu bearbeitenden Werkstückes die Qualität der
Fertigung von vornherein analytisch zu erfassen.
In einer bevorzugten Ausgestaltung des Verfahrens werden aus den Steuer
signalwerten Sollwerte für den einzelnen Heiz- und Kühlzonen zugeordnete
Regler abgeleitet, wobei diese Sollwerte im jeweiligen Regler mit in den
zugehörigen Heiz- und Kühlzonen erfaßten Temperatur-Istwerten verglichen
werden; bei Regelabweichung werden Stellsignale zur Betätigung der hei
zenden und kühlenden Elemente in den Heiz- und Kühlzonen erzeugt.
Dabei ist das Werkstück in den Regelkreis als parameterbestimmende Kompo
nente eingebunden. Die Abfrage der Temperatur erfolgt dabei berührungs
los, zum Beispiel durch eine Infrarot-Meßsonde.
Aufgrund der klar definierten Voraussetzungen des Werkstückes spielen für
die weitere Verfahrensführung die üblichen prozeßbeeinflussenden Größen,
wie Umgebungstemperatur der Anlage, Werkstücktemperatur und übrige Stör
größen, wie z. B. Spannungsschwankungen in der Stromversorgung, praktisch
keine Rolle mehr.
Die Aufgabe wird vorrichtungsgemäß durch die kennzeichnenden Merkmale des
Anspruchs 10 gelöst.
Als vorteilhaft erweist sich dabei, daß auf dem Werkstück eine Kombina
tion großvolumiger, hochintegrierter Bauelemente mit kleinen Bauteilen
bei konstanter Prozeßführung möglich ist. Durch die in der Auswerteein
heit der Konditionierungs-Vorrichtung einmal ermittelte Ausgangssituation
eines vorgegebenen Werkstücks und die damit verbundene Optimierung des
Prozeßverlaufs kann für die weitere Prozeßführung rechnerisch die Charak
teristik vorher eindeutig festgelegt werden, wobei hierzu auf bereits
erprobte optimierte Verfahrensparameter zurückgegriffen wird; zur Sicher
stellung der Fertigungsqualität können darüber hinaus die Werkstücke auf
Testgeräten elektrischen Funktionstests und mechanischen Prüfungen unter
worfen werden, um die elektrischen und mechanischen Verbindungen zu über
prüfen; vorteilhafterweise können darüber hinaus durch thermische Behand
lung künstliche Alterungsprozesse der Bauteile während der Testphase be
wirkt werden, woraus sich eine erhöhte Zuverlässigkeit der überprüften
Werkstücke ergibt.
In einer bevorzugten Ausführungsform wird die in der Auswerteeinheit der
Konditionierungs-Vorrichtung ermittelte Konfiguration der Bauteile auf
dem Werkstück ermittelt und einer Recheneinheit zugeführt, welche die
Werte der ermittelten Konfiguration decodiert und - sofern das Werkstück
In seiner Bauteil-Konfiguration bereits erfaßt worden ist - aus einer
Speichereinheit für die vorgefundene Bauteilkonfiguration Steuersignale
abruft, aus denen Sollwert-Vorgaben für Regler in den Heiz- bzw. Kühlzo
nen abgeleitet werden, wobei den Reglern diese Sollwerte zwecks Vergleich
mit einem in der Heiz- bzw. Kühlzone gemessenen Temperatur-Istwert zuge
führt werden. Bei Regelabweichung wird ein Stellsignal für die jeweiligen
Heiz- bzw. Kühlelemente in den Zonen abgegeben, gegebenenfalls wird ein
zusätzliches Stellsignal an den Antrieb zur Änderung der Geschwindigkeit
der Transporteinheit weitergeleitet. Die Regelung hat den Vorteil, daß
der Einfluß von Störgrößen aus Umgebung, Stromversorgung oder aus der
Alterung von Heiz- bzw. Kühlelementen selbsttätig ausgeglichen wird und
die auf das Werkstück einwirkenden Prozeßgrößen somit konstant gehalten
werden, wobei die zugehörigen Sollwerte - wie bereits erläutert - aus
Steuersignalwerten der Auswerte-Einheit der Konditionierungs-Vorrichtung
gebildet werden.
In einer weiteren bevorzugen Ausführungsform ist es möglich, die Auswer
teeinheit der Konditionierungs-Vorrichtung über eine weitere Signallei
tung mit dem Eingang eines Stellgliedes zur Steuerung des Antriebes der
Transporteinheit zu verbinden. Eine solche Ausführungsform hat den Vor
teil, daß neben der Intensität der Wärmebehandlung durch die Heiz- bzw.
Kühlelemente in den einzelnen Zonen auch die Dauer der Wärmebehandlung
optimiert werden kann.
Weiterhin ist es möglich, die Konditionierungs-Vorrichtung mit einer
elektronischen Kamera oder thermographischen Aufnahmevorrichtung zu ver
sehen. Als vorteilhaft erweist sich dabei die Möglichkeit, daß sowohl
eine Mustererkennung der Werkstücke, als auch eine Entschlüsselung co
dierter Angaben auf den Werkstücken möglich ist. Darüber hinaus ist der
Einsatz eines Temperatur-Sensors oder von Temperatur-Sensoren in der Er
kennungsvorrichtung möglich, die die thermischen Eingangsparameter als
Basis für die anschließende Behandlung ermitteln.
Die zur Konditionierungs-Vorrichtung gehörende Auswerteeinheit ist mit
einem elektronischen Rechner verbunden, der einen Komparator zum Ver
gleich von aufgenommenen Signalwerten mit vorgegebenen Signalwerten ent
hält, wobei ein erster Eingang des Komparators mit der Auswerteeinheit
und ein zweiter Eingang mit einem elektronischen Arbeitsspeicher verbun
den ist, aus dem alle vorkommenden Erscheinungsformen des Werkstücks
zwecks Vergleich abrufbar sind.
Als vorteilhaft erweist sich, daß mittels optischer oder thermographi
scher Mustererkennung bzw. Entschlüsselung optisch codierter Angaben eine
direkte Zuordnung zu vorgegebenen Steuer-Signalwerten im Arbeitsspeicher
zu vorgegebenen Prozeßablauf-Programmen möglich ist, sofern Werkstück
oder Bauteile bereits erfaßt sind. Falls es sich um neue Bauteile oder um
eine neue Bauteil-Konfiguration auf dem Werkstück handelt, erfolgt eine
Erfassung der Ausgangssituation sowie eine nachfolgende Optimierung des
Prozeßverlaufs, welche rechnerisch festgelegt und gespeichert wird. Bau
teil-Konfigurationen, die grundsätzlich Schwierigkeiten bereiten, werden
mit Hilfe von Testgeräten zur Ermittlung unzureichender Verlötungen bzw.
überhitzter Bauteile in mehreren Probeläufen optimiert.
Als vorteilhaft erweist sich insbesondere die Möglichkeit, durch Koppe
lung der Auswerteeinheit mit einer CAD-Anlage gegebenenfalls Korrekturen
der Konfiguration der Bauteile auf dem Werkstück so vorzunehmen, daß ein
optimaler Prozeßverlauf erzielt wird.
Weiterhin ist es möglich, der Konditionierungsstation eine zusätzliche
Temperierstation, wie z. B. eine Vorwärmstation oder Abkühlstation, vor
zuschalten.
Die Sensoren sind in einer bevorzugten Ausführungsform der Auswerteein
heit über die gesamte Breite des Bandes verteilt angeordnet; In einer
weiteren vorteilhaften Ausführungsform werden die Sensoren der Auswerte
einheit über die Breite und Länge des Transportbandes so verteilt, daß
ein Sensorfeld gebildet wird, dessen Fläche der Grundfläche des größten
zu behandelnden Werkstückes entspricht. Entsprechend können auch die für
die Regelung erforderlichen Temperatur-Istwert-Sensoren in den Heiz- und
Kühlzonen über die gesamte Breite des Transportbandes verteilt angeordnet
sein, so daß eine rastermäßige Temperatur-Istwert-Erfassung der einzelnen
Bauteile auf dem Werkstück möglich ist. Als vorteilhaft erweist sich
hierbei die Möglichkeit, kritische Punkte, an denen zu hohe bzw. zu nie
drige Temperaturen auftreten, rasch ausfindig zu machen und gegebenen
falls eine Korrektur der Steuersignal-Werte bzw. der Sollwert-Einstellung
durchzuführen bzw. eine Überarbeitung der Werkstück-Konfiguration in der
CAD-Anlage vorzunehmen.
Im folgenden ist der Gegenstand anhand der Fig. 1 und 2 näher erläu
tert:
Fig. 1 zeigt im Längsschnitt schematisch einen Durchlaufofen mit Kon
ditionierstation und darin enthaltener Auswerteeinheit, bei dem
ermittelte Steuersignal-Werte über Signal-Verstärker in Stell
signale umgewandelt werden;
Fig. 2 zeigt im Längsschnitt schematisch einen Durchlaufofen, bei dem
die Steuersignal-Werte in Sollwerte für den Heiz- bzw. Kühlele
menten zugeordnete Regler umgewandelt werden.
Gemäß Fig. 1 enthält der Durchlaufofen 1 eine Konditionierungs-Vorrich
tung mit nachgeschalteter Auswerteeinheit 2 für die auf einem Transport
band 3 zugeführten Werkstücke 4. Die Konditionierungs-Vorrichtung 2 weist
eine gegenüber der Umgebung weitgehend thermisch Isoliertes Gehäuse 54
auf, welches mit einer Eintritts- und einer Austrittsöffnung für die auf
dem Transportband 3 befindlichen Werkstücke 4 versehen ist. Im Inneren
des Gehäuses 54 der Konditionierungs-Vorrichtung 2 befinden
sich Heizelemente 57, welche über einen Regler 56 steuerbar sind, wobei
der Sollwert W für den Regler 56 aus einer Recheneinheit 17 zugeführt
wird. Der Sollwert W wird am Eingang des Reglers 56 mit dem von einem
Sensor oder Sensoren 16 Im Gehäuse 54 erfaßten Istwert-Signal X vergli
chen und bei Regelabweichung wird vom Regler 56 ein Stellsignal Y abgege
ben, das auf Heizelement 57 einwirkt. Als Sensoren werden Temperatur-Sen
soren eingesetzt, es ist jedoch auch möglich, optische Abtast-Sensoren
bzw. Sensoren auf thermographischer Basis oder IR-Sensoren einzusetzen.
Dabei ist es möglich, gemäß der gestrichelt dargestellten Signalleitung
58 ein der Energiezufuhr in die Konditionierungs-Vorrichtung entsprechen
des Signal in Y′ an den Rechner 17 weiterzuleiten, woraus sich im Zusam
menspiel mit dem Sensor bzw. den Sensoren 16 und einem über Signalleitung
59 übermittelten Signal X für das jeweilige Werkstück charakteristische
Merkmale ermitteln lassen. In Durchlaufrichtung des Transportbandes 3
gesehen schließen sich an die Konditionierungs-Vorrichtung mit ihrer Aus
werteeinheit abwechselnd eine Heiz-Zone 5, Kühlzone 6, Heiz-Zone 7, Kühl
zone 8, Heiz-Zone 9 und eine Kühlzone 10 an. Die äußere Wand des Durch
laufofens ist mit einer thermisch isolierenden Ummantelung versehen, wo
bei gegebenenfalls auch die einzelnen Kühl- und Heiz-Zonen bis auf die
Profilhöhe für Transportband und Werkstücke ebenfalls gegeneinander ther
misch isoliert sein können. Das Transportband wird mit Hilfe von zwei
Umlenkrollen 12, 13 durch den Ofen geführt, wobei eine der beiden Umlenk
rollen an einen Antriebsmotor 14 gekoppelt ist.
Die Sensoren 16 der der Auswerteeinheit der Konditionierungs-Vorrich
tung 2 tasten die Bauteil-Konfiguration des jeweiligen Werkstücks 4 ab
und übermitteln die Abtastsignale einer Recheneinheit 17 zwecks Decodie
rung. Aus den decodierten Abtastsignalen werden in der Recheneinheit Zif
fern zur Adressenabfrage eines Arbeitsspeichers 18 errechnet, aus dem den
jeweiligen Adressen zugeordnete Speicherinhalte abgerufen werden, welche
von der Recheneinheit 17 über Leitungen 15 als Steuersignal-Werte an Si
gnal-Verstärker 19, 20, 21, 22, 23, 24 weitergeleitet werden; die Signal-
Verstärker erzeugen Stellsignale zwecks Ansteuerung von Heizelemen
ten 26, 28, 30 und Kühlelementen 27, 29, 31. Weiterhin wird dem Steuere
lement 25 ein Steuersignal-Wert aus der Recheneinheit 17 zugeführt, wel
cher in diesem Verstärker zu einem Stellsignal für die Drehzahl des An
triebsmotors 14 und damit für die Umlaufgeschwindigkeit des Transportban
des 3 umgewandelt wird.
Um eine direkte Speicherung neuer Bauteil-Konfigurationen auf Werkstücken
zu ermöglichen, ist der Recheneinheit 17 eine CAD-Station 32 vorgeschal
tet. Mittels der CAD-Station 32 ist es sowohl möglich, Probeläufe neuer
Werkstück-Konfigurationen nach Behandlung im Durchlaufofen rasch und zu
verlässig durch Abänderung der Bauteilkonfiguration auf dem Werkstück zu
optimieren als auch erfaßte Werkstück-Konfigurationen zwecks Steuersi
gnal-Bildung abzurufen.
Gemäß Fig. 2 ist es weiterhin möglich, die aus Fig. 1 bekannte Vorrich
tung anstelle von Signal-Verstärkern mit Reglern auszustatten, wobei den
jeweiligen Heiz- und Kühlzonen eigene Regler mit jeweils einem Tempera
tur-Istwert-Aufnehmer zugeordnet sind. Die von der Recheneinheit 17 er
zeugten Steuer-Signalwerte werden über Leitungen 15 als Sollwerte den
Reglern 34, 36, 38 für die Heizelemente 26, 28, 30 und den Re
glern 35, 37, 39 für die Kühlelemente 27, 29, 31 zugeleitet. Den einzel
nen Heiz-Zonen 5, 7, 9 und Kühlzonen 6, 8, 10 sind Temperatursenso
ren 48, 50, 52 und 49, 51 und 53 zugeordnet. Die Sensoren sind entspre
chend den Sensoren 16 der Auswerte-Einheit gemäß Fig. 1 über die Breite
des Bandes verteilt angeordnet, so daß die Temperatur-Istwerte über die
volle Breite und aufgrund des stetigen Bandtransportes über die volle
Länge des jeweiligen Werkstückes erfaßt werden können. Bei Differenzen
zwischen Istwert und Sollwert wird vom jeweiligen Regler 34 bis 39 ein
Stellsignal Y1, Y3, Y5 erzeugt, das den jeweiligen Heizelemen
ten 26, 28, 30 zugeführt bzw. werden Stellsignale Y2, Y4, Y6 erzeugt, die
den jeweiligen Kühlelementen 27, 29, 31 zugeführt werden. Beim Einsatz
von Analog-Reglern ist am Ausgang der Recheneinheit 17 ein zwecks besse
rer Übersicht nicht dargestellter D/A-Wander bzw. Interpolator vorgeseh
en, welcher aus den gespeicherten digitalen Steuersignal-Werten analoge
Steuersignalwerte als Sollwerte erzeugt.
Es ist weiterhin möglich, die von der Recheneinheit vorgenommene Steue
rung des Bandtransportes ebenfalls mit einer Regeleinrichtung zu verseh
en, wobei dann anstelle des Signal-Verstärkers 25 gemäß nach Fig. 1 ein
Regler 25′ tritt dem als Istwert die beispielsweise über einen Tachogene
rator ermittelte Geschwindigkeit des Antriebsmotor 14 über Leitung 61
zugeführt wird. Es ist auch möglich, als Istwert die Umlauf-Geschwindig
keit des Transportbandes 3 zu ermitteln.
Zur Ermittlung der einzelnen thermischen Werte verschiedenartiger Bautei
le bei neuen Werkstück-Konfigurationen ist es weiterhin möglich, eine
Temperaturänderung mit anschließendem Temperaturausgleich in der Auswer
teeinheit der Konditionierungs-Vorrichtung durchzuführen und zu erfassen,
um die Wärmekennwerte der einzelnen Bauteile und die Bauteil-Konfigura
tion auf dem Werkstück zwecks Optimierung des Wärmebehandlungsprozesses
zu ermitteln. Auch hier ist es möglich, eine Optimierung der Bauteil-Kon
figuration auf dem Werkstück mit Hilfe der CAD-Station 32 vorzunehmen.
Claims (16)
1. Verfahren zur Wärmebehandlung von Werkstücken, die mit elektrischen
und elektronischen Bauteilen bestückt sind und/oder die Bereiche un
terschiedlicher Wärmekapazität aufweisen, die mittels einer Trans
porteinheit durch mit Heizelementen versehene Heiz-Zonen eines Durch
laufofens geführt werden, wobei die Werkstücke vor Erreichen der er
sten Heiz-Zone eine Erkennungs-Vorrichtung für die Werkstücke zur
Vorgabe von Steuersignal-Werten für die Wärmebehandlung durchlaufen,
dadurch gekennzeichnet, daß die Werkstücke vor Einlaufen in die erste
Heizzone einer Konditionierung unterworfen werden, bei der die Werk
stücke zumindest temperiert werden, daß für die Steuerung der
Heiz- und/oder Kühl-Zonen von der Verteilung der Bauteile oder der
Bereiche auf dem Werkstück abhängige Steuersignal-Werte gebildet
werden, die in Stellsignale zur Betätigung von heizenden und/oder
kühlenden Elementen in den Heiz- und/oder Kühl-Zonen umgesetzt werden.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die bei der
Konditionierung zwecks Temperierung zugeführte Energiemenge erfaßt
und als zusätzlicher Steuersignal-Wert ausgegeben wird.
3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß aus den
Steuersignal-Werten Sollwerte für die Regelung der Elemente der
Heiz- und Kühl-Zonen abgeleitet werden, welche mit in den jeweiligen
Heiz- und Kühlzonen erfaßten Temperatur-Istwerten verglichen werden,
und daß bei Regelabweichung Stellsignale zur Nachführung der Heiz- und/oder
Kühlleistung in den Heiz- und Kühlzonen erzeugt werden.
4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet,
daß in Abhängigkeit von der Verteilung der Bauteile oder der Bereiche
auf dem Werkstück ein zusätzlicher Steuersignal-Wert zur Einstellung
der Geschwindigkeit der Transporteinheit festgelegt wird.
5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet,
daß die Verteilung der Bauteile und/oder der Bereiche auf dem Werk
stück berührungslos erfaßt wird.
6. Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die berüh
rungslose Erfassung durch Eingabe von Kenndaten des Werkstückes aus
gespeicherten Konstruktionsdaten erfolgt.
7. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet,
daß die Temperatur der Werkstücke vor dem Einlaufen in die erste
Heiz-Zone gemessen wird und aus der Messung wenigstens ein zusätzl
icher Steuersignal-Wert für die Wärmebehandlung der Werkstücke abge
leitet wird.
8. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet,
daß den Steuersignal-Werten Kenndaten des Werkstückes zugeordnet wer
den und die zugeordneten Werte unter zugreifbaren Speicheradressen
als Speicherinhalte abrufbar abgelegt werden.
9. Verfahren nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß vor der Wärme
behandlung eines Werkstückes aufgrund dessen Kenndaten die Speicher
adressen abgefragt und aus den zugehörigen Speicherinhalten geeignete
Signal-Werte abgerufen werden.
10. Vorrichtung mit einem Durchlaufofen zur Wärmebehandlung von Werk
stücken, die mit elektrischen und elektronischen Bauteilen bestückt
sind und/oder die Bereiche unterschiedlicher Wärmekapazität
aufweisen, mit einer über einen Antrieb angetriebenen
Transporteinheit, die Auflagen für die Werkstücke aufweist und
entlang deren Transportebene oberhalb und/oder unterhalb Heizelemente
und/oder Kühlelemente angeordnet sind, die die Transportstrecke in
mehrere Zonen unterteilen, und mit einer Erkennungs-Vorrichtung für
die Werkstücke, der eine Steuereinheit für die Ansteuerung von
Stellgliedern der Heiz- und/oder Kühlelemente nachgeschaltet ist,
wobei die Erkennungs-Vorrichtung in Richtung des Transportes der
Werkstücke gesehen, vor der ersten Zone angeordnet ist, dadurch
gekennzeichnet, daß vor der ersten Zone, eine
Konditionierungs-Vorrichtung (2) zur Temperierung der Werkstücke (4)
angeordnet ist, daß der Konditionierungs-Vorrichtung (2) eine Auswer
te-Einheit nachgeschaltet ist, von der zu den Elementen jeder Zone
jeweils eine Signal-Leitung (15) führt, die mit den Eingängen von
Stellgliedern jeder Zone (5, 6, 7, 8, 9, 10) verbunden sind, deren
Ausgänge mit Eingängen der Heiz- und/oder Kühlelemente verbunden sind.
11. Vorrichtung nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß die von der
Auswerte-Einheit der Konditionierungsvorrichtung ausgehenden Si
gnal-Leitungen (15) mit Sollwert-Eingängen von, den jeweiligen Zonen
zugeordneten, Reglern (34, 35, 36, 37, 38, 39) verbunden sind, deren
Istwert-Eingänge mit in den Zonen (5, 6, 7, 8, 9, 10) angeordneten
Temperatur-Sensoren (48, 49, 50, 51, 52, 53) verbunden sind, wobei
die Regler-Ausgänge über Stell-Signal-Leitungen mit den Eingängen der
Stellglieder der Zonen verbunden sind.
12. Vorrichtung nach Anspruch 10 oder 11, dadurch gekennzeichnet, daß die
Auswerte-Einheit über eine weitere Signal-Leitung (15) mit dem Ein
gang eines Stellgliedes (25) oder Reglers (25′) zur Steuerung des
Antriebsmotors (14) der Transporteinheit (3) verbunden ist.
13. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 10 bis 12, dadurch gekennzeich
net, daß die Erkennungs-Vorrichtung der Konditionierungs-Vorrichtung
(2) wenigstens eine Kamera auf optischer oder thermographischer Basis
umfaßt.
14. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 10 bis 13, dadurch gekennzeich
net, daß die Auswerteeinheit der Konditionierungs-Vorrichtung (2)
wenigstens einen Temperatur-Sensor (16) aufweist.
15. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 10 bis 14, dadurch gekennzeich
net, daß die Auswerte-Einheit der Konditionierungs-Vorrichtung (2)
einen elektronischen Rechner (17) mit einem Komparator aufweist, der
zum Vergleich von aufgenommenen Signal-Werten mit vorgegebenen Si
gnal-Werten über einen ersten Eingang mit Auswerteeinheit der Kondi
tionierungs-Vorrichtung (2) und über einen zweiten Eingang mit einem
elektronischen Arbeitsspeicher (18) verbunden ist.
16. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 10 bis 15 dadurch gekennzeich
net, daß die Konditionierungs-Vorrichtung (2) ein gegenüber der Umge
bung weitgehend atmosphärisch abgeschlossenes Gehäuse (54) aufweist,
das zur Durchführung der Werkstücke eine Eingangs- und eine Ausgangs
schleuse enthält.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE4126597A DE4126597A1 (de) | 1991-08-10 | 1991-08-10 | Verfahren und vorrichtung zur waermebehandlung von werkstuecken mit elektrischen und elektronischen bauteilen |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE4126597A DE4126597A1 (de) | 1991-08-10 | 1991-08-10 | Verfahren und vorrichtung zur waermebehandlung von werkstuecken mit elektrischen und elektronischen bauteilen |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
DE4126597A1 true DE4126597A1 (de) | 1993-02-11 |
Family
ID=6438128
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
DE4126597A Withdrawn DE4126597A1 (de) | 1991-08-10 | 1991-08-10 | Verfahren und vorrichtung zur waermebehandlung von werkstuecken mit elektrischen und elektronischen bauteilen |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
DE (1) | DE4126597A1 (de) |
Cited By (6)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
WO1996000136A1 (de) * | 1994-06-23 | 1996-01-04 | Linde Aktiengesellschaft | Verfahren und vorrichtung für ein kombiniertes oder spezielles wellen- und reflow-löten von leiterplatten und dergleichen |
EP0892331A2 (de) * | 1997-07-18 | 1999-01-20 | Fujitsu Limited | Vorrichtung zum Einstellen der Heizbedingungen in einem Heizofen und thermisches Analysegerät für einen in diesem Ofen zu erhitzenden Gegenstand |
EP1146305A1 (de) * | 2000-04-11 | 2001-10-17 | Siempelkamp Handling Systeme GmbH & Co. | Vorwärmtechnik mit Leistungsdrosselung bei Betriebsunterbrechungen |
EP1157771A3 (de) * | 2000-05-23 | 2003-01-08 | Rehm Anlagenbau GmbH | Dampfphasenlötanlage mit überhitztem Dampf |
DE102010037870A1 (de) * | 2010-09-30 | 2012-04-05 | Roth & Rau Ag | Verfahren und Vorrichtung zur Laststabilisierung |
WO2022218832A1 (de) * | 2021-04-16 | 2022-10-20 | Aerospace Transmission Technologies GmbH | Steuereinrichtung und verfahren zur steuerung einer anlage und eines prozesses zur wärmebehandlung von metallischen werkstücken |
Citations (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
DE3738136C1 (de) * | 1987-11-07 | 1989-01-26 | Heraeus Schott Quarzschmelze | Durchlaufofen zum Anloeten von elektronischen Bauteilen |
DE3806753A1 (de) * | 1988-03-02 | 1989-09-14 | Heino Pachschwoell | Loet- und/oder aushaertvorrichtung |
DE3724005C2 (de) * | 1987-07-21 | 1989-12-21 | Dieter Dr.-Ing. 8501 Kalchreuth De Friedrich | |
JPH0296394A (ja) * | 1988-09-30 | 1990-04-09 | Matsushita Electric Ind Co Ltd | はんだ付けリフロー方法 |
-
1991
- 1991-08-10 DE DE4126597A patent/DE4126597A1/de not_active Withdrawn
Patent Citations (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
DE3724005C2 (de) * | 1987-07-21 | 1989-12-21 | Dieter Dr.-Ing. 8501 Kalchreuth De Friedrich | |
DE3738136C1 (de) * | 1987-11-07 | 1989-01-26 | Heraeus Schott Quarzschmelze | Durchlaufofen zum Anloeten von elektronischen Bauteilen |
DE3806753A1 (de) * | 1988-03-02 | 1989-09-14 | Heino Pachschwoell | Loet- und/oder aushaertvorrichtung |
JPH0296394A (ja) * | 1988-09-30 | 1990-04-09 | Matsushita Electric Ind Co Ltd | はんだ付けリフロー方法 |
Cited By (8)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
WO1996000136A1 (de) * | 1994-06-23 | 1996-01-04 | Linde Aktiengesellschaft | Verfahren und vorrichtung für ein kombiniertes oder spezielles wellen- und reflow-löten von leiterplatten und dergleichen |
EP0892331A2 (de) * | 1997-07-18 | 1999-01-20 | Fujitsu Limited | Vorrichtung zum Einstellen der Heizbedingungen in einem Heizofen und thermisches Analysegerät für einen in diesem Ofen zu erhitzenden Gegenstand |
EP0892331A3 (de) * | 1997-07-18 | 2000-03-01 | Fujitsu Limited | Vorrichtung zum Einstellen der Heizbedingungen in einem Heizofen und thermisches Analysegerät für einen in diesem Ofen zu erhitzenden Gegenstand |
US6275750B1 (en) | 1997-07-18 | 2001-08-14 | Fujitsu Limited | Apparatus for setting heating condition in heating furnace and thermal analyzer for object to be heated in heating furnace |
EP1146305A1 (de) * | 2000-04-11 | 2001-10-17 | Siempelkamp Handling Systeme GmbH & Co. | Vorwärmtechnik mit Leistungsdrosselung bei Betriebsunterbrechungen |
EP1157771A3 (de) * | 2000-05-23 | 2003-01-08 | Rehm Anlagenbau GmbH | Dampfphasenlötanlage mit überhitztem Dampf |
DE102010037870A1 (de) * | 2010-09-30 | 2012-04-05 | Roth & Rau Ag | Verfahren und Vorrichtung zur Laststabilisierung |
WO2022218832A1 (de) * | 2021-04-16 | 2022-10-20 | Aerospace Transmission Technologies GmbH | Steuereinrichtung und verfahren zur steuerung einer anlage und eines prozesses zur wärmebehandlung von metallischen werkstücken |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
EP3434450B1 (de) | Verfahren und vorrichtung zum herstellen eines dreidimensionalen bauteils | |
DE69222354T2 (de) | Methode und Apparat zur Steuerung des Emissionsspektrums einer Elektrolumineszensdiode | |
DE69409315T2 (de) | Werkzeugmaschine | |
EP2964449B1 (de) | Verfahren und vorrichtung zur qualitätsbeurteilung eines mittels eines generativen lasersinter- und/oder laserschmelzverfahrens hergestellten bauteils | |
EP3235631B1 (de) | Vorrichtung zur durchführung eines lasersinterverfahrens | |
DE3752133T2 (de) | Mehrstufenheizeinrichtung, insbesondere zum Löten gedruckter Schaltungen | |
WO2018228919A1 (de) | Vorrichtung und ein verfahren für den lagenweisen additiven materialaufbau | |
DE69108336T2 (de) | Lötmittelaufbringung. | |
EP1176388B1 (de) | Verfahren und Kontrollsystem zur Kontrolle der Beschichtungsqualität von Werkstücken | |
DE4126597A1 (de) | Verfahren und vorrichtung zur waermebehandlung von werkstuecken mit elektrischen und elektronischen bauteilen | |
DE3724005A1 (de) | Prozessgesteuerte erwaermungseinrichtung | |
EP0899085B1 (de) | Verfahren zum Verschweissen von Kunststoffteilen | |
DE60311596T2 (de) | Methode und vorrichtung zum härten eines verbundlaminates | |
DE4135313C2 (de) | ||
DE3806753A1 (de) | Loet- und/oder aushaertvorrichtung | |
WO1998005921A1 (de) | Verfahren zur wanddickenbestimmung an einer turbinenschaufel und vorrichtung zur durchführung des verfahrens | |
DE4017286A1 (de) | Verfahren und vorrichtung zum loeten und entloeten | |
DE3587011T2 (de) | Vertastete pid steureinrichtung. | |
EP4436769A1 (de) | Druckvorrichtung und additive fertigungsverfahren mit automatischer positionskalibrierung | |
EP1559500A1 (de) | Verfahren und Vorrichtung zum mechanischen Bearbeiten eines hohlen Bauteils | |
WO1994021415A1 (de) | Smd-lötanlage | |
DE102018127987A1 (de) | Verfahren zur Bauteilvermessung eines additiv hergestellten Objekts mit definiertem Energieeintrag | |
EP0904886B1 (de) | Verfahren zur Geometrieerkennung und -verfolgung bei der thermischen Bearbeitung von Bauteilen mittels Laserstrahlung | |
WO2020094576A1 (de) | Verfahren zum betreiben einer einrichtung zur additiven herstellung eines dreidimensionalen objekts | |
EP0735443B1 (de) | Neuronales Netz zur Positionsabweichungskompensation bei Werkstückbearbeitungseinrichtungen |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
OP8 | Request for examination as to paragraph 44 patent law | ||
8130 | Withdrawal |