DE4209133A1 - Anlage zum wellenloeten von leiterplatten - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Lötanlage zum Verlöten bestück­ ter Leiterplatten nach dem Wellenlötprinzip, mit einem Gehäuse und einer Transporteinrichtung, mit der die Leiter­ platten durch die Anlage/das Gehäuse und insbesondere einer darin angeordneten Lötstation mit einer oder mehreren Lotwellen und einem Lotbad transportierbar sind, wobei der Vorbeitransport an den Lotwellen mit einer veränderbaren Steigung durchführbar ist.

Der Einsatz von elektronischen Bauelementen, die in Form von Leiterplatten mit einsteckbaren, aufsetzbaren oder oberflächenmontierbaren (Surface Mounted Devices = SMDs) und schließlich zu verlötenden Bauelementen gestaltet sind, erfährt einen ständigen Zuwachs. Zur Herstellung dieser Baueinheiten sind geeignet vorbereitete Leiter­ platten mit den entsprechenden Bauelementen zu bestücken, diese sind in Vorbereitung auf den Lötvorgang gegebenenfalls mit einem Klebstoff oder einer Lotpaste zu fixieren und schließlich sind die Leiterplatten und die Bauteile durch einen Lötvorgang fest und leitfähig miteinander zu ver­ binden. Dieser Lötvorgang wird zum einen heute in gängiger Weise mit Wellenlötanlagen ausgeführt, bei denen Lot durch eine oder mehrere, die Leiterplatten von unten berührende Lotwellen auf entsprechende Bereiche aufgebracht wird und so die Teile verlötet werden (Wellenlöten). Zum anderen ist bei mit Lotpaste oder auch Lot-preforms oder Lotdepots aufgebrachten Bauteilen lediglich ein Aufschmelzen des jeweiligen Lotanteils zu bewirken (Reflowlöten). Für eine gute Verlötungsqualität sind beim Löten zudem Flußmittel anzuwenden, die entweder - im Falle der Wellenlötung - vor dem eigentlichen Lötvorgang getrennt aufgebracht werden, oder es enthalten im Falle der Anwendung von Lotpasten, Lot-preforms oder Lotdepots bereits diese sowohl das Lot als auch das Flußmittel. Die Flußmittel dienen dem Lötprozeß vor allem insofern, als sie die die Lötung beeinträchtigende Metalloxidschicht auf den Lötpartnern zerstören, eine hohe Fließfähigkeit des Lotes herstellen sowie eine Oxidation der beteiligten Metalle beim Löt­ vorgang verhindern.

Im Falle des Wellenlötens ist es für ein gutes Lötergeb­ nis darüber hinaus günstig, wenn die bestückten und im Aufbau etwas variierenden Leiterplatten mit unterschied­ lichem und jeweils angepaßtem Steigungswinkel an der oder den Lötwellen vorbeigeführt werden. Dazu ist aus der DE-PS 37 44 917 eine Lötanlage bekannt, mit der aufgrund der Aufhängung des gesamten Anlagengehäuses samt Trans­ porteinrichtung auf einer Trag- und Schwenkachse über dem Lotbad dies möglich ist. Die Abdichtung zum ruhenden Lotbad wird dabei mit einer in das Lotbad eintauchenden Dicht­ schürze hergestellt.

Nachteilig hierbei ist, daß das gesamte Gewicht der Anlage mit Gehäuse und Transporteinrichtung auf nur einer Achse aufgehängt ist, wodurch eine spezielle, in sich tragende Konstruktion des Gehäuses mit Transporteinrichtung benötigt wird. Die Neukonstruktion sowie auch der Umbau bestehender Anlagen ist daher nach diesem Prinzip mit relativ großem Aufwand verbunden.

Die Aufgabenstellung vorliegender Erfindung besteht deshalb darin, einen Lötmaschinenaufbau mit veränderbarer Steigung oder Schrägstellung der Leiterplatten beim Lötvorgang anzugeben, der konstruktiv besonders einfach realisierbar ist.

Diese Aufgabenstellung wird gemäß der Erfindung mit einem Aufbauprinzip gelöst, das dadurch gekennzeichnet ist, daß das Gehäuseteil 1b im Bereich des Lotbades unbeweglich ausgebildet ist, wobei das Lotbad untenseitig daran angeschlossen ist und wobei die Transporteinrichtung mit diesem Gehäuseteil nicht in starrer Verbindung steht, während der zum Gehäuseteil 1b zuführende Gehäuseteil 1a und/oder der abführende Gehäuseteil 1c zusammen mit der Transporteinrichtung derart bewegbar, insbesondere höhenverstellbar, ist/sind, daß sich hinsichtlich der Leiterplatten im Bereich des Lotbades unterschiedliche Steigungswinkel ergeben.

Der erfindungsgemäße Vorschlag stellt ein vorteilhaftes und in der Praxis relativ einfach umsetzbares Aufbauprinzip für Wellenlötanlagen dar. Aufgrund des ruhend ausgebildeten Gehäuseteils im Bereich des Lotbades treten in dem Bereich, in dem ohnehin viele wichtige Teilelemente einer Lötanlage vorhanden sind, im Vergleich zum konventionellen Anlagen­ aufbau keine wesentlichen Änderungsnotwendigkeiten auf. Andererseits wird durch die bewegbare, insbesondere höhenverstellbare Ausführung des zuführenden und /oder des abführenden Gehäuseteils zusammen mit der Transport­ einrichtung eine Steigungsveränderung auf einfache Weise ermöglicht. Erfindungsgemäß wird also der im Lotbad- Gehäuseteil meist ohnehin vorhandene, räumliche Spielraum der Transporteinrichtung ausgenutzt.

In einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung wird das zum Lotbad-Gehäuseteil zuführende Gehäuseteil 1c und/oder das abführende Gehäuseteil 1a dazu von einem höhenver­ stellbaren Tragelement getragen. Prinzipiell sind hierzu selbstverständlich auch andere Halterungen oder Aufhän­ gungen möglich.

Um den Austritt von Lot- und Flußmitteldämpfen auch aus der erfindungsgemäßen Lötanlage verhindern zu können, wird auch diese zweckmäßigerweise geschlossen ausgebildet. Dies geschieht vorteilhafterweise zwischen den einzelnen, gegeneinander bewegbaren Gehäuseteilen dadurch, daß das erfindungsgemäß entstandene, zum zentralen Gehäuseteil zuführende Gehäuseteil 1a sowie das abführende Gehäuse­ teil 1c über flexible Verbindungsstücke, insbesondere Faltenbälge, mit dem zentralen Gehäuseteil 1b verbunden sind.

Schließlich wird - um die Vorteile einer Verlötung unter Schutzgas zu erhalten - die erfindungsgemäße Lötanlage bevorzugt insgesamt gasdicht ausgebildet und mit einer Schutzgasversorgung ausgestattet.

Die Gasdichtheit zwischen Lotbad und Lotbad-Gehäuseteil ist zudem problemlos z. B. durch eine Schraubverbindung mit Dichtungseinlage herzustellen.

Eine andere vorteilhafte Lösung hierzu besteht darin, daß eine Dichtrinne an der Lotbadwanne vorgesehen wird und am Gehäuseteil (1b) passend dazu ein Dichtrand vorhanden ist, so daß eine dichte, jedoch schnell lösbare Verbindung zwischen Lotbad und zugehörigem Gehäuseteil besteht.

Anhand der Zeichnung wird die Erfindung nachstehend beispielhaft näher beschrieben.

Die Figur zeigt den für die Erfindung wesentlichen Teil einer Lötanlage, nämlich den das Lotbad umgebenden Teil.

Die gezeigte, wie auch andere gängige, unter Schutzgas betriebene Wellenlötanlagen für Leiterplatten sind im wesentlichen in einen Einlaufbereich mit Flußmittelauftrag, einen Lötbereich mit Lotwellen 4 und Lotbad 5 sowie einen Auslaufbereich mit Abkühlung der Leiterplatten einteilbar. Alle diese Bereiche sind durch ein einen Tunnel bildendes Gehäuse bzw. Gehäuseteile 1a, 1b, 1c gegen die Umgebung abgeschirmt, wobei im Tunnelinneren durch an das Gehäuse angeschlossene Gaszuleitungen 21, 22, 23 und geeignete Zufuhr eines entsprechenden Gases, z. B. Stickstoff, eine Schutzgas­ atmosphäre erzeugbar ist. Die Leiterplatten werden von einer im Gehäuse installierten Transporteinrichtung 11, beispielsweise einem umlaufenden, in einer Rinne geführten Gliederband, vom Eingang bis zum Ausgang der Anlage befördert.

In der Figur ist insbesondere der im Bereich des Lotbades 5 liegende Abschnitt einer Lötanlage gezeigt. Der Teil 1b des Gehäuses der Lötanlage, der sich oberhalb des Lotbades 5 befindet, ist unbeweglich ausgebildet, d. h. - im gezeigten Fall - daß er auf einer starren Standkonstruktion mit unveränderbaren Standbeinen 6, 7 auf dem Boden steht.

Das Lotbad ruht auf einer unter der starren Standkonstruk­ tion 6, 7 plazierten Hebebühne 8, wobei das Lotbad über Schraubverbindungen 11, 12 und eine nicht sichtbare Dichtung gasdicht mit dem Gehäuseteil 1b verbunden ist. Nach dem Lösen der Schraubverbindungen 11, 12 zwischen dem Gehäuse­ teil 1b und Lotbad 5 kann das Lotbad und die darin installierten Einrichtungen abgesenkt und problemlos Manipulationen oder gegebenenfalls notwendige Reparaturen dort vorgenommen werden. Im Betrieb der Lötanlage bleiben jedoch das Gehäuseteil 1b und das Lotbad 5 in unveränderter Position und gasdicht miteinander verbunden.

Mit dem Gehäuseteil 1b sind über Faltenbälge 14, 15 die Gehäuseteile 1a und 1c verbunden. Die Transporteinrichtung 11 durchläuft alle gezeigten Gehäuseteile, wobei diese jedoch nur in den Gehäuseteilen 1a und 1c fest gelagert ist, während sie das Gehäuseteil 1b beispielsweise frei hängend durchläuft. Die Gehäuseteile 1a und 1c werden ihrerseits von Trägern 9, 10 getragen und in Bezug zum Gehäuseteil 1b in geeigneter Höhe gehalten.

Zur Veränderung des Steigungswinkels der Leiterplatten gegenüber den Lotwellen ist im gezeigten Fall der Träger 10 beispielsweise durch eine Spindeleinrichtung 25 höhenver­ stellbar ausgebildet. Dadurch kann das Gehäuseteil 1c in seiner Höhe verändert und somit die Leiterplatten in ihrem durch die Transporteinrichtung 11 festgelegten Steigungs­ winkel variiert werden. Auf diese Weise sind, aufgrund der freien Beweglichkeit der Transporteinrichtung 11 im Gehäu­ se 1b, problemlos alle für das Wellenlöten von Leiter­ platten erforderlichen Steigungswinkel einstellbar, wobei es sich bevorzugt um Steigungswinkel im Bereich von 2 bis 15° handelt. Für eine weiterreichende Flexibilität kann auch der zweite, das Gehäuseteil 1a tragende Träger 9 höhenverstellbar vorgesehen werden.

Mit dem erfindungsgemäßen Anlagenaufbauprinzip wird auf vergleichsweise einfachem Weg eine hinsichtlich der Steigungswinkels der Leiterplatten variable Lötanlage zur Verfügung gestellt, die auch weitergehenden Anforderungen, wie Dichtigkeit zur Ausbildung einer Schutzbegasung, problemlos erfüllt.

Claims (6)

1. Lötanlage zum Verlöten bestückter Leiterplatten nach dem Wellenlötprinzip,
mit einem Gehäuse (1a, b, c) und einer Transporteinrichtung (11), mit der die Leiterplatten durch das Gehäuse und insbesondere einer darin angeordneten Lötstation mit einer oder mehreren Lotwellen (4) und einem zugehörigen Lotbad transpor­ tierbar sind,
wobei der Vorbeitransport an den Lotwellen mit einer veränderbaren Steigung durchführbar ist, dadurch gekennzeichnet,
daß das Gehäuseteil (1b) im Bereich des Lotbades (5) fest positioniert ausgebildet ist und das Lotbad untenseitig daran angeschlossen ist,
wobei die Transporteinrichtung (11) mit dem Gehäuseteil (1b) nicht starr in Verbindung steht, während der zum Gehäuseteil (1b) zuführende Gehäuseteil (1a) und/oder der abführende Gehäuseteil (1c) zusammen mit der Transporteinrichtung (11) derart bewegbar, insbesondere höhenverstellbar, ist bzw. sind, daß sich hinsichtlich der mit der Transporteinrichtung (11) beweg­ ten Leiterplatten im Bereich des Lotbades unterschied­ liche Steigungswinkel ergeben.

2. Lötanlage nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Gehäuseteil (1c) und/oder das Gehäuseteil (1a) auf einem höhenverstellbaren Tragelement (10, 9) aufgebaut ist.

3. Lötanlage nach einem der Ansprüche 1 bis 2, dadurch gekennzeichnet, daß das zuführende Gehäuseteil (1a) sowie das abführende Gehäuseteil (1c) über flexible Verbindungsstücke (14, 15), z. B. Faltenbälge, mit dem fest positionierten Lotbad-Gehäuseteil (1b) verbunden ist.

4. Lötanlage nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß das Gehäuse gasdicht ausgebildet und mit einer Schutzgasversorgung ausgestattet ist.

5. Lötanlage nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß eine Schraubverbindung (11, 12) mit Dichtung zwischen Lotbad und Gehäuseteil vorhanden ist.

6. Lötanlage nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß eine Dichtrinne an der Lotbadwanne vorgesehen und am Gehäuseteil (1b) passend dazu ein Dichtrand vorhanden ist, so daß eine dichte, jedoch schnell lösbare Verbindung zwischen Lotbad und zugehörigem Gehäuseteil (1b) besteht.