DE4211241A1 - Verfahren und Vorrichtung zum Auslöten von Bauelementen, insbesondere von SMD-Bauelementen - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft das Entlöten (Auslöten) von Bauele­ menten, insbesondere elektronischen Bauelementen, wie von oberflächenmontierten (SND)-Bauelementen, die vorher auf Funktionsträger, z. B. entsprechende Leiterplatten gelötet wurden. Darüber hinaus können die zu entlötenden Bauelemente auch andere Bauelemente, z. B. mechanische, sein.

Das Entlöten von Bauelementen erfolgt vorzugsweise zur Repa­ ratur einer elektronischen Baugruppe, und nach dem Entlöten eines z. B. schadhaften Bauelements wird in der Regel ein neues anstelle des ausgelöteten eingelötet. Es ist daher we­ sentlich, daß das Entlöten die erneute Lötbarkeit der Kon­ taktstellen, auf denen das entlötete Bauelement angeordnet war, nicht verschlechtert. Außerdem erschweren die z. B. mit der SND-Technik verbundene Verkleinerung und die sehr hohe Packungsdichte der Bauelemente ihr Entlöten, insbesondere läßt sich die zum Entlöten benötigte Wärme nur sehr schwie­ rig auf die Lötstellen übertragen, ohne benachbarte Bauele­ mente oder die Leiterplatte zu beschädigen.

Bekannte Entlötverfahren verwenden Hand-Entlötkolben, Heißluft-unterstützte Entlötkolben, Heißluft-Reparaturlöt­ stationen mit verschiedenen Düseneinsätzen, das Bügel-Entlö­ ten oder das IR-Entlöten. Bei allen Verfahren bestehen je­ doch Schwierigkeiten, beim Entlöten eine unzulässige Erwär­ mung benachbarter Bauelemente zu vermeiden, den Funktions­ träger, z. B. die Leiterplatte, nicht zu beschädigen und eine Verschlechterung der erneuten Lötbarkeit einer Kontaktstelle einzuschränken.

Demgegenüber liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Auslöten von Bauelementen zur Verfügung zu stellen, wobei eine Beschädigung des auszu­ lötenden Bauelements, der benachbarten Bauelemente sowie der Leiterplatte wirksam verhindert wird und eine gute erneute Lötbarkeit der Kontaktstellen gewährleistet wird.

Diese Aufgabe wird mit den Merkmalen der Patentansprüche ge­ löst.

Bei der Lösung geht die Erfindung von dem Grundgedanken aus, das Entlöten in der Dampfphase, z. B. unter Verwendung einer geeignet modifizierten Dampfphasenlötanlage, oder durch Be­ sprühen mit einer heißen Flüssigkeit, z. B. in einer Sprüh­ lötanlage, durchzuführen, in denen durch eine sehr genaue Temperatursteuerung des Dampfes oder der Flüssigkeit eine überschüssige Erwärmung vermieden und eine die Baugruppe schonende Erwärmung der Lötstellen erreicht werden kann.

Die Vorteile der Erfindung liegen in einem schonenden und kostengünstigen Verfahren, das eine einfache Handhabung und die gleichzeitige Entlötung mehrerer Bauelemente ohne beson­ ders qualifizierte Arbeitskräfte gewährleistet. Ferner kön­ nen eine vorhandene Dampfphasenlötanlage oder Sprühlötanlage mit relativ geringfügiger Modifikationen, z. B. durch Einbau einer Entnahmeeinrichtung für die ausgelöteten Bauelemente, eingesetzt werden.

Im folgenden wird die Erfindung näher erläutert.

Das erfindungsgemäße Verfahren sieht vor, daß eine Leiter­ platte mit ausgelöteten Bauelementen zusammen mit einer Vor­ richtung zum Abheben zu entlötender Bauelemente in die Dampfphase einer Flüssigkeit oder eine Sprüheinrichtung ge­ fahren wird. Dort bewirkt die Wärmeübertragung durch den heißen Dampf oder die heiße Flüssigkeit, die sehr genau auf die erforderliche Temperatur eingestellt werden können, ein Aufschmelzen des Lotes ohne thermische Überlastung der Bau­ gruppe. Mittels der Vorrichtung erfolgt dann ein Abheben des zu entfernenden Bauelements oder der zu entfernenden Bauele­ mente von den Lötstellen. Danach wird die Leiterplatte mit der Vorrichtung und dem oder den abgehobenen Bauelement(en) wieder aus der Dampfphase oder Sprüheinrichtung herausgefah­ ren. Dabei erstarrt das Lot und eine sauber entlötete Bau­ gruppe kann ohne nennenswerte Qualitätseinbußen mit neuen Bauelementen bestückt werden.

Vorzugsweise kann das erfindungsgemäße Verfahren in einer Dampfphasenlötanlage oder einer Sprühlötanlage durchgeführt werden.

Die Vorrichtung zum Abheben der zu entlötenden Bauelemente kann auf der Leiterplatte selbst oder einem die Leiterplatte transportierenden Werkstückträger angeordnet sein. Sie be­ steht vorzugsweise aus mindestens einem Träger, der in einem X-Y-Koordinatensystem verschiebbar oberhalb der Bauelemente angeordnet ist. Der Träger ist mit einer speziellen Einrich­ tung zum Abheben des zu entlötenden Bauelements versehen.

In einer erfindungsgemäßen Ausführungsform ist die Abhebein­ richtung eine Saugpipette. Sie saugt das zu entlötende Bau­ element an und hebt es ab. Die dazu benötigten Schläuche können nachgezogen werden, oder es kann eine komplette Ein­ heit mit Schlauch, Vakuumpumpe und Pipette an der Vorrich­ tung angebracht werden.

In einer anderen erfindungsgemäßen Ausführungsform ist die Abhebeinrichtung ein Magnet, und auf dem zu entlötenden Bau­ element wird ein ferromagnetisches Plättchen befestigt. Nach dem Aufschmelzen des Lotes wird dann das Bauelement durch magnetische Anziehung von der Leiterplatte abgehoben.

In einer weiteren erfindungsgemäßen Ausführungsform ist die Abhebeinrichtung ein Greifer oder eine Klebeinrichtung, der oder die über eine Feder oder andere elastische Einrichtung an dem Träger befestigt ist. Der Greifer oder die Klebein­ richtung wird vor dem Einfahren in die Dampfphase mit dem zu entlötenden Bauelement in Eingriff gebracht, wobei die Feder oder andere elastische Einrichtung vorgespannt wird. Nach dem Aufschmelzen des Lotes wird das Bauelement durch elasti­ sche Wirkung von der Leiterplatte abgehoben.

Das erfindungsgemäße Verfahren verhindert durch das Auf­ schmelzen in der Dampfphase oder durch Besprühen mit heißer Flüssigkeit eine zusätzliche Oxidation der freien Lötstelle, so daß eine Wiederverwendung problemlos ist.

Es kann bereits im kalten Zustand eine exakte Positionierung der Abhebeinrichtung vorgenommen werden.

Durch Anordnung mehrerer Träger lassen sich mehrere Bauele­ mente gleichzeitig entlöten.

Im Rahmen der Erfindung kann auch z. B. in der Dampfphasen­ lötanlage oder der Sprühlötanlage eine Einrichtung vorgese­ hen sein, mit der unmittelbar nach dem Abheben eines auszu­ lötenden Bauelements ein neues Bauelement auf die freigewor­ dene Lötstelle gesetzt und dort in üblicher Weise durch Dampfphasenlöten oder Sprühlöten aufgelötet wird, so daß ein Herausfahren der Baugruppe aus der Anlage zwischen dem Ent­ löten eines schadhaften Bauelements und dem Einlöten eines neuen Bauelements nicht nötig ist.

Erfindungsgemäß kann auch ein Roboter eingesetzt werden, der mit der Position auszuwechselnder Bauelemente im X-Y-Koordi­ nationssystem programmiert wurde und das Entlöten von schad­ haften und das Einlöten von neuen Bauelementen vornimmt.

Das erfindungsgemäße Verfahren erweist sich als besonders kostengünstig, da bei den meisten Anwendern bereits eine Dampfphasenlötanlage oder Sprühlötanlage zur Verfügung steht und kein zusätzliches, aufwendiges Lötgerät erforderlich ist.

Die Durchführung des Verfahrens und die Bedienung der Vor­ richtung ist sehr einfach und kann ohne besondere Fingerfer­ tigkeit und Kenntnisse vom Löten erfolgen.

Claims (10)

1. Verfahren zum Auslöten von Bauelementen, insbesondere elektronischen Bauelementen, wie von SND-Bauelementen, dadurch gekennzeichnet, daß das Lot der Lötstellen der Bauelemente in der Dampfphase einer Flüssigkeit oder durch Besprühen mit einer heißen Flüssigkeit aufge­ schmolzen wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1 mit den Schritten:

• a) Einfahren einer Leiterplatte mit den darauf gelöte­ ten Bauelementen zusammen mit einer Vorrichtung zum Abheben von zu entlötenden Bauelementen in die Dampfphase einer Flüssigkeit oder in eine Sprühein­ richtung,
• b) Aufschmelzen des Lotes der Lötstellen durch den Dampf oder die aufgesprühte heiße Flüssigkeit,
• c) Abheben der zu entlötenden Bauelemente mittels der Vorrichtung zum Abheben der zu entlötenden Bauele­ mente von der Leiterplatte, und
• d) Aus fahren der Leiterplatte zusammen mit der Vorrich­ tung und den abgehobenen Bauelementen aus der Dampf­ phase einer Flüssigkeit oder der Sprüheinrichtung.

3. Vorrichtung zum Abheben zu entlötender Bauelemente für das Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß

• a) oberhalb der zu entlötenden Bauelemente mindestens ein Träger angeordnet ist, und
• b) der Träger eine Einrichtung zum Abheben des zu ent­ lötenden Bauelements aufweist.

4. Vorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Einrichtung zum Abheben des zu entlötenden Bauele­ ments eine Saugpipette ist.

5. Vorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Einrichtung zum Abheben des zu entlötenden Bauele­ ments ein Greifer oder eine Klebeinrichtung ist.

6. Vorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Einrichtung zum Abheben des zu entlötenden Bauele­ ments ein Magnet ist und das entsprechende Bauelement mit einem ferromagnetischen Plättchen versehen ist.

7. Vorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Greifer oder die Klebeinrichtung mit einer Feder oder anderen elastischen Einrichtung an dem Träger befe­ stigt ist und schon vor dem Einfahren in die Dampfphase mit dem zu entlötendem Bauelement in Eingriff steht, wo­ bei der Greifer oder die Klebeinrichtung mit dem Bauele­ ment nach dem Aufschmelzen des Lotes durch die Feder oder andere elastische Einrichtung von der Leiterplatte abgehoben wird.

8. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 3 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß der Träger in einem X-Y-Koordinaten­ system verschiebbar angeordnet ist.

9. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 3 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß sie auf der Leiterplatte befestigt ist.

10. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 3 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß sie auf einem die Leiterplatte transportierenden Werkstückträger befestigt ist.