DE4217643A1 - Vorrichtung zum Löten, insbesondere Reflow-Ofen - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Löten und insbesondere einen Reflow-Ofen zum Verlöten von Bautei­ len auf Leiterplatten unter Schutzgas mit einem Gehäuse, mit einer Heizeinrichtung und mit einer Transportein­ richtung, um die Leiterplatte mit den Bauteilen in das Gehäuse hinein und aus diesem heraus zu transportieren.

Eine Vorrichtung der genannten Art ist z. B. aus der DE- 37 37 565 A1 bekannt. Sie dient zum Befestigen von elek­ tronischen Bauteilen auf Leiterplatten, wobei die An­ schlußelemente der Bauteile bereits mit einer Schicht aus Lötzinn versehen sind. Diese bekannte Vorrichtung ist als Durchlaufofen, konzipiert, wobei eine Transporteinrich­ tung die Leiterplatten am einen Ende in den Durchlaufo­ fen hinein und am anderen Ende aus diesem heraus trans­ portiert. Ein solcher Reflow-Ofen arbeitet ökonomisch, wenn er kontinuierlich betrieben werden kann. Vorausset­ zung ist also eine konstante Menge Lötgut. Sind jedoch nur einzelne Leiterplatten bzw. geringe Mengen Lötgut zu bearbeiten, so ist es nicht möglich, die bekannte Vorrich­ tung wirtschaftlich optimal zu nutzen. Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, hier Abhilfe zu schaffen.

Zur Lösung dieser Aufgabe sieht die Erfindung vor, daß die Heizeinrichtung bewegbar angeordnet ist. Hierdurch ist es möglich, ein andersartiges Konzept als bei der be­ kannten Vorrichtung zu verwirklichen mit der Folge, daß die Vorrichtung eine geringe Baulänge aufweisen kann. Auch wird das Lötgut während des Lötvorganges nicht kon­ tinuierlich weiter transportiert, sondern bleibt stati­ onär während des Lötvorganges an einer Stelle in der Löt­ kammer stehen. Durch die Bewegung der Heizeinrichtung, bei der es sich vorzugsweise um Strahlungsheizkörper han­ delt, erfolgt eine gleichmäßige, günstige Erwärmung der Lötstellen mit der Folge, daß auch ein gutes Lötergebnis erzielt wird. Dabei kann die Lötkammer verhältnismäßig klein sein, insbesondere, wenn sie mit dem Lötgut von einer Seite her sowohl beladen als auch entladen wird.

Weitere Merkmale der Erfindung gehen aus Unteransprüchen im Zusammenhang mit der Beschreibung und der Zeichnung hervor.

Die Erfindung wird nachstehend anhand eines Ausführungs­ beispieles, das in der Zeichnung dargestellt ist, näher beschrieben. Dabei zeigen:

Fig. 1 im Schnitt eine schematische Darstellung der Vorrichtung und

Fig. 2 bis Fig. 5 schematische Darstellung eines bevorzugten Verfahrensablaufes mit einer Vorrichtung ge­ mäß Fig. 1.

Eine Vorrichtung 1 zum Löten bzw. ein Reflow-Ofen zum Ver­ löten von Bauteilen 2 auf Leiterplatten 3 unter Schutzgas umfaßt ein Gehäuse 4, mindestens eine Heizeinrichtung 5 und eine Transporteinrichtung 6, um die Leiterplatten 3 mit den Bauteilen 2 in das Gehäuse 4 hinein und aus die­ sem heraus zu transportieren.

Das Gehäuse 4 ist zweischalig. Es besteht aus einem außen befindlichen Gehäusemantel 7 und einem Innengehäuse 8, in dem sich die eigentliche Lötkammer 9 befindet. Sowohl der Gehäusemantel 7 als auch das Innengehäuse 8 bestehen zumindest teilweise aus transparenten Glaskeramikplatten 10 und 11 bzw. 12, wobei die Lötkammer 9 sowohl an ihrer Oberseite als auch an ihrer Unterseite von den Glaskera­ mikplatten 11 bzw. 12 begrenzt wird. Der Lötvorgang kann daher von außen durch die Glaskeramikplatte 10 im Gehäu­ semantel 7 und durch die Glaskeramikplatte 11 des Innen­ gehäuses 8 jederzeit überwacht werden.

In dem Zwischenraum 13 zwischen dem Gehäusemantel 7 und dem Innengehäuse 8 ist die Heizeinrichtung 5 angeordnet. Sie besteht aus mehreren Strahlungsheizkörpern 14, bei denen es sich vorzugsweise um Quarzstäbe handelt. Die Strahlungsheizkörper 14 sind zu zwei Gruppen zusammengefaßt, wobei eine Gruppe über der Lötkammer 9 und eine Gruppe unter der Lötkammer 9 jeweils an Trageelementen 15 bzw. 16 angeordnet sind. Die Trageelemente 15, 16 sind über ein Zwischenstück 17 miteinander verbunden und an Lagerteilen 18, 19 derart gelagert, daß sie gemeinsam pa­ rallel zur Lötkammer 9 bewegbar sind. Zur Erzielung dieser Bewegung ist ferner ein Antrieb 20 vorgesehen, bei dem es sich um ein von einem Elektromotor angetriebenes Kur­ belgetriebe handeln kann, um eine hin- und hergehende, oszillierende Bewegung der Heizeinrichtung 5 zu erzielen. Die Strahlungsheizkörper 14 der Heizeinrichtung 5 sind dabei ferner quer zur Beschickungsrichtung der Leiterplat­ te 3 angeordnet.

Während des Betriebes dringt die Strahlung der Strahlungs­ heizkörper 14 durch die zur Begrenzung der Lötkammer 9 dienenden Glaskeramikplatten 11 und 12 und heizen die in der Lötkammer 9 befindliche, aus Schutzgas bestehende At­ mosphäre sowie die dort befindlichen Lötstellen auf, wobei die oszillierenden Bewegungen der Strahlungsheizkörper 14 zu einer gleichmäßigen, günstigen Erwärmung führen.

Das Innengehäuse 8 ist antriebsseitig geschlossen und weist an seinem gegenüberliegenden Ende eine Be- und Ent­ ladeöffnung 21 auf. Als Transporteinrichtung 6 ist ein Träger 22 vorgesehen, der zusammen mit der Leiterplatte 3 in das Innengehäuse 8 bzw. in die Lötkammer 9 verschieb­ bar angeordnet ist. Dies geschieht nach Art einer Schubla­ de in ein Schubfach hinein und aus diesem heraus.

Auch der Gehäusemantel 7 weist für den Träger 22 eine seitliche Öffnung 23 auf, durch die der Träger 22 und Tei­ le seines Antriebes 24 bewegbar sind.

Als Antrieb 24 für den Träger 22 ist eine Kolben-Zylinder­ einrichtung vorgesehen, deren Kolbenstange 25 durch die Öffnung 23 greift und über einen Mitnehmer 26 mit dem Trä­ ger 22 verbunden ist. Ein Teil des Mitnehmers ist zugleich als Verschlußelement 27 gestaltet und dient zum Verschlie­ ßen der Be- und Entladeöffnung 21, wenn der Träger 22 mit der Leiterplatte 3 in die Lötkammer 9 verschoben ist. Eine Dichtung 28 am Verschlußelement 27 dichtet zusätzlich die Be- und Entladeöffnung 21 ab.

Das Innengehäuse 8 weist schließlich noch eine Eintritts­ öffnung 29 für Schutzgas sowie eine Austrittsöffnung 30 auf. Auch der Gehäusemantel 7 ist mit einer Absaugöffnung 31 versehen.

Zweckmäßig ist es schließlich, wenn das Innengehäuse 8 zusätzlich eine weitere Eintrittsöffnung 32 bzw. einen entsprechenden Anschluß für ein Desoxydationsmittel wie z. B. Ameisensäure (H C O O H ) aufweist. Das Aufschmel­ zen der Lötstellen mit Hilfe der Heizstrahler 14 erfolgt unter Schutzgas. Nach dem Aufschmelzen wird vorteilhaf­ terweise dem Schutzgas zusätzlich ein Desoxydationsmit­ tel wie Ameisensäure zugesetzt oder gesondert in die Löt­ kammer 9 eingebracht, damit der im Aufschmelzen des Lo­ tes frei werdende Sauerstoff von dem Desoxydationsmittel gebunden werden kann und die Lötstellen schließlich beim Abkühlen in absolut sauerstofffreier Atmosphäre erstarren.

Die Fig. 2 bis 5 zeigen die einzelnen Bearbeitungs- bzw. Verfahrensschritte, wobei Fig. 2 den Zustand zeigt, wenn eine Leiterplatte 3 auf den Träger 22 gelegt wird, damit dieser dann die Leiterplatte 3 in die Lötkammer 9 transportiert.

Gemäß Fig. 3 hat das Verschlußelement 27 am Träger 22 die Be- und Entladeöffnung 21 verschlossen und die Lötkammer 9 ist mit Schutzgas (Stickstoff) geflutet.

Gemäß Fig. 4 wird in die Lötkammer 9 zusätzlich ein Des­ oxydationsmittel gegeben, damit der Lötprozeß in absolut sauerstofffreier Atmophäre erfolgt.

Nach dem Lötprozeß wird die Leiterplatte wieder gemäß Fig. 5 aus der Lötkammer 9 mit Hilfe des Trägers 22 entnommen.

In der Lötkammer 9 herrscht während des Lötprozesses grundsätzlich ein Überdruck.

Claims (12)

1. Vorrichtung zum Löten, insbesondere Reflow-Ofen zum Verlöten von Bauteilen (2) auf Leiterplatten (3) un­ ter Schutzgas mit einem Gehäuse (4), mit mindestens einer Heizeinrichtung (5) und mit einer Transportein­ richtung (6), um die Leiterplatten (3) mit den Bau­ teilen (2) in das Gehäuse (4) hinein und aus diesem heraus zu transportieren, dadurch gekennzeichnet, daß die Heizeinrichtung (5) bewegbar angeordnet ist.

2. Vorrichtung nach Anspruch (1), dadurch gekennzeich­ net, daß ein Antrieb (20) für eine oszillierende Be­ wegung der Heizeinrichtung (5) vorgesehen ist.

3. Vorrichtung nach einem oder mehreren der vorhergehen­ den Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Ge­ häuse (4) zweischalig ist und einen außen befindli­ chen Gehäusemantel (7) und ein Innengehäuse (8) mit einer Lötkammer (9) umfaßt.

4. Vorrichtung nach einem oder mehreren der vorhergehen­ den Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Heiz­ einrichtung (5) und ihre Lagerteile (18) sowie zumin­ dest Teile ihres Antriebes (20) in dem Zwischenraum (13) zwischen dem Gehäusemantel (7) und dem Innenge­ häuse (8) angeordnet sind.

5. Vorrichtung nach einem oder mehreren der vorhergehen­ den Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß transpa­ rente Glaskeramikplatten (10, 11, 12) zumindest teil­ weise zur Begrenzung der Lötkammer (9) / zur Bildung des Innengehäuses (8) und des Gehäusemantels (7) vor­ gesehen sind.

6. Vorrichtung nach einem oder mehreren der vorhergehen­ den Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß Strahlungs­ heizkörper (14) als Heizeinrichtung (5) oberhalb und unterhalb der Lötkammer (9) sowie außerhalb des Innen­ gehäuses (8) angeordnet sind.

7. Vorrichtung nach einem oder mehreren der vorhergehen­ den Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Innen­ gehäuse (8) mindestens eine Be- und Entladeöffnung (21) für mindestens einen als Transporteinrichtung (6) dienenden Träger (22) aufweist.

8. Vorrichtung nach einem oder mehreren der vorhergehen­ den Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß ein Ver­ schlußelement (27) zum Verschließen der Be- und Ent­ ladeöffnung (21) dem Träger (22) zugeordnet ist.

9. Vorrichtung nach einem oder mehreren der vorhergehen­ den Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Innen­ gehäuse (8) eine Eintrittsöffnung (29) für Schutzgas und eine Austrittsöffnung (30) aufweist.

10. Vorrichtung nach einem oder mehreren der vorhergehen­ den Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Innen­ gehäuse (8) zusätzlich einen Anschluß/eine Eintritts­ öffnung (32) für ein Desoxydationsmittel (z. B. Amei­ sensäure, H C O O H) aufweist.

11. Vorrichtung nach einem oder mehreren der vorhergehen­ den Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Gehäu­ semantel (7) eine Absaugöffnung (31) aufweist.

12. Verfahren zum Verlöten unter Schutzgas, insbesondere von Bauteilen (2) auf Leitplatten (3), dadurch gekenn­ zeichnet, daß bis zum Aufschmelzen des Lotes mit Schutzgas gearbeitet wird und daß nach dem Aufschmel­ zen des Lotes zusätzlich mit einem Desoxydationsmit­ teil (z. B. Ameisensäure / H C O O H) gearbeitet wird.