DE4217643C2 - Vorrichtung zum Löten, insbesondere Reflow-Ofen - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Vorrichtung zum Löten, ins­ besondere Reflow-Ofen zum Verlöten von Bauteilen auf Leiter­ platten unter Schutzgas, mit einer von einem Gehäuse umgebenen Lötkammer, einer stirnseitigen Lötkammeröffnung für den Durch­ tritt des Lötgutes, einer Transporteinrichtung zur Förderung des Lötgutes in Richtung der Lötkammerachse in die und aus der Lötkammer und wenigstens einer der Lötkammer zugeordneten Heiz­ einrichtung, die in Richtung der Lötkammerachse verstellbar ist.

Eine derartige Lötvorrichtung ist bekannt (DE 37 24 005 C2).

Die bekannte Lötvorrichtung weist einen langgestreckten Tunnel auf, durch den eine Transporteinrichtung in Form eines Förder­ bandes für das Lötgut kontinuierlich umläuft, so daß dieses Lötgut am einen Ende in die Lötkammer eintritt und am anderen Ende aus ihr austritt. Eine derartige Lötvorrichtung ist ver­ gleichsweise voluminös. Sie arbeitet nur bei hohem Lötgutanfall bzw. im kontinuierlichen Betrieb ökonomisch.

Bei der bekannten Vorrichtung mit kontinuierlich vorbewegtem Lötgut passiert dieses die oberhalb und unterhalb der Trans­ portbahn angeordneten Heizeinrichtungen (Strahler), wodurch eine gleichmäßige Erwärmung des Lötguts an allen Stellen ge­ währleistet ist. Die Verstellbarkeit der Heizeinrichtungen in Richtung der Lötkammerachse dient dazu, ein gewünschtes Tempe­ ratur-Zeitprofil über die durchlaufene Tunnelstrecke einzustel­ len, nämlich auf Grund eines Testergebnisses die einzelnen Heizelemente so zu verstellen, daß über die Tunnellänge die Ist-Temperaturwerte den gewünschten Sollwerten entsprechen. Die Verstellung erfolgt daher nur vor dem eigentlichen Lötvorgang, wobei eine bestimmte Einstellung vorgenommen wird, die während des Lötvorgangs nicht mehr verändert wird. Während des Lötens verbleiben somit die Heizelemente bewegungslos an der ihnen zu­ gedachten Stelle.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Lötvorrichtung der eingangs beschriebenen Art zu schaffen, die eine kompakte Ausbildung ermöglicht, einwandfrei arbeitet und für vergleichs­ weise geringen Lötgutanfall geeignet sowie auch mit häufigeren Stillstandszeiten einsetzbar ist.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß die Transporteinrichtung einen intermittierend zwischen einer aus­ gefahrenen Beschickungsstellung und einer in die Lötkammer ein­ gefahrenen Lötstellung verlagerbaren Träger für das Lötgut auf­ weist und daß ein Antrieb für eine oszillierende Bewegung der Heizeinrichtung in Richtung der Lötkammerachse vorgesehen ist.

Zweckmäßige Ausgestaltungen und Weiterbildungen dieser Erfin­ dung ergeben sich aus den Unteransprüchen.

Der erfindungsgemäßen Ausbildung liegt ein Konzept zugrunde, wonach der Lötvorgang intermittierend bei stillstehendem Lötgut durchgeführt wird. Das ermöglicht eine vergleichsweise einfache Vorrichtung mit geringer Baulänge. Durch die oszillierende Be­ wegung der Heizeinrichtung wird das Lötgut trotz seiner statio­ nären Anordnung gleichmäßig erwärmt, ohne daß es zu örtlichen Übererwärmungen oder Untererwärmungen kommt. Somit wird ein gutes Lötergebnis erzielt. Dabei kann die Lötkammer verhältnis­ mäßig klein sein, insbesondere, wenn sie mit dem Lötgut von ei­ ner Seite her sowohl beschickt wie auch entladen wird.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung wird nachstehend anhand der Zeichnung 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 zusammenge­ faßt, 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 gegenüber liegenden 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 beim 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 Atmosphäre 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 (11)

1. Vorrichtung zum Löten, insbesondere Reflow-Ofen (1) zum Verlöten von Bauteilen (2) auf Leiterplatten (3) unter Schutzgas, mit einer von einem Gehäuse (4) umgebenen Löt­ kammer (9), einer stirnseitigen Lötkammeröffnung (21) für den Durchtritt des Lötgutes (2, 3), einer Transporteinrich­ tung (6) zur Förderung des Lötgutes (2, 3) in Richtung der Lötkammerachse in die und aus der Lötkammer (9) und wenig­ stens einer der Lötkammer (9) zugeordneten Heizeinrichtung (5), die in Richtung der Lötkammerachse verstellbar ist, dadurch gekennzeichnet, daß die Transporteinrichtung (6) einen intermittierend zwischen einer ausgefahrenen Beschic­ kungsstellung und einer in die Lötkammer (9) eingefahrenen Lötstellung verlagerbaren Träger (22) für das Lötgut (2, 3) aufweist und daß ein Antrieb (20) für eine oszillierende Bewegung der Heizeinrichtung (5) in Richtung der Lötkammer­ achse vorgesehen ist.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Heizeinrichtung (5) Strahlungsheizkörper (14) in Form von Quarzstäben aufweist, die sich quer zur Lötkammerachse erstrecken.

3. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß we­ nigstens ein Strahlungsheizkörper (14) oberhalb und wenig­ stens ein Strahlungsheizkörper (14) unterhalb der Lötkammer (9) angeordnet sind.

4. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Heizeinrichtung (5) auf der Außen­ seite von transparenten Glaskeramikplatten (11, 12) ange­ ordnet ist, welche die Lötkammer (9) abgrenzen.

5. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Heizeinrichtung (5) zwischen einem die Lötkammer (9) umschließenden Innengehäuse (8) und einem äußeren Gehäusemantel (7) angeordnet ist.

6. Vorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Zwischenraum (13) zwischen dem Innengehäuse (8) und dem Gehäusemantel (7) auch den Antrieb (24) des Trägers (22) für das Lötgut (2, 3) ganz oder teilweise aufnimmt.

7. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß innerhalb des Gehäusemantels (7) auch die Antriebseinrichtung (20) für die oszillierend bewegte Heizeinrichtung (5) angeordnet ist.

8. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß der Gehäusemantel (7) zumindest teil­ weise von Glaskeramikplatten (10) gebildet ist.

9. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß nur eine Lötkammeröffnung (21) vorgese­ hen ist, durch die der Träger (22) für das Lötgut (2, 3) in entgegengesetzten Richtungen ein- und ausfahrbar ist.

10. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß an der Transporteinrichtung (6) ein mit dem Träger (22) für das Lötgut (2, 3) zwischen einer Offen­ stellung und einer Schließstellung mitbewegtes Verschluß­ element (27) für die Lötkammeröffnung (21) vorgesehen ist.

11. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß in die Lötkammer (9) wenigstens eine Leitung (29, 32) für die Zuführung eines Schutzgases und/oder eines Desoxydationsmittels wie Ameisensäure mün­ det.