DE4242823A1

DE4242823A1 - Soldering installation lock e.g. for soldering electronic and electric components to PCB

Info

Publication number: DE4242823A1
Application number: DE19924242823
Authority: DE
Inventors: Ernst Dipl Ing Dr Ing Wandke
Original assignee: Linde GmbH
Current assignee: Linde GmbH
Priority date: 1992-12-17
Filing date: 1992-12-17
Publication date: 1994-06-23

Abstract

The lock has and elongate overall shape and incorporates a corresp. elongate housing (2) provided with entry (5) and exit (6) openings for components, and with a transport channel located roughly on the main axis of the housing and leading from the entry to the exit. Transverse ribs (3), which extend from wall to wall, are installed below and above the transport channel into the housing (2). They are set with and inclination pref. against the main gas stream (8). The ribs are not of the same height and are staggered.Alternatively, transverse curtain-like elements are installed into the housing. Devices (a nozzle array, a nozzle slit etc.) are provided at the exit (6) and/or entry (5) openings for production of a gas veil.

Description

Die Erfindung betrifft eine Schleuseneinrichtung für unter Atmosphären stehende Lötanlagen, die eine längliche Gesamt form und ein entsprechendes, längliches, weitgehend abge schlossenes Gehäuse aufweist, bei dem an den Stirnseiten Eintritts- bzw. Austrittsöffnungen für zu schleusende Werkstücke vorhanden sind, und bei dem ein etwa auf der Hauptachse des Gehäuses positionierter, von der Eintritts öffnung zur Austrittsöffnung führender Transportkanal vorhanden ist.The invention relates to a lock device for under Atmospheric standing soldering systems that have an elongated overall shape and a corresponding, elongated, largely abge has a closed housing, in which on the end faces Entry and exit openings for those to be smuggled Workpieces are available, and in which an approximately on the Main axis of the housing positioned, from the entry Transport channel leading to the outlet opening is available.

Das automatisierte Verlöten von elektrischen und elek tronischen Bauelementen, insbesondere bestückten Leiter platten, nimmt in der Technik immer weiter an Umfang und Bedeutung zu. Heute sind in der Praxis vor allem zwei Verfahren zur Verlötung entsprechender Teile von großer Bedeutung: Zum einen wird eine Verlötung sehr häufig mit dem sogenannten Wellenlöten ausgeführt, bei dem Lot durch eine oder mehrere, die jeweiligen Werkstücke an der Verlö tungsstelle berührende Lotwellen aufgebracht wird und so letztlich die Verlötung der Teile erfolgt (siehe z. B. DE-C 39 36 955), zum anderen wird beim sogenannten Reflow löten lediglich ein Aufschmelzen des in Form von Lotpaste oder Lotdepots bereits an der Lötstelle vorhandenem Lots bewirkt (siehe DE-A 40 16 366). The automated soldering of electrical and elec tronic components, especially assembled conductors plates, takes on ever greater scope and technology Meaning too. Today there are two in practice Process for soldering corresponding parts of large Meaning: On the one hand, soldering is very common the so-called wave soldering, with the solder through one or more, the respective workpieces on the lot is touching solder waves applied and so ultimately the parts are soldered (see e.g. DE-C 39 36 955), on the other hand with the so-called reflow just solder a melt in the form of solder paste or solder deposits already existing at the soldering point causes (see DE-A 40 16 366).

Zu einem großem Anteil erfolgt die Ausführung der geschil derten Verfahren in tunnelartig ausgebildeten Durchlauf anlagen, in denen die verschiedenen Behandlungsstufen wie Aufwärmen, Verlöten mit Temperaturen bis über 200°C und anschließendes Abkühlen in unterschiedlichen Anlagenberei chen erfolgen. Als umgebende Atmosphäre ist dabei in den Anlagentunneln häufig Luft vorhanden, mit steigender Tendenz werden jedoch immer öfter auch bestimmte Schutz- oder Reaktionsgase in Lötanlagen eingesetzt. Mit letzteren ergeben sich Verbesserungen in der Qualität der Lötstellen, und es ist - bei sauerstofffreien Schutzgasen - eine Oxidation von Lotschmelze und Lötpartner ausge schlossen (siehe z. B. Artikel "Weichlöten unter aktiviertem Schutzgas - ein Beitrag zum Umweltschutz" aus ELEKTRONIK PRODUKTION & PRÜFTECHNIK, April 1989, Seiten 37 bis 39, insbesondere Seite 38).The execution of the schil takes place to a large extent other processes in a tunnel-like run systems in which the different treatment stages such as Warming up, soldering with temperatures up to over 200 ° C and then cooling in different plant areas Chen done. The surrounding atmosphere is in the Plant tunnels often have air, with increasing However, certain protective or reaction gases used in soldering systems. With the latter result in improvements in the quality of the Soldering points, and it is - with oxygen-free protective gases - Oxidation of solder melt and solder partner out closed (see e.g. article "Soft soldering under activated shielding gas - a contribution to environmental protection " ELECTRONICS PRODUCTION & TESTING TECHNOLOGY, April 1989, pages 37 to 39, especially page 38).

Mit dem Einsatz von begasten Anlagen zum Löten ergibt sich jedoch die Anforderung, derartige Anlagen so aus zubilden, daß das Ein- bzw. Auslaufen von Werkstücken jederzeit problemlos erfolgen kann, ohne daß dabei jedoch große Mengen an Schutzgas durch den Anlageneintritt bzw. -austritt verloren gehen. Darin besteht auch die Aufgaben stellung vorliegender Erfindung. Bislang werden zur Lösung dieses Problems entweder Schutzgasverluste durch ständig offenstehende Zutritts- und Austrittsspalte hinge nommen oder es werden aufwendige, ständig zu schaltende, schleusenartige Einrichtungen mit Schiebern oder Klappen am Anlagenein- und -ausgang vorgesehen (siehe z. B. DE-C 37 44 917).With the use of fumigated systems for soldering results However, the requirement of such systems turns out to be to form that the entry or exit of workpieces can be done at any time without problems, but without large amounts of protective gas through the entry of the plant or - exit will be lost. That is also the task position of the present invention. So far Solution to this problem by either shielding gas losses constantly open entry and exit gaps or complex, constantly switching, lock-like devices with slides or flaps provided at the system inlet and outlet (see e.g. DE-C 37 44 917).

Gemäß der Erfindung wird dies nunmehr dadurch gelöst, daß eine - wie eingangs beschriebene - Schleuseneinrichtung vorgesehen wird, bei der quer zur Längs- und Transport richtung gasströmungsbehindernde Einbauten (3) im Gehäuse (2) angeordnet sind, die zwar den Transportweg (9) freilassen, aber eine in Längsrichtung des Gehäuses fließende Gasströmung hemmen. According to the invention, this is now achieved in that a lock device is provided, as described in the introduction, in which gas flow-obstructing internals ( 3 ) are arranged in the housing ( 2 ) transversely to the longitudinal and transport direction, although they leave the transport path ( 9 ) free , but inhibit a gas flow flowing in the longitudinal direction of the housing.

Zur detaillierten Ausgestaltung der Erfindung sind eine Reihe unterschiedlicher, gasströmungsbehindernder Einbauten denkbar und möglich. Beispielsweise können mehrere, hintereinander angeordnete, lochblendenartige Bleche im Gehäuse vorgesehen werden, deren Durchlaß öffnung lediglich etwa den Transportkanal frei läßt.For a detailed embodiment of the invention are A range of different gas flow restrictors Buildings conceivable and possible. For example several, one behind the other, pinhole-like Sheets are provided in the housing, their passage Opening only leaves the transport channel free.

Aufgrund des einfacheren Aufbaues ist jedoch eine Gestaltung derart, daß eine Reihe quer zur Längsrichtung verlaufender, oberhalb und unterhalb des Transportkanals angeordneter und vom Transportkanal bis zur Gehäusewand reichender Stege als gasströmungshemmende Einbauten vor gesehen werden, von Vorteil. Eine ebenso mit weniger Herstellungsaufwand verbundene Variante besteht darin, daß quer zur Längsrichtung verlaufende, ebenfalls oberhalb und unterhalb des Transportkanals angeordnete und von der Gehäusewand bis zum Transportkanal reichende, vorhangartigen Elemente, z. B. Asbestlappen, im Gehäuse vorgesehen werden, die beispielsweise an im Gehäuse quer eingebauten Stäben aufgehängt sein können.Due to the simpler structure, however, is one Design such that a row is transverse to the longitudinal direction running above and below the transport channel arranged and from the transport channel to the housing wall Reaching webs as gas flow-inhibiting internals be seen, an advantage. One with less Variant connected to production costs consists in that transverse to the longitudinal direction, likewise arranged above and below the transport channel and from the housing wall to the transport channel, curtain-like elements, e.g. B. asbestos rags, in the housing are provided, for example, transversely in the housing built-in rods can be hung.

Beide Varianten können in einer Reihe gängiger Lötanlagen auch nachträglich in deren Eintritts- und Austritts bereichen installiert werden, und es kann so auch ein Teil eines bereits vorhandenen Anlagentunnels zu einer erfindungsgemäßen Schleuseneinrichtung umgestaltet sein.Both variants can be used in a number of common soldering systems also subsequently in their entry and exit areas can be installed, and so can one Part of an existing system tunnel to one lock device according to the invention can be redesigned.

Allein mit diesen einfachen Einbauelementen in einem eigenständigen Schleusentunnel oder in Endbereichen von bestehenden Anlagen wird eine verbesserte Abdichtung einer sonst offenen Lötanlage bewirkt oder - anders ausgedrückt - ein Gasfluß durch einen entsprechenden Tunnel oder Tunnelteil verringert. Mit der Erfindung werden daher auch Schutzgaseinsparungen möglich. With these simple built-in elements in one independent lock tunnel or in the end areas of existing systems will have improved sealing an otherwise open soldering system or - otherwise expressed - a gas flow through a corresponding one Tunnel or part of the tunnel reduced. With the invention shielding gas savings are therefore also possible.

In einer Vorteile aufweisenden Gestaltungsvariante ist die erfindungsgemäße Schleuseneinrichtung derart ausge bildet, daß die Stege (3) mit einer Schrägstellung bezüg lich des Haupt-Schutzgasstromes, vorzugsweise mit einer gegen den Haupt-Schutzgasstrom orientierten Schrägstel lung, im Gehäuse (2) installiert sind.In an advantageous design variant, the lock device according to the invention is formed such that the webs ( 3 ) with an inclination bezüg Lich the main shielding gas stream, preferably with an oriented towards the main shielding gas stream, are installed in the housing ( 2 ).

Darüber hinausgehend vorteilhaft kann es sein, wenn die Stege im Gehäuse nicht auf gleicher Höhe sondern versetzt installiert sind. Mit diesen Gestaltungsvarianten des erfindungsgemäßen Schleusentunnels ist häufig eine weitere Verbesserung der Abschottung und Abdichtung einer Lötanlage erreichbar.In addition, it can be advantageous if the Ridges in the housing are not at the same height but offset are installed. With these design variants of the lock tunnel according to the invention is often a further improve the isolation and sealing of a Soldering system accessible.

Ebenso können die oben bereits angesprochenen vorhang artigen Elemente im Gehäuse nicht auf gleicher Höhe, sondern versetzt installiert werden. Bei nicht horizontal orientierten Schleuseneinrichtungen oder Tunnelteilen ergibt sich bei den betreffenden, lediglich hängenden Einrichtungen zudem automatisch auch eine schräge Orientierung bezüglich Gehäuse und Gasstrom.Likewise, the curtain already mentioned above like elements in the housing not at the same height, but be installed offset. With not horizontal oriented lock systems or parts of tunnels results from the relevant, only hanging Facilities also automatically incline Orientation regarding housing and gas flow.

Ein weitere, vorteilhafte Variante einer vorschlags gemäßen Schleuseneinrichtung zeichnet sich ferner dadurch aus, daß sie bei der Austrittsöffnung (6) und/oder der Eintrittsöffnung (5) des Gehäuses eine Einrichtung zur Erzeugung eines Gasschleiers (Düsenstock, Schlitzdüse) aufweist.Another advantageous variant of a proposed lock device is further characterized in that it has a device for generating a gas curtain (nozzle block, slot nozzle) at the outlet opening ( 6 ) and / or the inlet opening ( 5 ) of the housing.

Im folgenden sollen Beispiele für erfindungsgemäß ausge staltete Zutritts- bzw. Austrittstunnel bzw. Schleusen einrichtungen anhand der Figuren näher erläutert werden.The following are examples of the invention designed access and exit tunnels or locks devices are explained in more detail with reference to the figures.

Es zeigt: It shows:

Fig. 1 eine Schleuseneinrichtung mit senkrecht zu den Gehäusewänden installierten Stegen oberhalb und unterhalb des Transportkanals und mit aus trittsseitiger Gasschleiereinrichtung; . Figure 1 shows a sheath device with vertically installed to the housing walls webs above and below the transport channel and out of mutual occurs gas curtain device;

Fig. 2 eine Schleuseneinrichtung mit schräg zu den Gehäusewänden installierten Stegen oberhalb und unterhalb des Transportkanals. Fig. 2 is a port device with an obliquely installed to the housing walls webs above and below the transport channel.

In Fig. 1 ist eine erfindungsgemäße Schleuseneinrichtung S in Seitenansicht im Schnitt gezeigt. Diese Schleusenein richtung besteht zunächst im wesentlichen aus einem etwa quaderförmigen Gehäuse 2, von dem in der aufgeschnittenen Seitenansicht ein Rechteck sichtbar ist. Im vorliegenden Fall ist eine Zutrittsschleuseneinrichtung gezeigt, an die sich der Aufwärmabschnitt 4 einer Lötanlage an schließt. Die gezeigte Schleuseneinrichtung weist im weiteren eine Zutrittsöffnung 5 und eine Austrittsöff nung 6 auf. Zu verlötenden Werkstücke 10, typischerweise Leiterplatten, treten mit einer Bewegungsrichtung gemäß Pfeil 1 in den mit der Linie 9 skizzierten Transport kanal in die Schleuseneinrichtung S ein. Eine erfindungs gemäße Schleuseneinrichtung weist mit Vorteilen ein Höhe-zu-Länge-Verhältnis von 1 : 2.5 bis - maximal sinn voll - 1 : 10 auf, während sich die Breite nach dem jeweiligen Anwendungsfall richtet.In Fig. 1, a lock device S according to the invention is shown in side view in section. This Schleusenein direction initially consists essentially of an approximately cuboid housing 2 , of which a rectangle is visible in the cut side view. In the present case, an access lock device is shown, to which the heating section 4 of a soldering system connects. The lock device shown further has an access opening 5 and an outlet opening 6 . Workpieces 10 to be soldered, typically printed circuit boards, enter the lock device S with a direction of movement according to arrow 1 into the transport channel outlined with line 9 . A lock device according to the invention advantageously has a height-to-length ratio of 1: 2.5 to - at most sensible - 1:10, while the width depends on the respective application.

Im Gehäuse 2 sind quer zur Längs- und Transportrichtung an der Gehäusedecke und am Boden in senkrechter Orientierung zu Decke und Boden und in gleichmäßigen Abständen zueinander Stege 3 angeordnet. Der Abstand der Stege 3 zueinander beträgt im gezeigten Fall etwa 1/6 der Länge des Gehäuses. In jedem Falle sind jedoch wenigstens vier solcher Stege bzw. Stegpaare über die Länge des Gehäuses zu verteilen. Mit Vorteil wird insbesondere ein Stegabstand in der Dimension der Länge der zu bearbei tenden Werkstücke gewählt. Die Stege 3 sind ferner hin sichtlich ihrer Dimensionierung so ausgelegt, daß sie weitgehend bis an die voraussichtlich zu bearbeitenden und durch den Transportkanal 9 laufenden Werkstücke heranreichen.In the housing 2 , webs 3 are arranged transversely to the longitudinal and transport direction on the housing ceiling and on the floor in a vertical orientation to the ceiling and floor and at equal distances from one another. The distance between the webs 3 in the case shown is about 1/6 of the length of the housing. In any case, however, at least four such webs or web pairs must be distributed over the length of the housing. In particular, a spacing in the dimension of the length of the workpieces to be machined is advantageously selected. The webs 3 are also designed visually so that they largely reach up to the workpieces that are likely to be machined and run through the transport channel 9 .

Mit Pfeilen 8 ist im weiteren die Hauptströmungsrichtung des Schutzgases in der Schleuseneinrichtung dargestellt, wobei diese aus dem Aufwärmabschnitt 4 der sich anschlie ßenden Lötanlage heraus und zur Zutrittsöffnung 5 der Schleuseneinrichtung hin gerichtet ist. Diese Strömung ist ein Resultat der ansonsten gasdichten Ausbildung der nicht weiter gezeigten Lötanlage, bei der der wesentliche Gasabfluß eben durch den Werkstückein- und -austritt erfolgt.The main flow direction of the protective gas in the lock device is shown with arrows 8 , this being directed out of the heating section 4 of the subsequent soldering system and toward the access opening 5 of the lock device. This flow is a result of the otherwise gas-tight design of the soldering system (not shown further), in which the essential gas outflow occurs precisely through the workpiece inlet and outlet.

Durch die wie beschrieben aufgebaute Schleuseneinrich tung S ergibt sich nun für die Gasströmung folgende Konsequenz: Der aus der Aufwärmzone 4 kommende Gasstrom 8 trifft in der Schleuseneinrichtung auf die quer zur Gasströmungseinrichtung 8 installierten Stege 3 und zudem auf ein einlaufendes Werkstück 10, wobei die Stege 3 - wie ausgeführt - in der Regel nur wenig oberhalb und unterhalb des Werkstücks 9 enden. Somit ergibt sich eine Verengung des Strömungsquerschnitts am Ort des Werkstücks und eine, wie mit Linien und Pfeilen 11, 12 angedeutete, Verwirbelung und Umleitung des Schutzgasstromes 8. Eine solche Verwirbelung und Behinderung findet in der Schleuseneinrichtung entsprechend den vorhandenen Steg paaren mehrfach statt. Im Ergebnis wird mit der gezeigten Schleuseneinrichtung auf diese Weise eine deutliche Minderung des Schutzgasausflusses erreicht. The lock device S constructed as described now has the following consequence for the gas flow: The gas stream 8 coming from the heating zone 4 meets in the lock device the webs 3 installed transversely to the gas flow device 8 and also an incoming workpiece 10 , the webs 3 - As stated - usually end only a little above and below the workpiece 9 . This results in a narrowing of the flow cross section at the location of the workpiece and, as indicated by lines and arrows 11 , 12 , swirling and redirection of the protective gas stream 8 . Such swirling and obstruction takes place several times in the lock device in accordance with the existing web pairs. As a result, the lock device shown achieves a significant reduction in the outflow of protective gas in this way.

Wird darüber hinaus am Übergang von der Aufwärmzone 4 in die Schleuseneinrichtung S ein Gasschleier vorgesehen, welcher z. B. mit Hilfe eines oder zweier, dort angeord neter Düsenstöcke 7, 7′ gebildet werden kann, so ergibt sich eine weitere Durchflußminderung durch die Schleusen einrichtung S, wobei das eingedüste Schutzgas zur Atmo sphärenbildung in der Lötanlage beiträgt.In addition, a gas curtain is provided at the transition from the heating zone 4 in the lock device S, which, for. B. with the help of one or two, there angeord Neter nozzle sticks 7 , 7 'can be formed, so there is a further reduction in flow through the locks device S, wherein the injected protective gas contributes to atmospheric spheres in the soldering system.

Eine hinsichtlich der Abdichtung darüber hinausgehende Wirkung läßt sich ferner noch dadurch erreichen, daß zutrittsseitig an der Schleuseneinrichtung S ein weiterer Gasschleier errichtet wird.One that goes beyond this in terms of sealing Effect can also be achieved in that another on the access side of the lock device S. Gas curtain is erected.

Dies ist in Fig. 2 mit einem eingangsseitig angeord neten Doppelschleiervorsatz 10 näher dargestellt. Im übrigen zeigt die Fig. 2 im Unterschied zur Fig. 1 in schräger und versetzter Weise installierte Stege 3. Insgesamt zeigt Fig. 2 ebenfalls eine geschnittene Seitenansicht einer erfindungsgemäßen Schleuse, wobei in Fig. 2 die gleichartigen Elemente zur Fig. 1 mit den gleichen Ziffern bezeichnet sind.This is shown in FIG. 2 with a double veil attachment 10 arranged on the input side. Incidentally, the Fig. 2 in oblique and staggered fashion shows, in contrast to FIG. 1 installed webs 3. Overall, FIG. 2 is also a sectional side view of a lock according to the invention, wherein in Fig. 2, similar elements to Fig. 1 are denoted by the same numerals.

Mit den beschriebenen Schleuseneinrichtungen wird eine gute Abdichtung von begasten Lötanlagen und gegebenen falls auch entsprechenden, unter Schutzgas betriebenen und mit Werkstücken zu beschickenden Anlagen, die mit nahe dem Umgebungsdruck liegendem Innendruck arbeiten, erzielt, wobei dies ohne bewegte Elemente und aufwendige Steuerungen erfolgt.With the lock devices described a good sealing of fumigated soldering systems and given if also appropriate, operated under protective gas and systems to be loaded with workpieces, which with working inside pressure close to the ambient pressure, achieved, this without moving elements and expensive Controls.

Claims

1. lock device for soldering systems under atmospheres, which has an elongated overall shape and a corresponding, elongated, largely closed housing,
in which there are inlet or outlet openings ( 5 , 6 ) on the front sides for workpieces to be sluiced,
and in which there is a transport channel positioned approximately on the main axis of the housing and leading from the inlet opening to the outlet opening,
characterized in that internals ( 3 ) which obstruct gas flow are installed in the housing ( 2 ) transversely to the longitudinal and transport directions.

2. Lock device according to claim 1, characterized in that transverse to the longitudinal direction duri fende, above and below the transport channel ( 9 ) arranged and extending from the transport channel to the housing wall webs ( 3 ) are installed in the housing.

3. Lock device according to claim 2, characterized in that the webs ( 3 ) with an inclined position with respect to the main protective gas flow ( 8 ), preferably with an inclined position against the main protective gas flow, are installed in the housing ( 2 ).

4. Lock device according to claim 2 or 3, characterized in that the webs ( 3 ) in the housing are not installed at the same height but offset.

5. Lock device according to claim 1, characterized characterized in that run transverse to the longitudinal direction de, above and below the transport channel arranged from the housing wall to the transport channel reaching, curtain-like elements in the housing are installed.

6. Lock device according to claim 2 or 3, characterized in that the curtain-like elements ( 3 ) are not installed in the housing at the same height but offset.

7. Lock device according to one of claims 1 to 6, characterized in that at the outlet opening ( 6 ) and / or at the inlet opening ( 5 ) of the housing, a device for generating a gas veil (nozzle block, slot nozzle) is provided.