DE4418732A1

DE4418732A1 - Verfahren und Vorrichtung zum Messen und/oder Regeln der Höhe einer Lötwelle

Info

Publication number: DE4418732A1
Application number: DE19944418732
Authority: DE
Inventors: Rolf Dipl Ing Mayer; Wilfried Reschnar; Dieter Dipl Ing Streicher; Eberhard Dipl Ing Rieger
Original assignee: Robert Bosch GmbH
Current assignee: Robert Bosch GmbH
Priority date: 1994-05-28
Filing date: 1994-05-28
Publication date: 1995-11-30

Description

Stand der Technik

Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Messen und/oder Regeln der Höhe einer Lötwelle nach der Gattung des Hauptanspruchs.

Bei gängigen Verfahren zum Verlöten elektronischer Schaltungsplatinen werden die Schaltungsplatinen mittels eines Transportsystems über eine oder mehrere Lötwellen geführt, wodurch die zu den Lötwellen weisenden Kontakte mit Lot umspült werden. Die Höhe der Lötwellen ist dabei so einzustellen, daß das Lot die Unterseite der Platine sicher erreicht, jedoch noch keinen erheblichen Druck auf die Platine ausübt. Bei laminar fließenden Lötwellen ist es dabei denkbar, die Lötwellenhöhe durch einen elektrischen Sensor direkt an der Oberkante der Lötwelle zu erfassen. Hierbei ist es jedoch schwierig, Unruhen auf der Lötwellenoberfläche, die insbesondere auch durch das Eintauchen der zu verlötenden Schaltungsplatinen hervorgerufen werden, zu berücksichtigen. Für turbulente Wellen ist diese Art der Messung gänzlich ungeeignet.

Vorteile der Erfindung

Das erfindungsgemäße Verfahren mit den Merkmalen des Hauptanspruchs hat den Vorteil, daß die Lötwellenhöhe sowohl laminar als auch turbulent fließender Lötwellen sicher und unbeeinflußt von Unruhen auf der Lötwelle bestimmt werden kann. Das im Abzweig aufsteigende Lot steht mit ruhiger Oberfläche, da das Lot nicht wie bei der Lötwelle abfließen muß. Die Höhe des Lotes im Abzweig entspricht in der Regel der mittleren Höhe der Lötwelle oder weicht im Einzelfall um einen kleinen konstanten, bestimmbaren Betrag davon ab. Die erfaßte Lötwellenhöhe kann dann einer signalverarbeitenden Anordnung zugeführt werden, die entweder die Lötwellenhöhe anzeigt oder direkt auf ein die Lötwellenhöhe beeinflussendes Organ regelnd wirkt.

Durch die in den Unteransprüchen aufgeführten Merkmale sind vorteilhafte Weiterbildungen des Verfahrens nach dem Hauptanspruch möglich.

Eine erfindungsgemäße Vorrichtung zum Messen und/oder Regeln der Höhe einer Lötwelle zeichnet sich vorteilhaft durch einen Abzweig aus, der bis mindestens zur Höhe der Lötwelle reicht und der zwischen der Lotpumpe und einer Austrittsöffnung des Ausflusses angeordnet ist. Am oberen Ende des Abzweigs können dann Mittel vorgesehen sein, die die Höhe des aufsteigenden Lotes erfassen und die mit einer signalverarbeitenden Vorrichtung verbunden sind. Durch diese Maßnahmen ist erreicht, daß sowohl bei laminaren als auch turbulenten Wellen ein beruhigter Bereich geschaffen wird dem die Höhe der Lötwelle sicher entnehmbar ist. Der Abzweig kann rohrförmig und an einer Zuleitung zwischen Lotpumpe und Ausfluß angeschlossen sein. Auf diese Weise ist der beruhigte Bereich mit wenig Aufwand und kostengünstig erzeugbar. Der Abzweig kann auch platzsparend an der Seitenwand des Ausflusses angeschlossen sein. Die Seitenwand ist in der Regel eben, so daß herkömmliche, bekannte Dichtmittel eingesetzt werden können. Ist der Abzweig in der Nähe der Auslaßöffnung des Ausflusses angeschlossen, sind Druckunterschiede aufgrund unterschiedlicher Fließgeschwindigkeiten der Lotzuleitung vermieden.

Zur Erfassung der Lötwellenhöhe im Abzweig kann bevorzugt ein induktiv arbeitender Sensor eingesetzt werden, der sehr genau die metallische Oberfläche abtastet.

In vorteilhafter Weise kann der Druck des von der Lötpumpe geförderten Lotes direkt mittels eines Drucksensors gemessen und einer signalverarbeitenden Anordnung zugeführt werden. Diese ermittelt aus dem Druck die Lötwellenhöhe und kann regulierend auf die Lötpumpe einwirken.

Zeichnung

In der Zeichnung sind vier Ausführungsbeispiele einer erfindungsgemäßen Vorrichtung dargestellt. Es zeigen die Fig. 1 bis 4 je ein Ausführungsbeispiel und Fig. 1a eine Lötwelle in Seitenansicht.

Beschreibung

In den Fig. 1 bis 4 sind gleiche Teile mit gleichen Positionszahlen bezeichnet. Es zeigt die Fig. 1 schematisch eine Schwallötanlage 10 im Schnitt mit einer Wanne 12, in der sich das geschmolzene Lot 14 befindet. In die Wanne 12 ragt eine Lotpumpe 16, die eine Antriebseinheit 18 und ein mit dieser über eine Welle 20 verbundenes Pumpenrad 22 aufweist.

Das Pumpenrad 22 ragt in einen Einlaß 24, der über eine Zuleitung 26 mit einem, einen Ausfluß 28 bildenden Behälter verbunden ist. Der Ausfluß 28 weist an seinem oberen Ende 30 eine Austrittsöffnung 31 auf.

Mit der Zuleitung 26 ist ein Abzweig 32 verbunden, der sich rohrförmig nach oben erstreckt und dessen oberes Ende 34 höher liegt als die Austrittsöffnung 31 des Abflusses 28.

In das obere Ende 34 des Abzweigs 32 ragt ein Sensor 36, der mit einer signalverarbeitenden Vorrichtung 38 verbunden ist, die ihrerseits mit der Antriebseinheit 18 der Lotpumpe 16 verbunden ist.

Die Vorrichtung arbeitet wie folgt:
über das sich drehende Pumpenrad 22 wird aus der Wanne 12 Lot über die Zuleitung 26 bis zum Ausfluß 28 gefördert, das dann durch die Austrittsöffnung 31 des Ausflusses in bekannter Weise als Lötwelle ausfließt. Die Lötwelle weist dabei eine bestimmte Höhe 40 auf, die in Abhängigkeit von der Fördermenge des Lotes variieren kann. Im Abzweig 32 steigt das Lot auf eine in Bezug zur Höhe 40 stehende Höhe 41. Der Sensor 36 erfaßt die exakte Höhe 41 induktiv und gibt einen entsprechenden Istwert an die signalverarbeitende Vorrichtung 38 weiter. Diese vergleicht den Istwert mit einem Sollwert und regelt über die Antriebseinheit 18 die Pumpendrehzahl entsprechend. Auf diese Weise kann eine Höhe 40 der Lötwelle genau eingestellt und nachgeregelt werden.

Im Ausführungsbeispiel gemäß Fig. 2 ist die signalverarbeitende Vorrichtung 38 mit einem in der Zuleitung 26 eingebrachten Ventil 42 verbunden, das die maximale Durchflußmenge bei konstanter Pumpendrehzahl entsprechend der Regelgröße der signalverarbeitenden Vorrichtung einstellt.

Der Sensor 44 weist ein das obere Ende 34 des Abzweigs 32 übergreifende Spule 46 auf, so daß eine Variation der Lötwellenhöhe über die damit verbundene Änderung der Induktivität der Spule 46 gemessen werden kann.

Die Vorrichtung gemäß Fig. 3 unterscheidet sich von der Vorrichtung gemäß Fig. 1 dadurch, daß ein Abzweig 48 an einer Seitenwand 50 des Ausflusses 28 angebracht ist. Dies hat den Vorteil, daß sich Druckunterschiede aufgrund von Strömungsgeschwindigkeiten in der Lötwellenhöhe im Abzweig 48 vermieden sind.

Selbstverständlich sind die gezeigten Sensoren 36 und 44 austauschbar. Es können auch andere Sensoren eingesetzt werden, die die Oberflächenhöhe 41 kapazitiv, optisch usw. bestimmen, es hat sich jedoch die induktive Messung in Verbindung mit dem im Abzweig aufsteigenden Lot als am günstigsten erwiesen.

Die Schwallötanlage 10 nach Fig. 4 unterscheidet sich von den vorgehenden dadurch, daß die Lötwellenhöhe 40 nicht durch eine in einem Abzweig 32 beziehungsweise 48 aufsteigende Lotsäule erfaßt wird, sondern dadurch, daß der Druck des geförderten Lotes mittels eines Drucksensors 52 gemessen wird. Der Drucksensor 52 ist mit der signalverarbeitenden Vorrichtung 38 verbunden, die in Abhängigkeit vom übermittelten Istwert auf die Lotpumpe 16 einwirkt. Der Ort, an dem der Drucksensor anzubringen ist, kann fast beliebig gewählt werden, wobei zu beachten ist, daß die Strömungsverhältnisse den Druck beeinflussen.

Claims

1. Verfahren zum Messen und/oder Regeln der Höhe einer Lötwelle, die mittels einer Lotpumpe erzeugt wird, die das flüssige Lot von einem Sammelbehältnis zu einem Ausfluß fördert, dadurch gekennzeichnet, daß das Lot in einen bis mindestens zur Höhe (40) der Lotwelle reichenden Abzweig (32, 48) geleitet wird, der zwischen der Lotpumpe (16) und einer Austrittsöffnung (31) des Ausflusses (28) angeordnet ist, und daß im oder über dem Abzweig (32, 48) Mittel (36, 44) vorgesehen sind, die die Höhe (41) des aufsteigenden Lotes erfassen und ein den Wert der Höhe (41) enthaltendes Signal an eine signalverarbeitende Vorrichtung (38) abgeben.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die signalverarbeitende Vorrichtung (38) aus dem Signal eine Regelgröße ableitet, mit der die Höhe (40) der Lötwelle nachregelbar ist.

3. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Regelgröße die Drehzahl der Lotpumpe (16) beeinflußt.

4. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Regelgröße einem Ventil (42) zuführbar ist, das den Lotdurchfluß bestimmt.

5. Vorrichtung zum Messen und/oder Regeln der Höhe einer Lötwelle, die mittels einer Lotpumpe erzeugt wird, die das flüssige Lot von einem Sammelbehältnis zu einem Ausfluß fördert, insbesondere zur Durchführung des Verfahrens nach einem der vorhergehenden Ansprüchen, dadurch gekennzeichnet, daß ein bis mindestens zur Höhe (40) der Lötwelle reichender Abzweig (32, 48) vorgesehen ist, der zwischen der Lotpumpe (16) und einer Austrittsöffnung (31) des Ausflusses (32, 48) angeordnet ist, und daß im oder über dem Abzweig (32, 48) Mittel (36, 44) vorgesehen sind, die die Höhe (41) des aufsteigenden Lotes erfassen und die mit einer signalverarbeitende Vorrichtung (38) verbunden sind.

6. Vorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Abzweig (32, 48) rohrförmig ist und an eine Zuleitung (26) zwischen Lotpumpe und Ausfluß (28) angeschlossen ist.

7. Vorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Abzweig (32, 48) rohrförmig ist und an eine Seitenwand (50) des Ausflusses (28) angeschlossen ist.

8. Vorrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß der Abzweig (32, 48) in der Nähe der Auslaßöffnung (31) des Ausflusses (28) angeschlossen ist.

9. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 5 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß am oberen Ende (34) des Abzweiges (32, 48) ein die Höhe (40) der Lötwelle induktiv erfassender Sensor (36, 44) angeordnet ist.

10. Vorrichtung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß der Sensor (36, 44) mit einer signalverarbeitenden Anordnung (38) verbunden ist, die auf die Lotpumpe (16) oder ein den Lotdurchfluß bestimmendes Ventil (42) wirkt.

11. Vorrichtung zum Messen und/oder Regeln der Höhe einer Lötwelle, die mittels einer Lotpumpe erzeugt wird, die das flüssige Lot von einem Sammelbehältnis zu einem Ausfluß fördert, insbesondere zur Durchführung des Verfahrens nach einem der vorhergehenden Ansprüchen, gekennzeichnet durch einen Druck des geförderten Lotes erfassenden Sensor (52), der stromab der Lötpumpe (16) angeordnet ist und der mit einer signalverarbeitenden Anordnung (38) verbunden ist.