DE4418732A1

DE4418732A1 - Soldering wave height measurement and/or control

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

Abstract

The measurement and/or control of the height (40) of a soldering wave produced by means of a solder pump (16) is claimed. Solder is directed into a branch element (32) which reaches at least up to the height (40), and is located between the pump and an opening (31) of an outlet (28) from the solder bath (12). Above the branch element there are means (36) which detect the solder level (41) and deliver a signal to a processing unit (38).

Description

State of the art

Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Messen und/oder Regeln der Höhe einer Lötwelle nach der Gattung des Hauptanspruchs.The invention relates to a method and a device for measuring and / or regulating the height of a solder wave according to the Genus of the main claim.

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.With common methods for soldering electronic Circuit boards are the circuit boards by means of a transport system over one or more soldering waves guided, whereby the contacts facing the soldering waves with Be washed around solder. The height of the soldering waves is so adjust the solder to secure the bottom of the board achieved, but still no significant pressure on the Board exercises. It is with laminar flowing solder waves conceivable, the solder wave height by an electrical Detect sensor directly at the top edge of the solder wave. Here, however, it is difficult to unrest on the Solder wave surface, which in particular also by the Immersion of the circuit boards to be soldered to be taken into account. For turbulent This type of measurement is completely unsuitable for waves.

Advantages of the invention

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.The inventive method with the features of The main claim has the advantage that the solder wave height both laminar and turbulent flowing soldering waves safely and unaffected by unrest on the solder wave can. The plumb line rising in the branch is quieter Surface, since the solder does not flow away like with the solder wave got to. The height of the solder in the branch usually corresponds the average height of the solder wave or deviates in individual cases a small constant, determinable amount of it. The detected solder wave height can then be a signal processing Arrangement can be fed to either the solder wave height displays or directly to the solder wave height influencing organ has a regulating effect.

Durch die in den Unteransprüchen aufgeführten Merkmale sind vorteilhafte Weiterbildungen des Verfahrens nach dem Hauptanspruch möglich.By the features listed in the subclaims advantageous developments of the method according to Main claim possible.

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.A device according to the invention for measuring and / or regulating the height of a solder wave is advantageous a branch that goes up to at least the height of the solder wave enough and that between the solder pump and one Outlet opening of the outflow is arranged. At the top Means can then be provided at the end of the branch record the amount of the ascending solder and the one with a signal processing device are connected. Through this Measures is achieved in both laminar and a calm area is created in turbulent waves from which the height of the soldering wave can be safely removed. The branch can be tubular and on a supply line between the solder pump and Discharge connected. In this way it is calmed area with little effort and inexpensive can be generated. The branch can also save space on the Side wall of the outlet must be connected. The side wall is usually flat, so that conventional, known Sealants can be used. Is the branch in the Are connected near the outlet of the outlet Differences in pressure due to different Flow rates of the solder feed line avoided.

Zur Erfassung der Lötwellenhöhe im Abzweig kann bevorzugt ein induktiv arbeitender Sensor eingesetzt werden, der sehr genau die metallische Oberfläche abtastet.To determine the solder wave height in the branch can be preferred an inductive sensor can be used, the very precisely scans the metallic surface.

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.Advantageously, the pressure of the soldering pump conveyed solder measured directly by means of a pressure sensor and fed to a signal processing arrangement. This determines the solder wave height from the print and can regulate the soldering pump.

drawing

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.Four exemplary embodiments of a device according to the invention are shown in the drawing. There, Figs. 1 to 4 depending on an embodiment, and FIG. 1a is a solder wave in side view.

description

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. In Figs. 1 to 4, like parts are designated with the same item numbers. It shows the Fig. 1 schematically shows a Schwallötanlage 10 in section with a well 12, the molten solder is in Figure 14. A solder pump 16 , which has a drive unit 18 and a pump wheel 22 connected to it via a shaft 20 , projects into the tub 12 .

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.The impeller 22 projects into an inlet 24 which is connected via a feed line 26 to a container forming an outlet 28 . The outlet 28 has an outlet opening 31 at its upper end 30 .

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.A branch 32 is connected to the feed line 26 , which extends upwards in a tubular shape and whose upper end 34 is higher than the outlet opening 31 of the outlet 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.A sensor 36 projects into the upper end 34 of the branch 32 and is connected to a signal processing device 38 which in turn is connected to the drive unit 18 of the solder pump 16 .

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.The device works as follows:
Via the rotating pump wheel 22 , solder is conveyed from the tub 12 via the feed line 26 to the outlet 28 , which then flows out through the outlet opening 31 of the outlet in a known manner as a solder wave. The solder wave has a certain height 40 , which can vary depending on the amount of solder being conveyed. In branch 32 , the solder rises to a height 41 that is related to height 40 . The sensor 36 detects the exact height 41 inductively and forwards a corresponding actual value to the signal processing device 38 . This compares the actual value with a target value and regulates the pump speed accordingly via the drive unit 18 . In this way, a height 40 of the soldering wave can be set precisely and readjusted.

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. In the exemplary embodiment according to FIG. 2, the signal processing device 38 is connected to a valve 42 which is introduced in the feed line 26 and which adjusts the maximum flow rate at a constant pump speed in accordance with the controlled variable of the signal processing device.

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.The sensor 44 has a coil 46 which overlaps the upper end 34 of the branch 32 , so that a variation in the solder wave height can be measured via the change in the inductance of the coil 46 associated therewith.

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.The device according to FIG. 3 differs from the device according to FIG. 1 in that a branch 48 is attached to a side wall 50 of the outlet 28 . This has the advantage that pressure differences due to flow velocities in the solder wave height in branch 48 are avoided.

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.Of course, the sensors 36 and 44 shown are interchangeable. Other sensors can also be used, which determine the surface height 41 capacitively, optically, etc., however, the inductive measurement in connection with the solder rising in the branch has proven to be the most favorable.

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.The wave soldering system 10 according to FIG. 4 differs from the previous one in that the solder wave height 40 is not detected by a solder column rising in a branch 32 or 48 , but in that the pressure of the conveyed solder is measured by means of a pressure sensor 52 . The pressure sensor 52 is connected to the signal processing device 38 , which acts on the solder pump 16 as a function of the transmitted actual value. The location where the pressure sensor is to be attached can be chosen almost arbitrarily, whereby it should be noted that the flow conditions influence the pressure.

Claims

1. A method for measuring and / or regulating the height of a solder wave, which is generated by means of a solder pump, which promotes the liquid solder from a collecting container to an outflow, characterized in that the solder in one to at least the height ( 40 ) of the solder wave reaching branch ( 32 , 48 ) is guided, which is arranged between the solder pump ( 16 ) and an outlet opening ( 31 ) of the outlet ( 28 ), and that in or above the branch ( 32 , 48 ) means ( 36 , 44 ) are provided are which detect the height ( 41 ) of the ascending solder and emit a signal containing the value of the height ( 41 ) to a signal processing device ( 38 ).

2. The method according to claim 1, characterized in that the signal processing device ( 38 ) derives from the signal a controlled variable with which the height ( 40 ) of the solder wave can be readjusted.

3. The method according to claim 2, characterized in that the controlled variable influences the speed of the solder pump ( 16 ).

4. The method according to claim 2, characterized in that the controlled variable can be fed to a valve ( 42 ) which determines the solder flow.

5. A device for measuring and / or regulating the height of a solder wave, which is generated by means of a solder pump, which promotes the liquid solder from a collecting container to an outflow, in particular for carrying out the method according to one of the preceding claims, characterized in that one to At least to the height ( 40 ) of the soldering wave branch ( 32 , 48 ) is provided, which is arranged between the solder pump ( 16 ) and an outlet opening ( 31 ) of the outflow ( 32 , 48 ), and that in or above the branch ( 32 , 48 ) means ( 36 , 44 ) are provided which detect the height ( 41 ) of the ascending solder and which are connected to a signal processing device ( 38 ).

6. The device according to claim 5, characterized in that the branch ( 32 , 48 ) is tubular and is connected to a feed line ( 26 ) between the solder pump and the outlet ( 28 ).

7. The device according to claim 5, characterized in that the branch ( 32 , 48 ) is tubular and is connected to a side wall ( 50 ) of the outlet ( 28 ).

8. The device according to claim 7, characterized in that the branch ( 32 , 48 ) in the vicinity of the outlet opening ( 31 ) of the outlet ( 28 ) is connected.

9. Device according to one of claims 5 to 8, characterized in that at the upper end ( 34 ) of the branch ( 32 , 48 ) a height ( 40 ) of the solder wave inductively detecting sensor ( 36 , 44 ) is arranged.

10. The device according to claim 9, characterized in that the sensor ( 36 , 44 ) is connected to a signal processing arrangement ( 38 ) which acts on the solder pump ( 16 ) or a valve ( 42 ) determining the solder flow.

11. A device for measuring and / or regulating the height of a solder wave, which is generated by means of a solder pump, which conveys the liquid solder from a collecting container to an outflow, in particular for carrying out the method according to one of the preceding claims, characterized by a pressure of the conveyed Solder detecting sensor ( 52 ) which is arranged downstream of the soldering pump ( 16 ) and which is connected to a signal processing arrangement ( 38 ).