DE602004007650T2

DE602004007650T2 - Elektrode für maschine zum elektromagnetischen induktion-schweissen von den schichten einer mehrschichtleiterplatte ; induktion-vorrichtung für maschine zum elektromagnetischen induktion-schweissen mit solchen elektroden

Info

Publication number: DE602004007650T2
Application number: DE602004007650T
Authority: DE
Inventors: Victor Lazaro Gallego
Original assignee: Chemplate Materials SL
Current assignee: Chemplate Materials SL
Priority date: 2003-05-30
Filing date: 2004-05-03
Publication date: 2008-06-05
Anticipated expiration: 2024-05-04
Also published as: US20070045296A1; JP4286284B2; EP1628799A1; DE602004007650D1; TW200510101A; CN1809439A; EP1628799B1; WO2004105993A8; TWI322055B; ATE367235T1; CN100443235C; ES2221569A1; JP2006526282A; WO2004105993A1; ES2221569B1; US7675009B2

Description

Es ist eine Aufgabe der Erfindung, eine Elektrode für Maschinen zum elektromagnetischen Induktionsschweißen derjenigen Schichten bereitzustellen, die eine gedruckte Mehrschichtleiterplatte gemäß dem Oberbegriff von Anspruch 1 (siehe beispielsweise US-A-4 359 620 ) bilden.
Hintergrund der Erfindung
Das Patentdokument P 200102902 desselben Anmelders offenbart ein Verfahren zum Schweißen der Schichten, die eine gedruckte Mehrschichtleiterplatte bilden, und eine Maschine dafür. Im Wesentlichen weist die in diesem Dokument beschriebene Maschine ein oder mehrere Induktionsvorrichtungen auf, von denen jede aus einem im Wesentlichen U-förmigen Magnetkreis besteht, in dem eine Induktorwicklung angeordnet ist, wobei die Enden der Arme des Magnetkreises mit einer entsprechenden Induktionselektrode ausgestattet sind und beide Elektroden rechtwinklig in Bezug auf die zu schweißende gedruckte Mehrschichtleiterplatte, koaxial zueinander und mit der Fähigkeit zur Bewegung in beide Richtungen angeordnet sind, wobei die zu schweißende gedruckte Mehrschichtleiterplatte zwischen den beiden Induktionselektroden angeordnet ist.
Induktionselektroden bestehen aus einem Material mit hoher magnetischer Permeabilität, vorzugsweise Ferrit und besitzen eine relativ hohe Masse in Bezug auf die Masse der Schweißzone der gedruckten Mehrschichtleiterplatte. Während des Schweißens der gedruckten Leiterplatte wirken die Induktionselektroden jeder Induktionsvorrichtung, welche Druck auf die oberen bzw. unteren Seiten der gedruckten Leiterplatte ausüben, als Kühlelemente der Schweißzone, mit der sie in Kontakt stehen; wenn das Schweißen der gedruckten Leiterplatte ausgeführt wird, verursacht dies ein Wärmeungleichgewicht zwischen den Schichten der gedruckten Leiterplatte, die in Kontakt mit den Induktionselektroden und den innersten Schichten davon stehen, und zwar aufgrund der Wirkung des Wärmeabflusses aus der Schweißzone, die durch die metallische Masse der Induktionselektroden verursacht wird, welche unter gewissen Umständen das Schweißen der gedruckten Leiterplatte beeinflussen können.
Eine Lösung für dieses Problem, das ein Kühlen der Schweißzone hervorruft, besteht im Erhöhen der Schweißzeit, aber dies verursacht ein Überhitzen der innersten Schichten, was verschlechternde Auswirkungen hat. Eine weitere Lösung besteht darin, ein Laminat aus wärmeisolierendem Material zwischen dem Ende jeder Induktionselektrode und der entsprechenden äußeren Schicht der gedruckten Leiterplatte einzuschieben, aber dies führt zu der Verwendung von zusätzlichen Elementen im Schweißablauf und zu hohen Vorbereitungszeiten.
Erklärung der Erfindung
Mit dem Ziel, eine Lösung für die zuvor beschriebenen Probleme bereitzustellen, die durch die Kühlwirkung verursacht werden, welche die Induktionselektroden in der Schweißzone auf die äußersten Schichten der gedruckten Mehrschichtleiterplatte ausüben, ist hierin eine Induktionselektrode von neuartiger Struktur und Funktionsweise offenbart.
Die erfindungsgemäße Elektrode für Maschinen zum elektromagnetischen Induktionsschweißen der Schichten, die eine gedruckte Mehrschichtleiterplatte bilden, ist in Anspruch 1 definiert.
Erfindungsgemäß besteht die Wärmeschwelle aus einem elektrischen Heizelement, das am Ende der Elektrode angeordnet ist.
Ein weiteres Merkmal der Erfindung besteht im elektrischen Heizkreis, der zumindest eine Windung im Kurzschlussmodus aufweist.
Gemäß einem weiteren Merkmal der Erfindung weist der elektrische Heizkreis zumindest einen elektrischen Widerstand auf, welcher aus einer elektrodenexternen Energiequelle gespeist wird.
Kurze Beschreibung der Zeichnungen
In den beigefügten Zeichnungen sind verschiedene Ausführungsformen der Elektrode für Maschinen zum elektromagnetischen Induktionsschweißen der Schichten, die eine gedruckte Mehrschichtleiterplatte bilden, gezeigt. In den Zeichnungen:
ist 1 eine Seitenansicht einer Induktionsvorrichtung einer Maschine zum elektromagnetischen Schweißen der Schichten, die eine gedruckte Leiterplatte bilden; und
ist 2 ein Beispiel einer Elektrode, die nicht von der Erfindung wie in den angehängten Ansprüchen definiert abgedeckt ist,
sind die 3, 4 und 5 jeweilige schematische perspektivische Ansichten unterschiedlicher Ausführungsformen der erfindungsgemäßen Elektrode.
Genaue Beschreibung der Zeichnungen
In 1 ist eine Induktionsvorrichtung 1 einer Maschine zum elektromagnetischen Schweißen der Schichten einer gedruckten Mehrschichtleiterplatte dargestellt. Im Wesentlichen weist die Induktionsvorrichtung 1 einen allgemein U-förmigen Magnetkreis 2 auf, der mit einer Feldwicklung 3 ausgestattet ist, welche an einem Rahmen 4 befestigt ist, wobei die Feldwicklung 3 aus einer Wechselstrom-Leistungsquelle gespeist wird, welche in Spannung und Frequenz veränderbar ist, und die nicht gezeigt ist.
Die Induktionsvorrichtung 1 weist auch eine obere Induktionselektrode 5s und eine untere Induktionselektrode 5i auf, die magnetisch mit entsprechenden Armen des Magnetkreises 2 verbunden und koaxial zueinander angeordnet sind. Die obere Induktionselektrode 5s und die untere 5i sind mit jeweiligen Bewegungsmitteln 6s und 6i verbunden, sodass sie in der Lage sind, sich vertikal in beide Richtungen zu bewegen, wobei die Schichten einer gedruckten Mehrschichtleiterplatte, die nicht gezeigt ist, zwischen den gegenüberliegenden Enden und den Induktionselektroden 5s und 5i angeordnet sind.
Ein Beispiel einer Elektrode, die nicht von der Erfindung wie in den angehängten Ansprüchen definiert abgedeckt ist, ist in 2 gezeigt, in der das Ende jeder Induktionselektrode, das in Kontakt mit der gedruckten Mehrschichtleiterplatte steht, mit einer Wärmeschwelle ausgestattet ist, die aus einem Körper aus wärmeisolierendem Material besteht und die mit den Bezugszeichen 7s für die obere Induktionselektrode 5s und 7i für die untere Induktionselektrode 5i dargestellt ist.
Eine erste Ausführungsform der Elektrode der Erfindung ist in 3 gezeigt, in der das Ende jeder Induktionselektrode, das in Kontakt mit der gedruckten Mehrschichtleiterplatte steht, mit einer Wärmeschwelle ausgestattet ist, die aus zwei Windungen im Kurzschlussmodus besteht, die rechtwinklig in Bezug auf die Längsachse der Elektrode sind, sie vollständig umgeben, und nahe zueinander angeordnet sind, dargestellt als 8s für die obere Induktionselektrode 5s und 8i für die untere Induktionselektrode 5i. In dieser Ausführungsform ist das Ende jeder Induktionselektrode mit zwei Windungen im Kurzschlussmodus ausgestattet, aber es sollte beachtet werden, dass die Wärmeschwelle aus einer einzigen Windung im Kurzschlussmodus oder sogar aus mehr als zwei Windungen im Kurzschlussmodus bestehen kann, und zwar gemäß der Anforderungen, welche, was die Wärmeschwelle betrifft, jeder spezielle Fall aufweist.
Eine zweite Ausführungsform der erfindungsgemäßen Elektrode ist in 4 gezeigt, in der erkennbar ist, dass das Ende jeder Induktionselektrode, das in Kontakt mit der gedruckten Mehrschichtleiterplatte steht, mit zwei Windungen im Kurzschlussmodus in ihrem Inneren ausgestattet ist, die rechtwinklig in Bezug auf die Längsachse der Elektrode und nahe zueinander angeordnet sind, dargestellt als 9s für die obere Induktionselektrode 5s und 9i für die untere Induktionselektrode 5i. Auf ähnliche Weise wie in der zweiten Ausführungsform erklärt, ist das Ende jeder Induktionselektrode innen mit zwei Windungen im Kurzschlussmodus ausgestattet, aber es sollte beachtet werden, dass die Wärmeschwelle aus einer einzigen Windung im Kurzschlussmodus oder sogar aus mehr als zwei Windungen im Kurzschlussmodus bestehen kann.
In Hinsicht auf die erste und die zweite Ausführungsform (3 bzw. 4) ist es offensichtlich, dass die Wärmeschwelle, die am Ende jeder Induktionselektrode angeordnet ist, aus einer oder mehreren Windungen im Kurzschlussmodus bestehen kann, die so angeordnet sind, dass sie teilweise von der Elektrode umfasst sind und sie teilweise umgeben; das heißt, ein Beispiel einer solchen Anordnung, die nicht gezeigt ist, könnte aus dem Anordnen von zwei Windungen im Kurzschlussmodus bestehen, und zwar koplanar zueinander und rechtwinklig in Bezug auf die Längsachse der Induktionselektrode, sodass jede der Windungen im Kurzschlussmodus einen unterschiedlichen Teil des Querabschnitts der Elektrode umschließt. Daraus folgt, dass zahlreiche Ausführungsformen der Induktionselektrode möglich sind, in denen die Windungen im Kurzschlussmodus teilweise den Querabschnitt davon umschließen.
In 5 ist eine dritte Ausführungsform der Elektrode der Erfindung gezeigt, aus der deutlich wird, dass das Ende jeder Induktionselektrode, die in Kontakt mit der gedruckten Mehrschichtleiterplatte steht, mit einem elektrischen Widerstand in ihrem Inneren ausgestattet ist, dargestellt als 10s für die obere Induktionselektrode 5s und 10i für die untere Induktionselektrode 5i. Jeder elektrische Widerstand 10s und 10i ist mit jeweiligen Leitern ausgestattet, um seine elektrische Verbindung mit einer Leistungszufuhr zu gewährleisten, deren Spannung eingestellt werden kann, damit die Stärke, die durch den Widerstand fließt, eingestellt werden kann und somit, um die Temperatur, die am Ende der Induktionselektroden 5s und 5i erreicht wird, einzustellen.

Claims

Elektrode für Maschinen zum elektromagnetischen Induktionsschweißen der Schichten, die eine gedruckte Mehrschichtleiterplatte bilden, anwendbar auf Maschinen, die mit zumindest einer Induktionsvorrichtung (1) ausgerüstet sind, welche mit einem U-förmigen Magnetkreis (2) ausgestattet ist, der mit einer Feldwicklung (3) ausgerüstet ist, welche am äußeren Ende jedes Arms des Magnetkreises (2) eine entsprechende Induktionselektrode (5s, 5i) aufweist, wobei beide Elektroden rechtwinklig zur gedruckten Mehrschichtleiterplatte, koaxial zueinander und mit der Fähigkeit zur vertikalen Bewegung in beide Richtungen angeordnet sind, dadurch gekennzeichnet, dass das Ende der Induktionselektrode (5s, 5i), die dazu bestimmt ist, in Kontakt mit der Mehrschichtleiterplatte zu kommen, mit einer Wärmeschwelle aus einem Heizelement ausgestattet ist, das einen elektrischen Heizkreis (8s–8i, 9s–9i, 10s–10i) aufweist, um während des Schweißens eine Wärmeübertragung aufgrund einer Wärmeleitfähigkeit von der Schweißzone zur Elektrode zu verhindern.
Elektrode nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der elektrische Heizkreis zumindest eine Windung im Kurzschlussmodus (8s–8i, 9s–9i) aufweist.
Elektrode nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der elektrische Heizkreis zumindest einen elektrischen Widerstand (10s–10i) aufweist, welcher aus einer elektrodenexternen Energiequelle gespeist wird.
Induktionsvorrichtung (1) für eine Maschine zum elektromagnetischen Induktionsschweißen der Schichten einer gedruckten Mehrschichtleiterplatte, wobei die Induktionsvorrichtung (1) einen Magnetkreis (2) aufweist, der mit einer oberen Induktionselektrode (5s) und einer unteren Induktionselektrode (5i) ausgestattet ist, welche mit zugehörigen Armen des Magnetkreises (2) magnetisch verbunden und koaxial zueinander angeordnet sind, wobei die obere Induktionselektrode (5s) und die untere (5i) die Fähigkeit besitzen, sich vertikal in beide Richtungen zu bewegen, dadurch gekennzeichnet, dass jede Induktionselektrode (5s, 5i), die dazu bestimmt ist, mit der gedruckten Mehrschichtleiterplatte in Kontakt zu kommen, eine Elektrode nach einem der Ansprüche 1 bis 3 ist.