DE69112164T2

DE69112164T2 - Aufbringen einer Lötpaste.

Info

Publication number: DE69112164T2
Application number: DE69112164T
Authority: DE
Inventors: Terry F Hayden; Christopher A Hicks; Rodney Arrend Pooler
Original assignee: International Business Machines Corp
Current assignee: International Business Machines Corp
Priority date: 1990-09-24
Filing date: 1991-09-06
Publication date: 1996-05-02
Anticipated expiration: 2011-09-07
Also published as: DE69112164D1; JPH04234195A; EP0478170A2; JPH0728121B2; EP0478170B1; EP0478170A3; US5104689A

Description

Die vorliegende Erfindung bezieht sich im allgemeinen auf Lötsysteme und insbesondere auf ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Aufbringen einer Lötpaste an mehreren Stellen auf einer Leiterplatte.
Die Verteilung von Lötpaste auf Anschlußflächen einer Leiterplatte erfolgte bislang in der Halbleiterindustrie im allgemeinen unter Verwendung eines Siebdruckverfahrens. In einem Siebdruckverfahren müssen das Werkstück und die Muster mit dem Lötmittelablagerungsmuster hergestellt werden. Danach folgt ein präzises Ausrichtungsverfahren, in dem die Lötpaste auf die Anschlußfläche der Platte gedruckt wird. Die in diesem Verfahren verwendete Lötpaste erfordert eine lange Aushärtzeit und Einbrenndauer. Zusätzlich zu der erforderlichen Komplexität des Ausrichtungsverfahrens ist diese Methode der bisherigen Technologie relativ zeitaufwendig.
Die bisherige Technologie des Lötmittelverteilungsverfahrens unter Verwendung des Siebsdrucks wird zudem durch die Erfordernis kompliziert, daß das Muster sehr feine Leitbahnen und standardmäßige Anschlußflächen aufweisen muß. Im Beispiel der automatischen Bandklebung variieren die Abstände zwischen vier und zwanzig mils, während standardmäßige oberflächenmontierte Teile Abstände in der Größenordnung zwischen zwanzig und fünfzig mils aufweisen. Daher erfordert dieses Verfahren, daß die unterschiedlichen Mengen an Lötpaste in verschiedenen Bereichen auf der Platte verteilt werden. Aufgrund der erforderlichen Präzision werden normalerweise separate Siebdruckschritte eingesetzt, wobei ein erster Schritt für einen sehr feinen Leiterbahnabstand mit oberflächenmontierten Teilen und ein zweiter Schritt für standardmäßige oberflächenmontierte Teile dient. Darüber hinaus besteht die Gefahr, das in einem vorherigen Schritt abgelagerte Lötmittel zu beschädigen, wenn mehrere Siebdruckabläufe durchgeführt werden. Der Siebdruck feiner Leitbahnen mit dem Lötmittel erzeugt ein weiteres Problem, da die Lötmittelpaste mit zunehmend enger werdenden Öffnungen dazu neigt, in den Öffnungen des Siebs zu verkleben.
Die bisherige Technologie beschreibt außerdem weitere Verfahren zur Ablagerung von Lötmittel auf der Oberfläche einer gedruckten Leiterplatte. Tauchlöten und Wellenlöten sind beides Verfahren, die in der bisherigen Technologie bekannt sind. Wellenlöten besteht darin, daß ein geschmolzenes Lötmittel durch eine Düse gepumpt wird und dabei eine stehende Welle bildet. Bei diesem Verfahren bewegt sich die gesamte Seite einer Anordnung mit gedruckten Leitern, bei denen die Steckverbindungen der Schaltkreiskomponenten durch mehrere Öffnungen ragen, im allgemeinen mit einer vorbestimmten Geschwindigkeit über die stehende Oberfläche der Welle des geschmolzenen Lötmittels. Die untere Fläche der Anordnung wird mit der oberen flüssigen Oberfläche der Welle in Kontakt gebracht.
Durch dieses Verfahren feuchtet die Lötmittelwelle zunächst die Kontaktflächen an und ermöglicht durchgängige Öffnungen. Dies trägt wiederum dazu bei, daß zuverlässige Lötmittelverbindungen und -füllungen gebildet werden können. Wellenlöten wird in den US-Patenten Nr. 3,705,457 und 4,360,144 beschrieben. Ein Beispiel für ein Tauchverfahren wird im US-Patent Nr. 4,608,941 beschrieben, bei dem Platten in ein flüssiges Lötmittelbad eingetaucht und danach durch ein Luftmesser abgestrichen werden, wodurch das geschmolzene Lötmittel auf den Platten geebnet wird. Das Luftmesser dient daher dazu, die Platten von überschüssigem Lötmittel zu befreien, so daß nur die gedruckten Muster das Lötmittel enthalten.
Ein weiteres Beispiel für eine Lötmittelebnung ist im US- Patent Nr. 4,619,841 enthalten. Das darin beschriebene Verfahren wird in Verbindung mit Tauchlötverfahren verwendet. Weitere Verfahren einer selektiven Ablagerung von Lötmittel auf Mustern gedruckter Leiterplatten werden in den US-Patenten 4,206,254; 4,389,771 und 4,493,856 beschrieben.
Das US-Patent Nr. 3,661,638 bezieht sich ebenfalls auf ein System zur Ebnung und Einstellung der Dicke eines leitenden Materials an den Wänden von Öffnungen in einer gedruckten Leiterplatte. Das Verfahren zur Entfernung der überschüssigen Menge an leitendem Material verwendet einen Erhitzungsprozeß zur Schemlzung eines leitenden Materials, nachdem dieses abgelagert wurde. Während sich das Material anschließend in einem plastischen Zustand befindet, wird die Platte kreisförmig gedreht, damit sich das plastische Material kreisförmig um die Öffnungen verteilt und achsial in die Öffnungen hineinfließt. In jüngerer Zeit wurden mehrere Verfahren vorgeschlagen, in der eine Lötdüse verwendet wird, die Lötmittel auf durch Lötmittel anfeuchtbare Anschlußflächen in gleichmäßigen Mengen ablagert. Das Werkzeug, das zusammen mit einer solchen Düse verwendet wird, umfaßt im allgemeinen einen Lötmittelbehälter oder Plenum, ein Heizelement, um das Lötmittel zu schmelzen, einen Fuß, der die Düse enthält und der sich über die mit Lötmittel anzufeuchtenden Anschlußflächen bewegt.
Ein Problem, das mit den oben beschriebenen Lötdüsenverfahren zusammenhängt, ist auf die Art und Weise zurückzuführen, wie diese Lötdüsen mit einem Robotikarm gesteuert und bewegt werden. Die Anschlußflächen für die Befestigung integrierter Schaltvorrichtungen sind normalerweise auf einer Leiterplatte linear angeordnet, beispielsweise in parallelen Reihen oder in einem Quadrat oder Rechteck. Während der Bewegung einer Lötdüse unter Verwendung eines Robotikarms über eine Mehrzahl der genannten leitenden Anschlußflächen tritt am Ende jeder Reihe oder linearer Anordnung leitender Anschlußflächen ein Problem auf.
Die Tatsache, daß nach der letzten Anschlußfläche in einer linearen Anordnung zusätzliche leitende Anschlußflächen fehlen, führt häufig dazu, daß das Lötmittel, das auf den letzten paar leitenden Anschlußflächen in einer linearen Anordnung abgelagert wurde, von den letzten paar leitenden Anschlußflächen durch die Lötdüse "abgezogen" wird, was zu einem Zustand führt, der als "Lötmittelmangel" bezeichnet wird. Man nimmt im allgemeinen an, daß dieser Zustand zurückzuführen ist auf den Mangel an zusätzlichen leitenden Anschlußflächen nach den letzten Anschlußflächen in einer Anordnung und/oder durch die abrupte Änderung der Bewegungsrichtung der Lötdüse; diese Bewegungsrichtung muß sich zwangsläufig ändern, damit die nächste lineare Anordnung leitender Anschlußflächen in einer gewünschten Dicke mit Lötmittel beschichtet werden kann.
Entsprechend liegt ein Ziel der vorliegenden Erfindung darin, ein Verfahren und eine Vorrichtung zur gleichmäßigen Ablagerung von Lötmittel in gleichmäßiger Dicke auf einer Mehrzahl leitender Anschlußflächen bereitzustellen, die in einer oder mehreren Anordnungen auf der Oberfläche einer Leiterplatte angeordnet sind.
Gemäß der vorliegenden Erfindung wird ein Verfahren zur Ablagerung von Lötmittel auf einer Mehrzahl leitender Anschlußflächen bereitgestellt, die sich auf einer linearen Anordnung auf einer planaren Oberfläche befinden, wobei eine über einen Robotikarm gesteuerte Lötdüse verwendet wird, die selektiv um die genannte planare Oberfläche beweglich ist, wobei das genannte Verfahren die folgenden Schritte umfaßt:
Positionierung der genannten Lötdüse neben der genannten planaren Oberfläche in einem ersten ausgewählten Punktversatz (A) von der Linie der genannten linearen Anordnung entfernt;
Bewegung der genannten Lötdüse mit einer ausgewählten, im wesentlichen konstanten Geschwindigkeit zu einer ersten der genannten Mehrzahl an leitenden Anschlußflächen und danach entlang der genannten linearen Anordnung; und
Änderung der Verlaufsrichtung der genannten Lötdüse um einen Winkel von weniger als 75 Grad von der genannten linearen Anordnung entfernt, an einem zweiten ausgewählten Punkt (C) in der Nähe einer letzten der Mehrzahl an leitenden Anschlußflächen während der Senkung der Geschwindigkeit der genannten Lötdüse, wodurch eine gleichmäßig dicke Lötschicht auf jeder der genannten Mehrzahl an leitenden Anschlußflächen abgelagert wird.
Weiterhin wird eine Vorrichtung zur Ablagerung von Lötmittel auf einer Mehrzahl leitender Anschlußflächen bereitgestellt, die in einer linearen Anordnung auf einer planaren Oberfläche angeordnet sind, die folgendes umfaßt:
eine über einen Robotikarm gesteuerte Lötdüse;
ein Mittel zur Positionierung der genannten robotikgesteuerten Lötdüse neben der genannten planaren Oberfläche an einem ersten ausgewählten Punktversatz (A) von der Linie der genannten linearen Anordnung entfernt;
ein Mittel zur Bewegung der genannten Lötdüse mit einer ausgewählten, im wesentlichen konstanten Geschwindigkeit zu einer ersten einer Mehrzahl leitender Anschlußflächen hin und anschließend entlang der genannten linearen Anordnung; und
ein Mittel zur Änderung der Verlaufsrichtung der genannten Lötdüse um einen Winkel von weniger als 75 Grad von der genannten linearen Anordnung entfernt, an einem zweiten ausgewählten Punkt (C) in der Nähe einer letzten der Mehrzahl an leitenden Anschlußflächen während der Senkung der Geschwindigkeit der genannten Lötdüse, wodurch eine gleichmäßig dicke Lötschicht auf jeder der genannten Mehrzahl an leitenden Anschlußflächen abgelagert wird.
Der Winkel der Abweichung von der ausgewählten Linie wird vorzugsweise so gewählt, daß die Lötdüse den Kontakt mit den Ausrichtungspunkten oder mit anderen Bereichen, in denen keine Lötmittelablagerung erforderlich ist, vermeidet. Nach dem Anhalten der Lötdüse an einem zweiten Punktversatz von der Anordnung leitender Anschlußflächen entfernt wird die Lötdüse erneut parallel zur nächsten linearen Anordnung leitender Anschlußflächen ausgerichtet und der Prozeß wiederholt.
Zum besseren Verständnis der vorliegenden Erfindung wird nachfolgend ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel unter Bezugnahme auf die Begleitzeichnungen beschrieben.

KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN.

Die neuartigen Eigenschaften, die für die Erfindung charakteristisch gehalten werden, sind in den anhängigen Ansprüchen aufgeführt. Die Erfindung selbst jedoch sowie ein bevorzugter Anwendungsmodus, weitere Ziele und Vorteile sind am leichtesten unter Verweis auf die folgende ausführliche Beschreibung eines veranschaulichenden Ausführungsbeispiels in Verbindung mit den beiliegenden Zeichnungen verständlich, wobei folgendes gilt:
Figur 1 ist eine teilweise schematische Seitenansicht eines Lötmittelablagerungssystems, das in Übereinstimmung mit der vorliegenden Erfindung verwendet werden kann;
Figur 2 ist eine Obenansicht einer Mehrzahl leitender Anschlußflächen, die auf der Oberfläche einer Leiterplatte angeordnet sind, und des Lötdüsenpfads, der in Übereinstimmung mit der vorliegenden Erfindung verwendet werden kann; und
Figur 3 ist ein Diagramm, das die verschiedenen Punkte des in Figur 2 abgebildeten Lötdüsenpfads und eine bevorzugte Lötdüsenausrichtung zwischen jedem Paar nebeneinanderliegender Punkte abbildet.

AUSFÜHRLICHE BESCHREIBUNG DES BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNGSBEISPIELS

Wir betrachten nun die Figuren, insbesondere Figur 1. Abgebildet ist eine teilweise schematische Seitenansicht eines Lötmittelablagerungssystems 10, das in Übereinstimmung mit der vorliegenden Erfindung verwendet werden kann. Gemäß der Darstellung kann das Lötmittelablagerungssystem 10 verwendet werden, um Lötmittel an einer ausgewählten Stelle, vorzugsweise einer leitenden Anschlußfläche, abzulagern. Das Lötmittelablagerungssystem 10 umfaßt vorzugsweise einen beweglichen Robotikarm 12, der präzise, wirkungsvoll und schnell auf eine in dieser Technologie bekannten Weise mit einer Robotiksteuereinheit 14 von einem Punkt zum nächsten bewegt werden kann. Das Lötmittelablagerungssystem 10 wird vorzugsweise verwendet, um die Lötdüsenvorrichtung 20 präzise in einer gewählten Höhe über der planaren Oberfläche 16 zu positionieren. Auf der Oberseite der planaren Oberfläche 16 ist die leitende Anschlußfläche 18 angebracht. Natürlich ist die leitende Anschlußfläche 18 nur eine von mehreren leitenden Anschlußflächen, die sich normalerweise in einer modernen elektronischen Anordnung auf einer Leiterplatte befinden.
Das Lötmittelablagerungssystem 10 umfaßt eine Düsenhalterung 28, der über der leitenden Anschlußfläche 18 der planaren Oberfläche 16 angebracht werden kann. Die Düsenhalterung 28 hat eine Länge und eine interne Bohrung, die groß genug ist, um eine längliche Wärmequelle aufzunehmen. Die Düsenhalterung 28 besitzt vorzugsweise einen polygonal geformten oberen Außenbereich, der eine ungefähr rechteckige Form einnimmt, und einen im allgemeinen zylindrisch geformten unteren Außenbereich, der zusammen mit dem oberen Außenbereich die gesamte Länge definiert. Eine längliche Wärmequelle wie beispielsweise die erhitzte Spitze 22 des Löteisens 24 befindet sich vorzugsweise im Innern der Innenbohrung der Düsenhalterung 28. Das Löteisen 24 ist vorzugsweise ein handelsüblicher Lötkolben, der beispielsweise ein nickel-, eisen- oder palladiumbeschichteter Kupferlötkolben sein kann, der an eine herkömmliche elektrische Wärmequelle (nicht dargestellt) angeschlossen werden kann.
Die Lötdüsenvorrichtung 20 umfaßt vorzugsweise außerdem einen Düsenkopf 26, der eine obere, im allgemeinen zylinderförmige Innenbohrung hat, die in einer schiefen inneren Führung (nicht dargestellt) übergeht in eine untere, zusammenlaufende Innenbohrung mit einer Lötmittelzufuhröffnung; diese schiefe innere Führung verläuft im Innern des Düsenkopfes 26 in einen Vorratsraum für festes Lötmittel, das in diese Führung eingeleitet wird. Gemäß Darstellung in Figur 1 kann diese innere Führung mit einer Lötmittelröhre 34 an eine Lötdrahtzufuhrvorrichtung 36 angeschlossen werden. Die Lötdrahtzufuhrvorrichtung 36 kann beispielsweise ein motorgetriebenes Gangrad 38 und ein Druckrad 40 umfassen, mit denen eine bekannte Länge an Lötdraht 44 dem Lötkopf 26 zugeführt werden kann. Der Vorschub des Lötdrahts 44 läßt sich unter Verwendung eines Schrittmotors 42 präzise steuern, wie dem Fachmann auf diesem Gebiet einleuchtet. Lötdraht, der durch die Öffnung in den Düsenkopf 26 geführt wird, schmilzt an der erhitzten Metallspitze 22 des Lötkolbens 24 und fließt in den unteren Teil eines Vorratsbehälters innerhalb des Düsenkopfes 26.
Es werden vorzugsweise Befestigungsmittel bereitgestellt, um den Düsenkopf 26 an der Düsenhalterung 28 anzubringen. Wie der Fachmann auf diesem Gebiet weiß, umfassen diese Befestigungsmittel vorzugsweise eine Mehrzahl an Einheiten mit Gewinden, beispielsweise Einstellschrauben.
Die Düsenhalterung 28 wird danach vorzugsweise in einer beliebigen Weise über der leitenden Anschlußfläche 18 der planaren Oberfläche 16 befestigt. In dem in Figur 1 beschriebenen Ausführungsbeispiel ist die Düsenhalterung 28 mit einer Bügelvorrichtung 32 an einer kreisförmigen Befestigungsplatte 30 befestigt. Die Bügelvorrichtung 32 dient dazu, die Befestigungsplatte 30 am Robotikarm 12 zu befestigen. Dies geschieht auf eine Weise, die in diesem Bereich der Technologie bekannt ist.
Die Düsenhalterung 28 und der Düsenkopf 26 bestehen vorzugsweise aus einem nicht näßbaren, plastischen Material. Ein bevorzugtes Material ist das Polyimid-Lötmittel unter dem Handelsnamen VESPEL von E. I. DuPont DeNemours & Company. Dieses Material besitzt ein geringes Gewicht, läßt sich leicht bearbeiten und ist bis zu einem gewissen Grad chemisch resistent. Das Material wird jedoch schnell abgebaut, wenn es über einen längeren Zeitraum hinweg hohen Temperaturen ausgesetzt wird. Bei Betriebstemperaturen oberhalb 5-600 Grad Fahrenheit können sich die Abmessungen, die Wärmeleitfähigkeit und andere wichtige Eigenschaften des VESPEL-Materials ändern.
Wie dies in einem der oben referenzierten Patente beschrieben wird, kann eine isolierende Hülse in die Innenbohrung der Düsenhalterung 28 eingesetzt werden, um die erhitzte Metallspitze 22 des Löteisens 24 von der Düsenhalterung 28 zu trennen, um die Wahrscheinlichkeit zu senken, daß die Düsenhalterung 28 und der Düsenkopf 26 durch die darin befindliche Wärmequelle abgebaut werden können.
Gemäß Darstellung in Figur 1 wird die Lötdüsenvorrichtung 20 in einer Bewegungslinie, die durch den Pfeil 46 dargestellt ist, vorzugsweise über die leitende Anschlußfläche 18 und die planare Oberfläche 16 bewegt. Der Fachmann auf diesem Gebiet weiß zu schätzen, daß die Lötdüsenvorrichtung 20 mit einer ersten Spitze und einer zweiten Spitze ausgestattet sein kann. Dies kann aufgrund mehrerer Faktoren wünschenswert sein. Beispielsweise kann eine Gasleitung 48 verwendet werden, um eine Edelgasquelle, beispielsweise eine Stickstoffquelle, bereitzustellen, um den leitenden Pfad 18 vor der Ablagerung von Lötmittel darauf einem Stickstoffbad auszusetzen, um die oxidationsneigung weitgehend zu reduzieren.
Die Zufuhrröhren 50 und 52 können auch dazu verwendet werden, um eine Kombination aus Edelgasen und/oder Flußmitteln bereitzustellen, mit der Absicht, die Bindungseigenschaften des Lötmittelablagerungssystems 10 zu erhöhen. Der Fachmann auf diesem Gebiet weiß zu schätzen, daß in Situationen, in denen es wünschenswert ist, die leitende Anschlußfläche 18 vor der Ablagerung von Lötmittel darauf einem Bad mit einem Edelgas auszusetzen, die Lötdüsenvorrichtung 20 in eine Richtung bewegt werden muß, die sich mit der Anordnung der Lötdüsenvorrichtung 20 mit einer ersten Spitze und einer zweiten Spitze vereinbaren läßt. Natürlich ist in solchen Anwendungen, in denen eine derartige Behandlung der leitenden Anschlußflächen 18 nicht erwünscht ist, die Ausrichtung der Lötmittelvorrichtung 20 weniger bedeutend.
Wir betrachten nun Figur 2. Abgebildet ist eine Obenansicht einer Mehrzahl leitender Anschlußflächen 18, die auf einer Leiterplatte in einem bestimmten Muster 58 angeordnet sind. Der Lötmittelpfad 68 ist vorzugsweise die Bewegungslinie der Lötdüsenvorrichtung 20; diese Bewegungslinie läßt sich in die Robotiksteuerungseinheit 14 (siehe Abbildung 1) einprogrammieren, so daß die Lötdüsenvorrichtung 20 schnell und präzise dem vorgegebenen Pfad folgen kann. Der Fachmann auf diesem Gebiet weiß in Anbetracht auf das bisher gesagte zu schätzen, daß der Lötmittelpfad 68 unter Verwendung eines Computersystems definiert werden kann, indem das Zentroid 70 des Musters 58 zusammen mit den Eigenschaften des Musters 58 identifiziert wird, daß heißt, daß festgestellt wird, ob das Muster 58 aus einer Linie leitender Anschlußflächen, zweier paralleler Linien leitender Anschlußflächen, oder gemäß der Darstellung aus einer rechteckigen Anordnung aus vier separaten linearen Anordnungen. Gemäß der Darstellung kann der Anfangspunkt für die Ablagerung von Lötmittel in einer Anordnung wie der durch das Muster 58 dargestellten einfach bestimmt werden, indem die Koordinaten des Zentroids 70 und die Größe und die Ausrichtung des Musters 58 verwendet werden.
In dem in Figur 2 abgebildeten Beispiel umfaßt das Muster 58 eine rechteckige Anordnung leitender Anschlußflächen 18, die in vier separaten linearen Anordnungen angeordnet sind: die erste lineare Anordnung 60, die zweite lineare Anordnung 62, die dritte lineare Anordnung 64 und die vierte lineare Anordnung 66. Mehrere Punkte entlang des Lötmittelpfads 68 sind durch Buchstaben gekennzeichnet, die die Reihenfolge angeben, in der der angegebene Pfad verfolgt wird. Das heißt, der Lötmittelpfad 68 verläuft von Punkt A nach Punkt B, danach zu Punkt C und entsprechend zu den übrigen Punkten. In Übereinstimmung mit einer wichtigen Eigenschaft der vorliegenden Erfindung ist Punkt A einen ausgewählten Abstand von der Linie des ersten linearen Bereichs 60 versetzt. Der Grund hierfür liegt darin, daß dadurch vermieden wird, daß die Lötmittelvorrichtung 20 über den Ausrichtungspunkt 72 verläuft. Solche Ausrichtungspunkte (fudicials) werden in Robotiksystemen häufig verwendet, um dem System eine optische Ausrichtung einer elektronischen Komponente an einer gewünschten Position zu ermöglichen, damit die leitenden Kabel mit den leitenden Anschlußflächen 18 übereinstimmen.
Die Lötdüsenvorrichtung 22 wird an Punkt A positioniert, und eine gewünschte Menge an Lötdraht 44 wird in die Öffnung in der Lötdüsenvorrichtung 20 eingeführt. Danach wird die Lötdüsenvorrichtung 20 auf eine geeignete Höhe über der planaren Oberfläche 16 abgesenkt, um der Lötmittelmenge, die aus der Lötdüsenvorrichtung 20 heraustritt, den Kontakt mit der planaren Oberfläche 16 zu ermöglichen. Die Lötdüsenvorrichtung 20 wird danach mit einer im wesentlichen konstanten Geschwindigkeit entlang einer ausgewählten Linie, die sich an der ersten linearen Anordnung 60 orientiert, zu Punkt B und danach zu Punkt C bewegt.
In Übereinstimmung mit einer wichtigen Eigenschaft der vorliegenden Erfindung wird, sobald die Lötdüsenvorrichtung 20 den Punkt C erreicht, die Lötdüsenvorrichtung 20, in einem Winkel, der der letzten Anschlußfläche in der ersten linearen Anordnung 60 ähnelt, von der Linie, die sich an der ersten linearen Anordnung 60 orientiert, weg bewegt. Während danach die Lötdüsenvorrichtung 20 von Punkt C zu Punkt D verläuft, nimmt dabei die Geschwindigkeit ab. Die Anmelder haben entdeckt, daß durch Drehung der Lötdüsenvorrichtung 20 in einem Winkel zur Linie, die sich an der ersten linearen Anordnung 60 orientiert, und durch Abbremsung der Bewegung der Lötdüsenvorrichtung 20 die Wahrscheinlichkeit eines Lötmittelmangels in den letzten paar leitenden Anschlußflächen 18 der ersten linearen Anordnung 60 wirksam ausgeschaltet wird.
Danach wird die Lötdüsenvorrichtung 20 auf eine bevorzugte Ausrichtung zur Ablagerung von Lötmittel entlang einer zweiten linearen Anordnung 62 rotierbar ausgerichtet, und eine Lötdüsenvorrichtung 20 wird dann mit einer im wesentlichen konstanten Geschwindigkeit von Punkt D zu Punkt E und danach entlang einer Linie, die sich an einer zweiten linearen Anordnung 62 orientiert, zu Punkt F bewegt. Wie oben wird an Punkt F, einem Punkt in der Nähe der letzten leitenden Anschlußfläche 18 innerhalb der zweiten linearen Anordnung 62, die Lötdüsenvorrichtung 20 in einem Winkel zu dieser Linie an Punkt E gedreht; danach verläuft sie zu Punkt G, während die Abbremsung in der oben beschriebenen Weise erfolgt. Die verbleibenden Seiten des Musters 58 werden exakt auf dieselbe Weise bearbeitet, bis die Lötdüsenvorrichtung 20 den Punkt M erreicht, wo sie von der Leiterplatte abgehoben wird.
Wir betrachten nun Figur 3. Abgebildet ist eine Tabelle, die die verschiedenen Punkte des Lötdüsenpfads 68 und eine bevorzugte Lötdüsenausrichtung zwischen jedem Paar nebeneinanderliegender Punkte darstellt. Gemäß der Darstellung können die erste Spitze und die zweite Spitze der Lötdüsenvorrichtung 20 so ausgerichtet werden, daß eine optimale Ablagerung von Lötmittel auf den leitenden Anschlußflächen 18 entlang jeder der abgebildeten linearen Anordnungen gewährleistet ist. Während sich auf diese Weise die Lötdüsenvorrichtung 20 von Punkt A nach Punkt B bewegt, zeigt der Pfeil in der Tabelle von Figur 3 an, daß die Lötdüsenvorrichtung 20 so ausgerichtet ist, daß die erste Spitze in die abgebildete Richtung ausgerichtet ist. Danach wird diese Ausrichtung aufrechterhalten, bis eine Lötdüsenvorrichtung 20 den Punkt D erreicht. Zu diesem Zeitpunkt wird, vor der Bewegung der Lötdüsenvorrichtung 20 zurück zu einer Linie, die sich an der zweiten linearen Anordnung 62 orientiert, die Ausrichtung der Lötdüsenvorrichtung 20 um 90º gedreht, wie dies durch den Pfeil in der Tabelle von Figur 3 dargestellt ist, so daß Lötmittel auf korrekte Weise entlang der zweiten linearen Anordnung 62 abgelagert werden kann. Danach wird in ähnlicher Weise die Ausrichtung der Lötdüsenvorrichtung 20 aufrechterhalten, bis die Lötdüsenvorrichtung 20 den Punkt G des Lötdüsenpfads 68 erreicht.
Bei Erreichen des Punktes G wird die Ausrichtung der Lötdüsenvorrichtung 20 ein weiteres mal um 90º gedreht, so daß die Lötdüsenvorrichtung 20 richtig positioniert wird, um Lötmittel entlang der dritten linearen Anordnung 64 auf den leitenden Anschlußflächen 18 abzulagern. Dieses Verfahren wird fortgeführt, bis die Lötdüsenvorrichtung 20 den Punkt M erreicht. Danach wird die Lötdüsenvorrichtung 20 von der Oberfläche der planaren Fläche 16 abgehoben, und jede leitende Anschlußfläche 18 des Musters 58 ist dann mit einer gleichmäßigen Lötmittelablagerung versehen. Der Fachmann auf diesem Gebiet weiß zu schätzen, daß, nachdem die Lötdüsenvorrichtung 20 an Punkt M von der planaren Fläche 16 abgehoben wurde, die Lötdüsenvorrichtung 20 zu einem neuen Versatzpunkt bewegt werden kann, von wo aus Lötmittel auf eine zweite Mehrheit leitender Anschlußflächen innerhalb eines zweiten Musters aufgetragen werden kann. Das zweite und jedes weitere Auftragen von Lötmittel in einem Muster beginnt, indem die Lötdüsenvorrichtung 20 an Punkt A auf dem neuen Muster positioniert wird. Die Lötdüsenvorrichtung 20 enthält an diesem Punkt Lötmittel aus der vorherigen Lötmittelauftragung, so daß nur eine geringere Menge an Lötmittel in die Düse eingeführt werden muß, bevor ein neues Muster begonnen wird.
Das zweite und jedes weitere Auftragen von Lötmittel in einem Muster beginnt, indem die Lötdüsenvorrichtung 20 an Punkt A auf dem neuen Muster positioniert wird. Die Lötdüsenvorrichtung 20 enthält an diesem Punkt Lötmittel aus der vorherigen Lötmittelauftragung, so daß nur eine geringere Menge an Lötmittel in die Düse eingeführt werden muß. Ab hier erfolgt die Auftragung in der gewohnten Weise.
Das Verfahren und die Vorrichtung der vorliegenden Erfindung stellen eine effektive und präzise Ablagerung von Lötmittel auf einer Mehrzahl leitender Anschlußflächen auf einer planaren Oberfläche bereit, indem eine Lötdüsenvorrichtung von ihrer Bewegungslinie entlang einer linearen Anordnung leitender Anschlußflächen in einem bestimmten Winkel wegbewegt wird, während die Geschwindigkeit der Lötdüse reduziert wird, um zu verhindern, daß Lötmittel von den letzten paar leitenden Anschlußflächen in einer linearen Anordnung entfernt wird. Danach wird, bevor die Lötdüsenvorrichtung zu einer zweiten linearen Anordnung leitender Anschlußflächen zurückkehrt, die Lötdüsenvorrichtung in eine richtige Ausrichtung rotiert und danach mit einer im wesentlichen konstanten Geschwindigkeit zu einer ersten leitenden Anschlußfläche einer zweiten linearen Anordnung bewegt. Durch dieses Verfahren ist eine richtige Auftragung von Lötmittel auf die ersten paar leitenden Anschlußflächen in einer linearen Anordnung gewährleistet. Der Winkel, in dem eine Lötdüsenvorrichtung von der Linie entlang jeder linearen Anordnung abweicht, kann so programmiert werden, daß die Ablagerung von Lötmittel auf Ausrichtungspunkten (fudicials) oder anderen Strukturen vermieden wird, auf denen kein Lötmittel aufgetragen werden soll. Es wurde jedoch in Experimenten nachgewiesen, daß eine gleichmäßige Auftragung von Lötmittel gewährleistet ist, wenn der ausgewählte Winkel zur Bewegungslinie zwischen 0º und 75º liegt. Auf diese Weise kann eine Mehrzahl leitender Anschlußflächen auf einer Leiterplatte oder einer anderen planaren Oberfläche effektiv und präzise mit einer gleichmäßig dicken Lötmittelschicht beschichtet werden.

Claims

1. Ein Verfahren zur Ablagerung von Lötmittel auf einer Mehrzahl leitender Anschlußflächen (18), die sich auf einer linearen Anordnung (60) auf einer planaren Oberfläche befinden, wobei eine über einen Robotikarm gesteuerte Lötdüse (20) verwendet wird, die selektiv um die genannte planare Oberfläche beweglich ist, wobei das genannte Verfahren die folgenden Schritte umfaßt:

Positionierung der genannten Lötdüse neben der genannten planaren Oberfläche in einem ersten ausgewählten Punktversatz (A) von der Linie der genannten linearen Anordnung entfernt;

Bewegung der genannten Lötdüse mit einer ausgewählten, im wesentlichen konstanten Geschwindigkeit zu einer ersten der genannten Mehrzahl an leitenden Anschlußflächen und danach entlang der genannten linearen Anordnung; und

Änderung der Verlaufsrichtung der genannten Lötdüse um einen Winkel von weniger als 75 Grad von der genannten linearen Anordnung entfernt, an einem zweiten ausgewählten Punkt (C) in der Nähe einer letzten der Mehrzahl an leitenden Anschlußflächen während der Senkung der Geschwindigkeit der genannten Lötdüse, wodurch eine gleichmäßig dicke Lötschicht auf jeder der genannten Mehrzahl an leitenden Anschlußflächen abgelagert wird.

2. Ein Verfahren gemäß Anspruch 1, bei dem eine Mehrzahl an Ausrichtungspunkten (72) auf der genannten planaren Oberfläche angeordnet ist, und bei dem der genannte Winkel so ausgewählt wird, daß die genannte Düse jeden der genannten Mehrzahl an Ausrichtungspunkten ausspart.

3. Eine Vorrichtung (10) zur Ablagerung von Lötmittel auf einer Mehrzahl leitender Anschlußflächen (18), die in einer linearen Anordnung (60) auf einer planaren Oberfläche angeordnet sind, die folgendes umfaßt:

eine über einen Robotikarm gesteuerte Lötdüse (20);

ein Mittel zur Positionierung der genannten robotikgesteuerten Lötdüse neben der genannten planaren Oberfläche an einem ersten ausgewählten Punktversatz (A) von der Linie der genannten linearen Anordnung entfernt;

ein Mittel zur Bewegung der genannten Lötdüse mit einer ausgewählten, im wesentlichen konstanten Geschwindigkeit zu einer ersten einer Mehrzahl leitender Anschlußflächen hin und anschließend entlang der genannten linearen Anordnung; und

ein Mittel zur Änderung der Verlaufsrichtung der genannten Lötdüse um einen Winkel von weniger als 75 Grad von der genannten linearen Anordnung entfernt, an einem zweiten ausgewählten Punkt (C) in der Nähe einer letzten der Mehrzahl an leitenden Anschlußflächen während der Senkung der Geschwindigkeit der genannten Lötdüse, wodurch eine gleichmäßig dicke Lötschicht auf jeder der genannten Mehrzahl an leitenden Anschlußflächen abgelagert wird.

4. Eine Vorrichtung gemäß Anspruch 3, bei der die genannte Lötdüse eine erste Spitze und eine zweite Spitze umfaßt und bei der das genannte Mittel zur Positionierung der genannten durch einen Robotikarm gesteuerten Lötdüse neben der genannten planaren Oberfläche an einem ersten ausgewählten Punkt, der von der Linie der genannten linearen Anordnung versetzt ist, ein Mittel zur Ausrichtung der genannten ersten Spitze und der genannten zweiten Spitze der genannten Lötdüse auf einer Linie parallel zur Linie der genannten linearen Anordnung vor der Bewegung der genannten Lötdüse zur ersten der geannten Mehrzahl leitender Anschlußflächen umfaßt.