DE69711568T2

DE69711568T2 - Lötvorrichtung

Info

Publication number: DE69711568T2
Application number: DE69711568T
Authority: DE
Inventors: Tsugunori Masuda; Jyunichi Onozaki; Hiroshi Saito
Original assignee: Tamura Corp
Current assignee: Tamura Corp
Priority date: 1996-06-11
Filing date: 1997-06-10
Publication date: 2002-11-21
Anticipated expiration: 2017-06-11
Also published as: EP0849023A1; KR19990036241A; EP0849023A4; US6050473A; JP3704158B2; EP0849023B1; KR100504403B1; WO1997047423A1; DE69711568D1

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Hartlötapparatur mit einer elektromagnetischen Induktionspumpe. Der Leser sollte beachten, daß der im folgenden verwendete Begriff "Hartlötapparatur" als "Schwallbad-Lötapparatur" zu verstehen ist.
Fig. 8 zeigt den allgemeinen Aufbau einer konventionellen Schwallbad-Lötvorrichtung, wobei ein Arbeitsband 14 so gestaltet ist, daß es die zu lötenden Werkstücke (beispielsweise auf einem Bauteil angebrachte Substrate oder ähnliches) transportiert, vom Werkstückeinlaß 12 bis zum Werkstückauslaß 13 verläuft und von einer Verkleidung; 11 verdeckt ist.
Ein Flußmittel-Auftragvorrichtung 15 trägt auf die Werkstücke in Schaumform vorliegendes Flußmittel auf, ein Vorwärmer 16 wärmt die Werkstücke vor, ein Lötbad 17 dient zum Löten der Werkstücke unter Verwendung des über die Schwallbaddüsen abgegebenen, geschmolzenen Hartlots, und ein Lüfter 18 dient zum Kühlen der Werkstücke nach dem Löten. Alle diese Komponenten sind in der genannten Reihenfolge entlang des Bandes 14 angebracht.
Eine primäre Schwallbaddüse 21a und eine sekundäre Schwallbaddüse 21b sind in einem bestimmten Abstand zueinander im Lötbad 17 angebracht. Eine zur Wellenbildung dienende, mit einer Vielzahl von Auswurflöchern versehene Platte 22 ist am oberen Ende der primären Schwallbaddüse 21a montiert. Die primäre Schwallbaddüse 21a ist so gestaltet, daß sie das Lötbad 21 über das gesamte Werkstück verteilt, wobei jede Ecke der Elektrodenkomponenten und andere Teile der Chipkomponenten mit dem geschmolzenen Hartlot bedeckt werden. Dieses Ergebnis wird durch eine Vielzahl kleiner erster Wellen W1 erreicht, die als unregelmäßige Spritzer von den Auswurflöchern der wellenbildenden Platte 22 abgegeben weiden. Die sekundäre Schwallbaddüse 21b ist so gestaltet, daß die Form der gelöteten Teile durch sanfte. Wellen W2 korrigiert wird.
Wie in Fig. 9 dargestellt, ist das Lötbad 17 mit einem Druckkanal 23 versehen, der in einer Öffnung am Boden des Düsengehäuses 21 der Schwallbaddüsen 21a, 21b angebracht ist, und ein Pumpenrührwerk 24 befindet sich am Ende des Druckkanals 23. Darüber hinaus umfaßt das Lötbad 17 eine Ansaugöffnung 25 sowie einen Motorantriebsmechanismus 26, der mit dem Pumpenrührwerk 24 verbunden ist.
Das über die Ansaugöffnung 25 aufgrund der Wirkung des Pumpenrührwerks 24 angesaugte, geschmolzene Hartlot wird unter Druck durch den Druckkanal 23 in das Düsengehäuse 21 transportiert und von dort in Wellen abgegeben, so daß die Unterseiten der Werkstücke P, bei denen es sich um an den Bauteilen angebrachte Substrate handeln kann, während des Transports über das Band gelötet werden, während sie zwischen den Klauen 27 des Bandes 14 eingespannt sind. Der größte Teil der Hartlotwellen wird direkt über die im Lötbad 17 befindliche Lötbadoberfläche 28 zur Ansaugöffnung 25 des Pumpenrührwerks 24 zurückgeführt.
Verschiedene Hartlötapparaturen mit elektromagnetischen Pumpen werden beispielsweise in den Japanischen Patentveröffentlichungen Nr. 42590-1976, 31628-1990 und 60581-1991 sowie in der japanischen Gebrauchsmusterschrift 17572-1988 beschrieben. Die in diesen Hartlötvorrichtungen verwendeten Hartlötapparaturen werden mit Gleich- oder Wechselstrom betrieben.
Eine elektromagnetische Gleichstrompumpe ist so gestaltet, daß sie auf ihrer Bewegungsstrecke eine Druckkraft auf ein leitfähiges Hartlot-Füllmetall ausübt, beispielsweise Zinn. Zu diesem Zweck wirkt ein magnetisches Feld senkrecht zum Bewegungsweg des leitfähigen Hartlot-Füllmetalls, und senkrecht zum Bewegungsweg und zum Magnetfeld wird Gleichstrom angelegt.
Bei der elektromagnetischen Wechselstrompumpe handelt es sich um eine elektromagnetische Induktionspumpe mit Induktionsspulen, die entlang des Bewegungsweges eines leitfähigen Hartlot- Füllmetalls angeordnet und so gestaltet sind, daß bei einer Zufuhr von Wechselstrom mit nacheilenden Phasen zu den Induktionsspulen eine Druckkraft erzeugt wird. Auf diese Weise wird in dem vom leitfähigen Hartlot-Füllmetall zurückgelegten Weg ein bewegliches Magnetfeld erzeugt, so daß aufgrund der elektromagnetischen Induktion im Bewegungsweg des leitfähigen Hartlot-Füllmetalls eine elektromotorische Kraft erzeugt wird, so daß der von der elektromotorischen Kraft des Hartlot- Füllmetalls erzeugte elektrische Strom in den magnetischen Induktionsfluß des Magnetfeldes eingeht.
Bei einer Schwallbad-Lötvorrichtung eines solchen Typs, bei dem das Lötbad mit einem Zwangsvorschub ausgestattet sein muß und die daher mit einem durch einen konventionellen Motorantriebsmechanismus angetriebenen Pumpenrührwerk ausgestattet ist, ist eine Verringerung der Lötbadmenge mit Schwierigkeiten verbunden, denn aus konstruktorischen Gründen sind der angestrebten Verkleinerung des Lötbades Grenzen gesetzt.
Genauer gesagt muß, wie in Fig. 9 abgebildet, sichergestellt werden, daß die Vorrichtung ausreichend breit ist, um zusätzlich zur Breite des Werkstücks noch ein gewisses Spiel zu ermöglichen, wobei hier unter "Breite des Werkstücks" dessen Kantenlänge senkrecht zum Transportweg entlang dem Motorantriebsmechanismus 26 zum Düsengehäuse 21 zu verstehen ist. Außerdem muß das Lötbad 17 ausreichend tief sein, damit verhindert wird, daß sich oxidiertes Hartlot in jenem Bereich verfangen kann, in dem sich das Rührwerk dreht, so daß das Lötbad 17 ein recht großes Volumen hat.
Die konventionelle Konfiguration ist noch mit einem weiteren Problem verbunden. Es besteht darin, daß die Lötbadwellen im Verhältnis zu der parallel zur Werkstückbreite verlaufenden Richtung tendentiell eine unregelmäßige Höhe haben, da, wie in Fig. 9 dargestellt ist, das geschmolzene Hartlot von der Ansaugöffnung 25 unterhalb des Pumpenrührwerks 24 nach oben abgegeben wird, während es gleichzeitig durch die Wirkung des Druckkanals 23 parallel zur Werkstückbreite bewegt wird.
Andererseits ist es eine Tatsache, daß eine konventionelle Hartlötvorrichtung, bei der der Vorschub des Füllmetalls durch eine elektromagnetische Pumpe erfolgt und bei der das Metall in Wellenform abgegeben wird, im Vergleich zu der oben beschriebenen Schwallbad-Lötvorrichtung weniger Hartlot- Füllmaterial benötigt. Aufgrund der Kapazität der elektromagnetischen Pumpe ist es jedoch nicht einfach, die Größe der Auslaßöffnung in der parallel zur Werkstückbreite verlaufenden Richtung zu erhöhen.
Da die oben beschriebene, konventionelle Hartlötvorrichtung mit einer elektrischen Pumpe aufgrund ihrer Struktur entlang dem Transportweg der Werkstücke einen erheblichen Platzbedarf hat, ist es schwierig, entlang der Werkstückbreite so viele Vorrichtungen anzubringen, daß auch breite Werkstücke verarbeitet werden können.
Das heißt: Durch ein bloßes Anordnen zweier konventioneller Hartlötvorrichtungen mit elektromagnetischen Pumpen entlang der Werkstückbreite würde sich nicht nur die Oberfläche der Einheit verdoppeln, sondern man würde auch doppelt so viel Hartlot-Füllmaterial benötigen.
Aufgrund der Umweltschutzbestimmungen nimmt die Nachfrage nach bleifreiem Hartlot- Füllmaterial (allgemein auch als bleifreies Lotmittel bezeichnet) zu. Da bleifreie Lotmittel aus Indium und ähnlichen Materialien hergestellt werden, die drei- bis zehnmal so teuer wie konventionelle, aus · Zinn und Blei hergestellte Lotmittel sind, muß die Menge des zu verwendenden Hartlot-Füllmetalls möglichst gering gehalten werden.
Zur Lösung der oben beschriebenen Probleme besteht ein Ziel der vorliegenden Erfindung darin, eine Hartlötvorrichtung mit einer elektromagnetischen Pumpe vorzustellen, die so gestaltet ist, daß sie Wellen erzeugt, die auch Werkstücke mit einer großen Breite erfassen. Ein weiteres Ziel der vorliegenden Erfindung ist das Vorstellen einer Hartlötvorrichtung mit einer elektromagnetischen Pumpe, bei der eine Verringerung der Menge des zu verwendenden Hartlot-Füllmetalls möglich ist.
Dementsprechend wird mit der vorliegenden Erfindung eine Schwallbad-Lötvorrichtung vorgestellt, die folgendes umfaßt:
einen einzelnen Lotmittelbehälter mit vertikalen Platten;
eine Vielzahl elektromagnetischer Induktionspumpen-Baugruppen, die so gestaltet sind, daß sie an Werkstücken Lötoperationen ausführen, indem sie das im Behälter befindliche Lotmittel nach oben abgeben, wobei die besagten elektromagnetischen Induktionspumpen-Baugruppen entlang den vertikalen Platten des Behälters verlaufen und so angeordnet sind, daß sie den vorbestimmten Transportweg der Werkstücke schneiden,
wobei jede der besagten elektromagnetischen Induktionspumpen-Baugruppen eine erste elektromagnetische Induktionspumpe umfaßt, die an eine zweite elektromagnetische Induktionspumpe angrenzt, wobei diese Induktionspumpen so angebracht sind, daß sie Lotmittel zu einer gemeinsamen Düse transportieren.
Bei der oben beschriebenen Konfiguration sind die elektromagnetischen Induktionspumpen in einer solchen Richtung angeordnet, daß sie den vorbestimmten Transportweg der Werkstücke schneiden. Die oben beschriebene Konfiguration ermöglicht damit das Zustandekommen von Wellen, die ausreichend breit sind, um die gesamte Breite des Werkstücks abzudecken und die außerdem eine gleichmäßige Höhe aufweisen.
Da ein einzelner Behälter mehrere elektromagnetische Induktionspumpen in der oben beschriebenen Art und Weise versorgt, kann er kompakt gestaltet sein, und die Menge des im Behälter befindlichen Hartlot-Füllmetalls kann reduziert werden.
Vorzugsweise umfaßt jede elektromagnetische Induktionspumpe einer Hartlötvorrichtung einen ersten Eisenkern, der sich in engem Kontakt zur Außenseite eines vertikalen Plattenteils befindet, eine um den ersten Eisenkern gewickelte Induktionsspule, einen zweiten Eisenkern, der parallel zur Innenseite des vertikalen Plattenteils verläuft sowie einen Spalt, durch den das Lotmetall nach oben bewegt wird und der zwischen dem vertikalen Plattenteil und dem zweiten Eisenkern verläuft.
Da sich die ersten Eisenkerne, um die die Induktionsspulen gewickelt sind, außerhalb der vertikalen Plattenteile des Behälters befinden, können die Wartung der Induktionsspulen oder ähnliche Arbeitsgänge problemlos von außen durchgeführt werden.
Entsprechend einem weiteren Merkmal der Erfindung ist jede Induktionsspule so angebracht, daß sie gemeinsam von einer Vielzahl erster Eisenkerne genutzt werden kann, während jede elektromagnetische Induktionspumpe der Hartlötvorrichtung jeweils mit einem ersten und einem zweiten Eisenkern ausgestattet ist.
Bei der oben beschriebenen Konfiguration können eine elektromagnetische Induktionspumpe auf der einen Seite und eine elektromagnetische Induktionspumpe auf der anderen Seite durch eine gemeinsame Induktionsspule in den entsprechenden Proportionen gemeinsam betrieben werden.
Entsprechend einem weiteren Merkmal der Erfindung ist jede elektromagnetische Induktionspumpe der Vorrichtung jeweils mit einem ersten Eisenkern, einem zweiten Eisenkern und einer Induktionsspule ausgestattet.
Bei der oben beschriebenen Konfiguration können Energieeinsparungen erzielt werden, denn es ist möglich, beim Verarbeiten von Werkstücken mit einer geringen Breite die elektromagnetische Induktionspumpe an beiden Seiten abzuschalten.

KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN

Fig. 1 ist eine Draufsicht auf eine Hartlötvorrichtung entsprechend einer Ausführungsform der Erfindung; Fig. 2 ist ein Querschnitt entlang einer Linie II-II aus Fig. 1; Fig. 3 ist ein Querschnitt entlang einer Linie III-III aus Fig. 1; Fig. 4 ist ein Querschnitt entlang einer Linie IV-IV aus Fig. 3; Fig. 5 ist ein Querschnitt durch eine Hartlötvorrichtung entsprechend einer anderen Ausführungsform der Erfindung; Fig. 6 ist ein Querschnitt durch elektromagnetische Induktionspumpen entsprechend einer weiteren Ausführungsform der Erfindung; Fig. 7 ist eine Draufsicht auf eine Hartlötvorrichtung entsprechend einer weiteren Ausführungsform der Erfindung; Fig. 8 ist eine schematische Darstellung einer konventionellen Schwallbad-Lötvorrichtung; und Fig. 9 ist ein Querschnitt durch ein Lötbad der konventionellen Schwallbad-Lötvorrichtung.

BESTE ART UND WEISE DER AUSFÜHRUNG DIESER ERFINDUNG

Nachfolgend wird die Konfiguration einer Ausführungsform der Erfindung unter Bezugnahme auf die Fig. 1 bis 4 erläutert.
Wie in Fig. 3 dargestellt, verfügt die Konfiguration über einen einzelnen Behälter 33, der so gestaltet ist, daß er leitfähiges Hartlot-Füllmaterial 32 enthält, wobei es sich um Zinn, Indium oder einen ähnlichen Stoff handeln kann. Der Behälter 33 umfaßt einen Pumpenbehälterteil 37 und einen wellenbildenden Behälterteil 45. Der Pumpenbehälterteil 37 umfaßt einen unteren Plattenteil 34, vertikale Plattenteile 35, 36, die sich am Boden der Werkstück-Einlaßseite bzw. am Boden der Werkstück-Auslaßseite befinden, sowie vertikale (nicht dargestellte) Plattenteile, die sich in Bezug auf die Transportrichtung der Werkstücke an den Seiten des Behälters befinden. Der wellenbildende Behälterteil 45 umfaßt horizontale Plattenteile 38, 39, die sich oben an der Werkstück-Einlaßseite bzw. oben an der Werkstück-Auslaßseite befinden, vertikale Plattenteile 41, 42, obere Randteile 43, 44, sowie vertikale (nicht dargestellte) Plattenteile, die sich in Bezug auf die Transportrichtung der Werkstücke an den Seiten des Behälters befinden. Bei jedem der oben erwähnten vertikalen Plattenteile handelt es sich um ein vertikal verlaufendes, plattenförmiges Element.
In einem einzelnen Behälter 33 befinden sich ein erstes elektromagnetisches Induktionspumpensystem 46 und ein zweites elektromagnetisches Induktionspumpensystem 47, wobei das erste elektromagnetische Induktionspumpensystem 46 in vertikaler Richtung entlang dem vertikalen Plattenteil 35 an der Werkstück-Einlaßseite des Behälters 33 verläuft, und das zweite elektromagnetische Induktionspumpensystem 47 in vertikaler Richtung entlang dem vertikalen Plattenteil 36 an der Werkstück-Auslaßseite des Behälters 33 verläuft.
Das erste elektromagnetische Induktionspumpensystem 46 wird dadurch gebildet, daß erste Eisenkerne 52, um die eine Induktionsspule 51 gewickelt ist, in einen engen Kontakt zur Außenfläche des vertikalen Plattenteils 35 an der Werkstück-Einlaßseite im Behälter 33 gebracht werden und daß zweite Eisenkerne 54 an der Innenseite des vertikalen Plattenteils 35 so angebracht werden, daß sie parallel zu dem vertikalen Plattenteil 35 verlaufen und zwischen den zweiten Eisenkernen 54 und dem vertikalen Plattenteil 35 ein Spalt 53 für das Anheben des Hartlot-Füllmetallelements verläuft. Das zweite elektromagnetische Induktionspumpensystem 47 wird auf ähnliche Weise gebildet, indem erste Eisenkerne 52, um die Induktionsspulen 51 gewickelt sind, in einen engen Kontakt zur Außenfläche des vertikalen Plattenteils 36 an der Werkstück-Auslaßseite im Behälter 33 gebracht werden und daß zweite Eisenkerne 54 an der Innenseite des vertikalen Plattenteils 36 so angebracht werden, daß sie parallel zu dem vertikalen Plattenteil 36 verlaufen und zwischen den zweiten Eisenkernen 54 und dem vertikalen Plattenteil 36 ein Spalt 53 für das Anheben des Hartlot-Füllmetallelements verläuft.
Jeder der ersten Eisenkerne 52, die an dei Werkstück-Einlaßseite und an der Werkstück-Auslaßseite angebracht sind, bestehen aus E-förmigen Eisenkernen 52E, die vertikal angeordnet sind, so daß sich viele Nuten 55 in Richtung des dazugehörigen Plattenteils 35 oder 36 öffnen, die dem Eisenkern Eisenkern gegenüberliegen. Die Induktionsspule 51 ist in diesen Nuten 55 angebracht und verläuft entlang der Nuten dergestalt, daß sie in entsprechenden Intervallen um die vorstehenden Teile dieser Nuten gewickelt ist. Die E-förmigen Eisenkerne 52E werden dadurch gebildet, daß man eine Vielzahl dünner, E-förmiger Eisenplatten in der Breite übereinanderstapelt (wie in Fig. 3 dargestellt, erfolgt die Stapelung senkrecht zur Darstellungsebene der Zeichnung).
Jeder E-förmige Eisenkern 52E wird fest gegen die Außenfläche des Behälters 33 gedrückt, wozu ein erster Eisenkern-Schiebemechanismus 81 dient. Dadurch soll ein Absinken der Effizienz der elektromagnetischen Induktion am ersten Eisenkern vermieden werden.
Der erste Eisenkern-Schiebemechanismus 81 umfaßt Befestigungsplatten 82, die fest am oberen und unteren Teil des Behälters 33 angebracht sind, außerdem eine Federaufnahmeplatte 84, die zwischen jedem Paar der oberen und unteren Befestigungsplatten 82 verläuft und durch Schrauben 83 fest mit diesen verbunden sind, sowie Schraubenfederelemente 85, beispielsweise Druck-Schraubenfedern, die zwischen der Federaufnahmeplatte 84 und den E-förmigen Eisenkernen 52E verlaufen.
Jeder zweite Eisenkern 54 ist als I-förmiger Eisenkern ausgeführt. Dieser wird durch Stapeln einer Vielzahl dünner, I-förmiger Eisenplatten in der Breite gebildet (wie in Fig. 3 dargestellt, erfolgt die Stapelung senkrecht zur Darstellungsebene der Zeichnung). Jeder dieser Eisenkerne 54 umfaßt eine abgeschrägte Vorderseite 57, Teile 58, 59 zum Anbringen der Düse sowie eine nach oben sich öffnende Auslaßöffnung 61. Die abgeschrägte Vorderseite 57, die eine Ansaugöffnung 56 bildet, befindet sich an der Unterseite des Eisenkerns. Die Teile 58, 59 zum Anbringen der Düse sind integral an der Oberseite des Eisenkerns ausgeformt. Die Auslaßöffnung 61 wird am Boden des Befestigungsteils 59 gebildet.
Die in Fig. 3 dargestellten Spalte 53 für das Anheben des Hartlot-Füllmetallelements werden dadurch gebildet, daß die Abstandshalter 62 (in Fig. 4 dargestellt) zwischen einem zweiten Eisenkern 54, der die Form einer flachen Platte hat, und dem vertikalen Plattenteil 35 oder 36 verlaufen, der mit den zweiten Eisenkern 54 verbunden ist.
Wie in den Fig. 3 und 4 dargestellt, wird jeder der zweiten Eisenkerne 54 fest gegen die Distanzstücke 62 gedrückt. Dies erfolgt entlang der gesamten Länge des zweiten Eisenkerns 54 durch die Wirkung eines zweiten Eisenkern-Schiebemechanismus 86. Dadurch soll ein Absinken der Effizienz der elektromagnetischen Induktion am zweiten Eisenkern vermieden werden.
Jeder zweite Eisenkern-Schiebemechanismus 86 wird dadurch gebildet, daß Distanzstücken 62, Befestigungsplatten 87 und Federaufnahmeplatten 88 fest an dem dazugehörigen vertikalen Plattenteil 35 oder 36 angebracht werden und daß man von oben einen zweiten Eisenkern 54 und fest daran angebrachte Federn 89 in den Spalt zwischen den Distanzstücken 62 und den Federaufnahmeplatten 88 schiebt, wobei die besagten Distanzstücken 62, die Befestigungsplatten 87 und die Federaufnahmeplatten 88 dadurch am vertikalen Plattenteil 35 oder 36 angebracht sind, daß man die Distanzstücken an den vertikalen Plattenteil anschweißt, die Befestigungsplatten 87 an die Distanzstücken anschweißt und die Federaufnahmeplatten 88 an die Befestigungsplatten anschweißt. Die oben erwähnten Federn 89 können als Druck-Schraubenfedern, Blattfedern oder in ähnlicher Form ausgeführt sein.
Wie oben beschrieben, sind zwar die Distanzstücken 62 und die Federaufnahmeplatten 88 an dem entsprechenden vertikalen Plattenteil 35 oder 36 des Behälters 33 angeschweißt, doch wird der zweite Eisenkern 54 gemeinsam mit den an ihm angebrachten Federn 89 von oben zwischen den Distanzstücken 62 und den Federaufnahmeplatten 88 eingeführt. Danach gelangt die Düsenbefestigung 59 des zweiten Eisenkerns 54 mit dem horizontalen Plattenteil 38 des Behälters 33 in Eingriff, wodurch der zweite Eisenkern 54 so im Behälter 33 untergebracht ist, daß er entfernt werden kann.
Anders ausgedrückt: Jeder zweite Eisenkern 54 ist so angebracht, daß er bei Bedarf zur Wartung oder zu anderen Zwecken nach oben entfernt werden kann.
Zurück zu Fig. 3. Eine Vielzahl von Heizelementen 65, die zum Schmelzen des Hartlot-Füllmetalls 32 dienen, sind vertikal in der Mitte des Pumpenbehälterteils 37 des Behälters 33 angeordnet, und zwar in halber Distanz zwischen dem ersten elektromagnetischen Induktionspumpensystem 46 und dem zweiten elektromagnetischen Induktionspumpensystem 47. Diese Heizelemente 65 sind ummantelt und verlaufen in der Breite (dies ist in Fig. 3 die Richtung senkrecht zur Darstellungsebene der Zeichnung).
Eine erste Düse 66 und eine zweite Düse 67, die so gestaltet sind, daß sie das Hartlot-Füllmetall 32 abgeben, befinden sich in einem bestimmten Abstand zueinander, und zwar über dem ersten elektromagnetischen Induktionspumpensystem 46 bzw. dem zweiten elektromagnetischen Induktionspumpensystem 47.
Genauer gesagt, ist die erste Düse 66 an den Düsenbefestigungen 58, 59 angebracht, die an der Werkstück-Einlaßseite integral an den oberen Enden der zweiten Eisenkerne 54 ausgeformt sind, und die zweite Düse 66 ist an den Düsenbefestigungen 58, 59 angebracht, die an der Werkstück-Auslaßseite integral an den oberen Enden der zweiten Eisenkerne 54 ausgeformt sind.
Die erste Düse 66 ist mit einer wellenbildenden Platte 72 versehen. Diese ist an einer Öffnung 71 an der Oberseite der ersten Düse 66 angebracht. Die wellenbildende Platte 72 ist mit einer Vielzahl von Auswurflöchern versehen, durch die eine große Anzahl erster Wellen W1 gebildet werden, die die Form sich unregelmäßig bewegender Vorsprünge haben.
Die zweite Düse 67 ist so gestaltet, daß sie sanfte zweite Wellen W2 bildet. Hierzu dienen ein Leitblech 73, das entgegen der Transportrichtung der Werkstücke P gebogen ist, eine Leitrippe 74, die ausgehend von der Spitze des Leitblechs 73 in einer der Transportrichtung der Werkstücke entgegengesetzten Richtung verläuft, sowie ein Führungsblech 75, dessen Querschnitt die Form eines umgekehrten U hat und das an der der Düse gegenüberliegenden Seite angebracht ist.
Wie in Fig. 1 dargestellt, umfaßt das erste elektromagnetische Induktionspumpensystem 46, das vertikal an der Werkstück-Einlaßseite des Behälters 33 entlang dem vertikalen Plattenteil 35 verläuft, ein Paar elektromagnetischer Induktionspumpen 46a, 46b, die seitlich angeordnet sind, so daß sie senkrecht den vorbestimmten Weg des über das Förderband transportierten Werkstücks P schneiden. Anders ausgedrückt: Sie sind entlang der Breite des Werkstücks angeordnet. Das zweite elektromagnetische Induktionspumpensystem 47, das vertikal an der Werkstück-Auslaßseite des Behälters 33 entlang dem vertikalen Plattenteil 36 verläuft, umfaßt ein Paar elektromagnetischer Induktionspumpen 47a, 47b, die seitlich parallel zur Breite des Werkstücks P angeordnet sind.
Wie in Fig. 4 dargestellt ist, sind das erste elektromagnetische Induktionspumpensystem 46 und das zweite elektromagnetische Induktionspumpensystem 47 mit separaten ersten Eisenkernen 52a und zweiten Eisenkernen 54a ausgestattet, die sich an der einen Seite befinden, sowie mit ersten Eisenkernen 52b und zweiten Eisenkernen 54b, die sich an der anderen Seite befinden. Der erste Eisenkern 52a auf der einen Seite und der erste Eisenkern 52b auf der anderen Seite sind jedoch an ein- und dieselbe Induktionsspule 51 angeschlossen.
Anders ausgedrückt: Durch eine gemeinsame Induktionsspule 51 werden die elektromagnetischen Induktionspumpen an der Werkstück-Einlaßseite, das heißt, die elektromagnetische Induktionspumpe 46a auf der einen Seite und die elektromagnetische Induktionspumpe 46b auf der anderen Seite, aufeinander zu bewegt, und die elektromagnetische Induktionspumpe 47a auf der einen Seite und die elektromagnetische Induktionspumpe 47b auf der anderen Seite werden durch eine andere gemeinsame Induktionsspule 51 aufeinander zu bewegt.
Wie in Fig. 2 und Fig. 4 gezeigt wird, besteht jede Baugruppe zur Bildung des Spalts 53 für das Anheben des Hartlot-Füllmetallelements aus einem Paar Spalte für das Anheben des Hartlot- Füllmetallelements 53a, 53b, die seitlich, parallel zur Werkstückbreite, angeordnet sind. Außerdem umfaßt, wie in Fig. 1 und Fig. 2 dargestellt, jede Baugruppe der Auslaßöffnungen 61 ein Paar Auslaßöffnungen 61a, 61b, die seitlich, parallel zur Werkstückbreite, angeordnet sind.
Da die vier Kantenflächen aller Auslaßöffnungen 61a, 61b so geformt sind, daß sie nach oben ausgestellt werden, ist gewährleistet, daß das geschmolzene Metall beim Austreten aus den Spalten 53a, 53b für das Hartlot-Füllmetallelement, deren Querschnitt relativ klein ist, sanft und gleichmäßig in alle vier Richtungen zu den Düsen 66 bzw. 67 verteilt wird, die einen relativ großen Querschnitt haben.
Wie in Fig. 1 und Fig. 2 dargestellt ist, besteht die erste Düse 66 an der Werkstück-Einlaßseite aus einer einzelnen Düse, die so angebracht ist, daß sie die zwei seitlich angebrachten Auslaßöffnungen 61a, 61b an der Werkstück-Einlaßseite einschließt. Analog hierzu besteht die zweite Düse 67 an der Werkstück-Auslaßseite aus einer einzelnen Düse, die so angebracht ist, daß sie die zwei seitlich angebrachten Auslaßöffnungen 61a, 61b an der Werkstück-Auslaßseite einschließt.
Die Düsen 66 und 67 haben eine solche Tiefe, daß sie den Druck des geschmolzenen Hartlot-Füllmetalls gleichmäßig gestalten, so daß die von den Düsen 66 und 67 emittierten Wellen über die gesamte Werkstückbreite hinweg eine gleichmäßige Höhe haben.
Folglich wird durch jedes Paar der parallel zur Breite des Werkstücks angebrachten elektromagnetischen Induktionspumpen, das heißt durch die seitlich angebrachten elektromagnetischen Induktionspumpen 46a, 46b und durch die seitlich angebrachten elektromagnetischen Induktionspumpen 47a, 47b sichergestellt, daß die Wellen eine gleichmäßige Höhe und ausreichende Abmessungen haben, um die gesamte Breite der zu bearbeitenden Werkstücke abzudecken.
Nachfolgend wird die Funktionsweise der in den Fig. 1 bis 4 dargestellen Ausführungsform erläutert.
Das erste und zweite elektromagnetische Induktionspumpensystem 46 bzw. 47 liefert Wechselstrom mit verzögerten Phasen, beispielsweise Dreiphasen-Wechselstrom, zu den Induktionsspulen 51, die vertikal entlang der Spalte 53 für das Anheben des Hartlot-Füllmetallelements angeordnet sind. Dadurch entstehen in den jeweiligen Spalten 53 für das Anheben des Hartlot- Füllmetallelements sich verschiebende Magnetfelder, so daß aufgrund der elektromagnetischen Induktion am leitfähigen Hartlot-Füllmetall in den Spalten 53 für das Anheben des Hartlot- Füllmetallelements eine elektromotorische Kraft entsteht. Als ein Ergebnis dieser Entwicklung geht der durch die elektromotorische Kraft des Hartlot-Füllmetalls erzeugte elektrische Strom in den magnetischen Induktionsfluß der einzelnen Magnetfelder ein. Dadurch wird eine auf das Hartlot- Füllmetall 32 nach oben wirkende Schubkraft erzeugt, so daß dieses nach oben bewegt wird.
Das Hartlot-Füllmetall 32 wird durch die gemeinsamen Heizelemente 65 geschmolzen, von den jeweiligen elektromagnetischen Induktionspumpen 46, 47 durch die Ansaugöffnungen 56 transportiert, und entlang den vertikalen Plattenteilen 35, 36 nach oben zu den Spalten 53 für das Anheben des Hartlot-Füllmetallelements bewegt, die sich an der Werkstück-Einlaßseite bzw. an der Werkstück-Auslaßseite des Behälters 33 befinden. Danach strömt das Hartlot-Füllmetall 32 durch die Auslaßöffnungen 61 und wird durch die erste Düse 66 bzw. die zweite Düse 67 als erste Welle W1 bzw. zweite Welle W2 emittiert. Nachdem dann die Bauteile auf den Oberflächen der Substrate des Werkstücks P festgelötet wurden, das in die Wellen hinein- und aus den Wellen herausbewegt wird, fällt das Hartlot-Füllmetall 32 zurück in den wellenbildenden Behälterteil 45 und zirkuliert von dort aus in den Pumpenbehälterteil 37.
Die Spalte 53 für das Anheben des Hartlot-Füllmetallelements sind so geformt, daß sie ohne Biegung gerade nach oben gerichtet sind. Darüber hinaus sind die Spalte 53a, 53b für das Anheben des Hartlot-Füllmetallelements, die zu den elektromagnetischen Induktionspumpen 46a, 46b bzw. 47a, 47b gehören, entlang der Breite des Werkstücks angeordnet, das heißt, senkrecht zum vorbestimmten Transportweg der Werkstücke P, und das seitlich angeordnete Paar Auslaßöffnungen 61a, 61b wird durch die Düse 66 bzw. 67 eingeschlossen, die gemeinhin mit den Öffnungen verbunden ist. Durch die obige Konfiguration wird die Bildung der ersten Wellen W1 und der zweiten Wellen W2 sichergestellt, und zwar auf eine Art und Weise, daß diese Wellen ausreichend breit sind, um die gesamte Breite der Werkstücke abzudecken und daß entlang der gesamten Düsenbreite eine gleichmäßige Wellen-Höhe-Verteilung erreicht wird. Folglich können in einer Konfiguration nach den oben beschriebenen Ausführungsformen problemlos breite Werkstücke P verarbeitet werden, deren Verarbeitung bei konventionellen Vorrichtungen mit lediglich einer einzelnen Auslaßöffnung 61a problematisch wäre.
Die ersten Wellen W1 (sie haben die Form kleiner Vorsprünge, die sich unregelmäßig bewegen), können in jeden Spalt eindringen, der von den auf einem Substrat dicht aneinandergereihten Mikrobausteinen gebildet wird. Dadurch ist eine hervorragende Benetzbarkeit aller hartgelöteten Teile gewährleistet, während die sanften, bogenförmigen zweiten Wellen W2 sich gegen die Transportrichtung des Substrats bewegen und überschüssiges Lötmaterial wegspülen, so daß Defekte durch sogenannte Brücken, Eiszapfen usw. vermieden werden.
Die erste und zweite Düse 66, 67 können zusammen mit den zweiten Eisenkernen 54 aus dem Behälter 33 ausgebaut werden, um beispielsweise eine Wartung der Düsen 66, 67 durchzuführen oder das Innere der Spalte 53 für das Anheben des Hartlot-Füllmetallelements der elektromagnetischen Induktionspumpensysteme 46, 47 zu reinigen.
Da die Spalte 53 für das Anheben des Hartlot-Füllmetallelements, welche von den Ansaugöffnungen 56 zu den Auslaßöffnungen 61 der zweiten Eisenkerne 54 verlaufen und mit den entsprechenden Düsen verbunden sind, durch Ausbauen der zweiten Eisenkerne 54 nach oben entfernt werden können, und zwar gemeinsam mit der dazugehörigen ersten Düse 66 bzw. der dazugehörigen zweiten Düse 67, stellen Wartungsarbeiten, beispielsweise das Entfernen von Oxiden und anderen Substanzen, die sich in den Ansaugöffnungen 56 abgelagert haben, kein Problem dar.
Das Anbringen der Ansaugöffnungen 56 in der Nähe des unteren Plattenteils 34 (in einem ausreichenden Abstand von der Oberfläche des Hartlot-Füllmetalls 32), wo Oxide und andere Substanzen angeschwemmt werden, hat den Vorteil, daß die Oxide und andere Fremdsubstanzen nicht ohne weiteres versehentlich in die Ansaugöffnungen 56 gelangen können. Selbst wenn sich solche Substanzen in einer Ansaugöffnung 56 ablagern, können sie durch ein Auseinanderbauen der Spalte 53 für das Anheben des Hartlot-Füllmetallelements, wie oben beschrieben, problemlos entfernt werden.
Da das Hartlot-Füllmetall in einem Spalt 53 für das Anheben des Hartlot-Füllmetallelements durch Umkehr der Phase des Dreiphasen-Wechselstroms auch in entgegengesetzter Richtung bewegt werden kann, also nach unten, können Oxide uncl andere Substanzen, die sich in der Ansaugöffnung 56 angesammelt haben, problemlos mit dem zurückbewegten Hartlot-Füllmetall entfernt werden.
Fig. 5 zeigt eine Hartlötvorrichtung entsprechend einer weiteren Ausführungsform der vorliegenden Erfindung. Sie umfaßt einen ersten Eisenkern-Schiebemechanismus 81a und einen zweiten Eisenkern-Schiebemechanismus 81b, die sich von denen der in Fig. 3 dargestellten Ausführungsform unterscheiden. Jene Elemente, die denen der in Fig. 3 dargestellten Ausführungsform ähneln, sind mit denselben Referenzzahlen bezeichnet. Auf deren Erläuterung wird hier verzichtet.
Jeder zweite Eisenkern-Schiebemechanismus 81a umfaßt Befestigungsplatten 82, die fest am oberen und unteren Teil des vertikalen Plattenteils 35 bzw. 36 des Behälters 33 angebracht sind, eine Schraubenplatte 84a, die zwischen der oberen und der unteren Befestigungsplatte 82 angebracht und durch Schrauben 83 befestigt ist, sowie Schrauben 85a, die durch die Schraubenplatte 84a hindurch eingeschraubt werden, wobei die Spitzen der Schrauben 85a die Rückseiten der E-förmigen Eisenkerne 52E so verschieben, daß die vorderen Enden der verlängerten Teile der E-förmigen Eisenkerne 52E in engen Kontakt zum vertikalen Plattenteil 35 bzw. 36 des Behälters 33 kommen.
Jeder Eisenkern-Schiebemechanismus 86a umfaßt Blattfedern 89a, die die Form eines breiten, umgekehrten V haben und die mit ihren oberen Enden an dem dazugehörigen zweiten Eisenkern 54 durch Schrauben befestigt sind, worin die Blattfedern 89a zusammen mit dem zweiten Eisenkern 54 zwischen den Distanzstücken 62 (in Fig. 4 dargestellt) und der Federaufnahmeplatte 88 eingeführt werden. Die oben erwähnten Blattfedern 89a haben deshalb die Form eines umgekehrten V, damit sie leicht auf einem Element entlanggleiten können, mit dem sie in Kontakt gelangen, wenn der entsprechende zweite Eisenkern 54 während eines Wartungsvorgangs nach oben entfernt oder nach unten eingeführt wird.
Fig. 6 zeigt eine Ausführungsform, bei der ein Paar elektromagnetischer Induktionspumpen, die sich an der Werkstück-Einlaßseite befinden, das heißt die elektromagnetische Induktionspumpe 46a auf der einen Seite und die elektromagnetische Induktionspumpe 46b auf der anderen Seite, oder ein Paar elektromagnetischer Induktionspumpen, die sich an der Werkstück-Auslaßseite befinden, das heißt die elektromagnetische Induktionspumpe 47a auf der einen Seite und die elektromagnetische Induktionspumpe 47b auf der anderen Seite, durch separate erste Eisenkerne 52a, 52b, zweite Eisenkerne 54a, 54b und Induktionsspulen 51a, 51b gebildet werden. Jene Elemente, die denen der in Fig. 4 dargestellten Ausführungsform ähneln, sind mit denselben Referenzzahlen bezeichnet. Auf deren Erläuterung wird hier verzichtet.
Wenn die Förderbandschiene 14b, die parallel zur Werkstückbreite verschoben werden kann, dichter an die starr angebrachte Förderband schiene 14a (wie in Fig. 2 dargestellt) bewegt wird, damit auch schmalere Werkstücke verarbeitet werden können, ist es möglich, die elektromagnetischen Induktionspumpen auf beiden Seiten auszuschalten. Beispielsweise können die elektromagnetischen Induktionspumpen 46b, 47b durch Unterbrechung der Stromzufuhr zur Induktionsspule 51b an der entsprechenden Seite ausgeschaltet werden.
Obwohl die Spalte 53 für das Anheben des Hartlot-Füllmetallelements so geformt sind, daß sie entsprechend den oben beschriebenen Ausführungsformen vertikal verlaufen, kann ihr Verlauf auch leicht abgewinkelt sein. Das heißt, ein annähernd vertikaler Verlauf ist ausreichend.
Entsprechend der in Fig. 1 dargestellten Ausführungsform sind eine Vielzahl elektromagnetischer Induktionspumpen 46a, 46b an der Werkstück-Einlaßseite und eine Vielzahl elektromagnetischer Induktionspumpen 47a, 47b an der Werkstück-Auslaßseite entlang der Werkstückbreite angeordnet, oder anders ausgedrückt, ihre Anordnung erfolgt senkrecht zur Bewegungsrichtung des Werkstücks P. Die vorliegende Erfindung ist jedoch nicht auf die Struktur dieser Ausführungsform beschränkt.
Beispielsweise ist entsprechend der vorliegenden Erfindung auch eine in Fig. 7 dargestellte Ausführungsform möglich, bei der der Behälter 33 so angebracht ist, daß er diagonal den vorbestimmten Transportweg der Werkstücke schneidet, so daß die elektromagnetischen Induktionspumpen 46a, 46b an der Werkstück-Einlaßseite und die elektromagnetischen Induktionspumpe 47a, 47b an der Werkstück-Auslaßseite, die jeweils entlang dem vertikalen Plattenteil 35 an der Werkstück- Einlaßseite des Behälters 33 sowie entlang dem vertikalen Plattenteil 36 an der Werkstück-Auslaßseite verlaufen, so angebracht sind, daß sie den vorbestimmten Transportweg der Werkstücke diagonal schneiden.
Der vorliegende Erfindung ist auch auf eine Konfiguration mit nur einer Düse (entweder der ersten Düse 66 oder der zweiten Düse 67) anwendbar. In diesem Fall ist eine Vielzahl elektromagnetischer Induktionspumpen 46, 47 entweder dem vertikalen Plattenteil 35 an der Werkstück-Einlaßseite des Behälters 33 oder entlang dem vertikalen Plattenteil 36 an der Werkstück-Auslaßseite angebracht.
Da eine Vielzahl elektromagnetischer Induktionspumpen 46a, 46b oder 47a, 4% so angebracht sind, daß sie den Transportweg der Werkstücke, wie oben beschrieben, schneiden, ist sichergestellt, daß die Wellen W1, W2 gleichmäßig hoch und ausreichend breit sind, um die gesamte Werkstückbreite abzudecken. Anders ausgedrückt: Aufgrund der Erfindung können Werkstücke unterschiedlicher Breiten problemlos verarbeitet werden, und auch ein gleichmäßiges Hartlöten über die gesamte Werkstückbreite ist selbst bei breiteren Werkstücken sichergestellt.
Da die vertikalen Plattenteile 35, 36 an der Werkstück-Einlaßseite und an der Werkstück- Auslaßseite eines einzelnen Behälters 33 mit dem ersten elektromagnetischen Induktionspumpensystem 46 und dem zweiten elektromagnetischen Induktionspumpensystem 47 ausgestattet sind, kann des Innere des Behälters 33 dadurch kompakt gestaltet werden, indem man die vertikalen Plattenteile 35, 36 an beiden Seiten dicht aneinander angrenzend positioniert. Anders ausgedrückt: Wenn ein Behälter 33 ohne überflüssigem Zwischenraum konstruiert wird, läßt sich die Menge des Hartlot- Füllmetalls im Behälter, verglichen mit einer Struktur, bei der jedes Pumpensystem 46, 47 über einen eigenen Behälter verfügt, reduzieren. Folglich ist diese Erfindung insbesondere für Fälle geeignet, in denen ein teures, bleifreies Hartlot-Füllmetall verwendet wird.
Da der erste Eisenkern 52, der von einer Induktionsspule 51 umwickelt ist, sich außerhalb des vertikalen Plattenteils 35 oder 36 des Behälters 33 befindet, kann darüber hinaus die Wartung der Induktionsspule 51 oder eine ähnliche Operation problemlos von außen erfolgen.
Indem man die elektromagnetische Induktionspumpe 46a an einer Seite zusammen mit der elektromagnetischen Induktionspumpe 46b an der anderen Seite bzw. die elektromagnetische Induktionspumpe 47a an einer Seite zusammen mit der elektromagnetischen Induktionspumpe 47b an der anderen Seite durch eine gemeinsame Induktionsspule 51 betreibt, ist es darüber hinaus unproblematisch, Wellen zu erzeugen, die die gesamte Werkstückbreite abdecken und eine gleichförmige Höhe aufweisen.
Außerdem sind in Fällen, in denen die elektromagnetischen Induktionspumpen 46a, 47a an der einen Seite und die elektromagnetischen Induktionspumpen 46b, 47b an der anderen Seite durch separate erste Eisenkerne 52, zweite Eisenkerne 54 und Induktionsspulen 51 gebildet werden, Energieeinsparungen möglich, denn die elektromagnetischen Induktionspumpen können auf beiden Seiten angehalten werden, wenn schmale Werkstücke zu verarbeiten sind.

PRAKTISCHE ANWENDBARKEIT

Die vorliegende Erfindung kann nicht nur für das Hartlöten von dicht auf der Oberfläche einer Leiterplatte gruppierten Chip-Bauteilen oder ähnlichen Elementen mit Hilfe eines bleifreien Hartlot- Füllmetalls genutzt werden, sondern sie ist auch beim Festlöten an einem Substrat realisierbar, wenn ein Lötmaterial Blei enthält.

Claims

1. Schwallbad-Lötvorrichtung, die folgendes umfaßt:

einen einzelnen Behälter (33) mit vertikalen Plattenteilen (35, 36), der so gestaltet ist, daß er Lotmittel enthält;

eine Vielzahl elektromagnetischer Induktionspumpen-Baugruppen, die so gestaltet sind, daß sie an Werkstücken Lötoperationen ausführen, indem sie das im Behälter befindliche Lotmittel nach oben abgeben, wobei die besagten elektromagnetischen Induktionspumpen-Baugruppen (46, 47) entlang den vertikalen Plattenteilen (35, 36) des Behälters verlaufen und so angeordnet sind, daß sie den vorbestimmten Transportweg der Werkstücke schneiden,

wobei jede der besagten elektromagnetischen Induktionspumpen-Baugruppen (46, 47) eine erste elektromagnetische Induktionspumpe (46a, 47a) umfaßt, die an eine zweite elektromagnetische Induktionspumpe (46b, 47b) angrenzt, wobei diese aneinandergrenzenden Induktionspumpen (46a, 46b, 47a, 4%) so angebracht sind, daß sie Lotmittel zu einer gemeinsamen Düse transportieren.

2. Schwallbad-Lötvorrichtung nach Anspruch 1, wobei jede elektromagnetische Induktionspumpe folgendes umfaßt:

einen ersten Kern, die in engem Kontakt zur Außenseite eines vertikalen Plattenteils angebracht ist;

eine um den besagten ersten Eisenkern gewickelte Induktionsspule;

einen zweiten Eisenkern, der parallel zur Innenseite des besagten vertikalen Plattenteils angebracht ist; und

einen Spalt für das Anheben des Lotmittelelements, der zwischen dem vertikalen Plattenteil und dem zweiten Eisenkern verläuft.

3. Schwallbad-Lötvorrichtung nach Anspruch 2, wobei:

jede elektromagnetische Induktionspumpe einzeln mit einem ersten Eisenkern und einem zweiten Eisenkern ausgestattet ist und eine Induktionsspule so angebracht ist, daß sie gemeinsam von einer Vielzahl erster Eisenkerne genutzt werden kann.

4. Schwallbad-Lötvorrichtung nach Anspruch 3, wobei jede elektromagnetische Induktionspumpe der Vorrichtung einzeln mit einem ersten Eisenkern, einem zweiten Eisenkern und einer Induktionsspule ausgestattet ist.