DE8027979U1

DE8027979U1 - Vorrichtung zum aufbringen von lot auf leiterplatten

Info

Publication number: DE8027979U1
Application number: DE19808027979U
Authority: DE
Original assignee: Sinter Ltd
Current assignee: Sinter Ltd
Priority date: 1979-11-02
Filing date: 1980-10-20
Publication date: 1984-06-14
Also published as: DE3039582C2; CH641708A5; FR2469086B1; FR2469086A1; NL181488C; GB2062691A; NL181488B; JPS6116225B2; NL8005664A; GB2062691B; JPS5674991A; BE885985A; US4408560A; DE3039582A1

Description

Vorrichtung zum Aufbringen von Lot auf Leiterplatten

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Aufbringen von Lot auf Leiterplatten gemäss Oberbegriff des Anspruches 1.

Es ist bekannt, Leiterplatten mit einem Leiterbild aus blankem Kupfer einem Heissverzinnungsprozess zu unterwerfen, bei dem durch Eintauchen der Leiterplatten in ein Zinnbad das geschmolzene Lot (eine Blei-Zinn-Legierung, üblicherweise die eutektische Legierung Zinn-Blei 63/37) direkt auf das Kupfer einwirkt. Nach einer gewissen Zeitspanne wird die Leiterplatte aus dem heissen Zinnbad herausgezogen und aus ihrer vertikalen Lage in eine horizontale Lage gebracht, in der das Lot erstarren kann. Da das Trägermaterial der Leiterplatte, z.B. ein Epoxyharz, im Lotbad bis zur Erweichungstemperatur erhitzt wird, ist die Leiterplatte nach dem Verlassen des Lotbades sehr weich. Die Leiterplatte neigt daher dazu, sich beim Ueberführen von der vertikalen in die horizontale Lage zu ver-

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formen.

Der vorliegenden Erfindung liegt nun die Aufgabe zugrunde, eine leistungsfähige Vorrichtung der eingangs genannten Art zu schaffen, bei der eine derartige Verformung der Leiterplatten während ihrer gesaraten Behandlungsdauer vermieden ist.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäss durch die im kennzeichnenden Teil des Anspruches 1 aufgeführten Merkmale gelöst.

Nach dem Verlassen des Lotbades wird die Leiterplatte in vertikaler Lage von der Halteeinrichtung übernommen und von letzterer in die horizontale Lage gebracht, wobei der Stützteil die Leiterplatte während ihres Transportes dauernd unterstützt, wodurch eine Verformung der Leiterplatte wirkungsvoll verhindert wird.

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Im folgenden wird anhand der Zeichnung ein Ausführungsbeispiel des Erfindungsgegenstandes näher erläutert. Es zeigt:

Fig. 1

in rein schematischer Seitenansicht eine Vorrichtung zum Verzinnen von Leiterplatten,

Fig. 2

in gegenüber der Fig. 1 vergrössertem Massstab eine Draufsicht auf die Transporteinrichtung in Richtung des Pfeiles A in Fig. 1,

Fig. 3

in gegenüber der Fig. 1 vergrössertem Massstab eine Draufsicht auf die Halteeinrichtung in Richtung des Pfeiles B in Fig. 1, und

Fig. 4

in gegenüber den Fig. 1-3 vergrössertem Massstab die Transporteinrichtung in Seitenansicht.

Anhand der Figuren wird nun der Aufbau und die Wirkungsweise der Verzinnungsvorrichtung für Leiterplatten beschrieben. Unter "Verzinnen" wird im folgenden nicht nur das Aufbringen einer Blei-Zinn-Legierung, sondern auch irgend eines geeigneten andersartigen Lotes verstanden.

Wie die Fig. 1 zeigt, werden die zu behandelnden Leiterplatten 1, die mit einem Leiterbild versehen sind und bei

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spielsweise für gedruckte Schaltungen Verwendung finden, zu einem Stapel 2 aufeinandergelegt. Die jeweils oberste Leiterplatte 1 im Stapel 2 wird mittels einer geeigneten Abhebeeinrichtung 3, die beispielsweise mit einem Saugkopf ausgerüstet sein kann, auf Förderrollen 4 gelegt, welche die Leiterplatte durch eine Flussmittelauftragsstation 5 hindurchführen. Diese Flussmittelauftragsstation 5, welche an/sich bekannter Bauart ist, weist eine Wanne mit einem geeigneten Flussmittel auf, das mittels einer Pumpe 7 zu zwei sich gegenüberliegenden Auftragselementen 8 gefördert wird, zwischen denen die Leiterplatten 1 hindurchlaufen. Mittels dieser Auftragselemente 8 wird das Flussmittel auf die Leitplatte 1 aufgebracht. Die die Flussmittelauftragsstation 5 verlassenden Leiterplatten gelangen auf ein Transportband 9, das die Leiterplatten durch eine Aktivierungsstation 10 hindurch befördert. In dieser Aktivierungsstation 10 sind zwei sich gegenüber liegende Reihen von Infrarotstahlern 11 angeordnet, zwischen denen die Leiterplatte 1 hindurchläuft. Durch diese Infrarotstrahler 11 werden die Leiterplatten beidseitig beheizt. Diese Beheizung hat eine Aktivierung des aufgetragenen Flussmittels zur Folge. Die Aufheiζtemperatur, die vom verwendeten Flussmittel abhängt,, beträgt beim vorliegenden Ausführungsbeispiel ca. 120 Celsius.

Vom Transportband 9 gelangen die Leiterplatten 1 auf einen Zuförderer 12, der durch einzelne Förderbänder 12a gebildet ist, welche parallel zueinander und in einem gegenseitigen Abstand verlaufen (Fig. 2). Die auf dem Zuförderer 12 aufliegenden Leiterplatten 1 werden einer Transporteinrichtung

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13 zugeführt, welche ein im Querschnitt U-förmiges Aufnahmeorgan 14 aufweist. Dieses Aufnahmeorgan ist um eine horizontale Schwenkachse 15 von einer uebernahmestellung, in der es in horizontaler Richtung verläuft, in eine Uebergabestellung schwenkbar, in der es eine vertikale Richtung einnimmt (siehe insbesondere Fig. 4). Die eine, mit 16 bezeichnete Wand des Aufnahmeorganes 14 dient als Stützteil für die sich im Aufnahmeorgan 14 befindliche Leiterplatte 1. Wie aus Fig. 2 hervorgeht, werden die beiden sich gegenüberliegenden Wände, also insbesondere die den Stützteil bildende Wand 16, durch einzelne Stäbe 17 gebildet, die parallel zueinander und in einem gegenseitigen Abstand verlaufen. Diese Stäbe 17 sind gegenüber den Förderbänder 12a des Zuförderers 12 versetzt, so dass diese Förderbänder 12a in Uebernahmestellung des Aufnahmeorganes 14 zwischen die Stäbe 17 des Stützteiles 16 eingreifen. In dieser uebernahmestellung des Aufnahmeorganes

14 verläuft der förderwirksame Trum der Förderbänder 12a zwischen den Stäben 17 der beiden Wände des Aufnahmeorganes 14, wie das insbesondere die Fig. 4 zeigt- Die auf den Förderbändern 12a aufliegende Leiterplatte 1 läuft somit in das sich in der horizontalen Uebernahmestellung befindliche Aufnahmeorgan 14 hinein, bis es an einem Anschlag 18 des Aufnahmeorganes 14 ansteht. Die den Stützteil 16 bildende Wand des Aufnahmeorganes 14 ist auf ihrer innen liegenden Seite mit zwei Auflageelementen 19 versehen, auf denen die Leiterplatte während des Verschwenkens des Aufnahmeorganes 14 zur Auflage kommen.

Wie Fig. 2 zeigt, sind zwei sich gegenüberliegende Seiten-

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richtapparate 20, 21 vorhanden, die in vertikaler Uebernahmestellung des Aufnahmeorganes 14 auf die Seitenkanten der Leiterplatte I¹ einwirken, um diese seitlich genau auf die Längsachse der Vorrichtung auszurichten. Ferner ist ein Längsrichtapparat 22 vorhanden, der auf die eine Plattenseite der Trägerplatte I¹ einwirkt und diese gegen die erwähnten Anschlagelemente 19 am Stützteil 16 des Aufnahmeorganes 14 drückt. Auf diese Weise wird die Leiterplatte 1' auch in der Längsachse der Vorrichtung positioniert.

Zum Herausheben der Leiterplatten I¹ aus dem Aufnahmeorgan 14 sind nur schematisch dargestellte Greifer 23 vorhanden, die auf noch zu beschreibende Weise die Leiterplatten vom Aufnahmeorgan 14 zu einer Verzinnstation 24 bringen, die ein Lotbad aufweist, in das die Leiterplatten in vertikaler Lage eingetaucht werden, wie das in Fig. 1 durch die mit I¹¹ bezeichnete Leiterplatte dargestellt ist. Die Verzinnstation 24 ist von bekannter Bauart und kann beispielsweise der in der US-PS 3,865,298 beschriebenen Vorrichtung entsprechen.

Der Verzinnstation 24 ist eine mit 26 bezeichnete Halteeinrichtung nachgeschaltet, welche ähnlich aufgebaut ist wie die Transporteinrichtung 13. Diese Halteeinrichtung 26 weist ebenfalls ein im Querschnitt U-förmiges Aufnahmeorgan 27 auf, das um eine Schwenkachse 28 von einer vertikalen Aufnahmestellung in eine horizontale Abgabestellung schwenkbar ist. Die eine der beiden sich gegenüberliegenden Wände des Aufnahmeorganes 27 ist als Stützteil fj

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29 ausgebildet, durch den die Platten während des Verschwenkens des Aufnahmeorganes 27 gestützt werden. Die beiden Wände des Aufnahmeorganes 27 und insbesondere der Stützteil 29 werden durch Stäbe 30 gebildet, die parallel zueinander verlaufen und in einem gegenseitigen Abstand angeordnet sind, wie das aus der Fig. 3 hervorgeht. Das Aufnahmeorgan 27 ist zudem mit einem Anschlag 31 versehen, an dem die Leiterplatten anstehen.

Zum Entnehmen der Leiterplatten l¹¹'¹ aus dem sich in der Abgabestellung befindlichen Aufnahmeorgan 27 ist ein Wegförderer 32 vorgesehen, der gleich aufgebaut ist wie der Zuförderer 12. Dieser Wegförderer 32 weist demnach ebenfalls parallel und in einem gegenseitigen Abstand verlaufende Förderbänder 32a auf, die in Abgabestellung des Aufnahmeorganes 27 zwischen den Stäben 30 des Stützteiles verlaufen.

Die vom Wegförderer 32 übernommenen Leiterplatten 1"" werden von einem Sieb-Transportband 33 übernommen, das durch eine Kühlstation 34 hindurch läuft. Diese Kühlstation 34 weist zwei sich gegenüberliegende Kühlluftaggregate 35, 36 auf, zwischen denen die Leiterplatten zwecks Abkühlung hindurchgeführt werden.
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Im folgenden wird nun die Wirkungsweise der Vorrichtung beschrieben, soweit diese Wirkungsweise nicht schon bereits aus der vorstehenden Beschreibung hervorgeht.

Die die Aktivierungsstation 10 verlassenden Leiterplatten

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werden durch den Zuförderer 12 dem sich in seiner horizontalen Uebernahmestellung befindlichen Aufnahmeorgan 14 zugeführt, wie das aus Fig. 4 hervorgeht. Sobald die ankommende Leiterplatte 1 am Anschlag 18 des Aufnahmeorganes 14 anschlägt, wird das Aufnahmeorgan 14 um die Schwenkachse 15 in Richtung des Pfeiles C in die vertikale Uebergabestellung verschwenkt. Sobald das Aufnahmeorgan 14 diese Uebergabestellung erreicht hat, erfolgt eine seitliche Ausrichtung der mit I¹ bezeichneten Leiterplatte bezüglich der Vorrichtungslängsachse durch die Seitenrichtapparate 20 und 21. Im weitern erfolgt durch Andrükken der Leiterplatte 1' an die Auflageelemente 19 mittels des Längsrichtapparates 22 eine Positionierung dieser Leiterplatte in der Längsachse der Vorrichtung. Auf diese Weise erfolgt eine genaue Ausrichtung der Leiterplatte I¹ bezüglich der Längsachse der Vorrichtung. Eine solche Ausrichtung der Leiterplatte I¹ ist nötig, um ein genaues Ein führen der Leiterplatte in die Verzinnstation 24 zu gewähr leisten.

Nach erfolgter Ausrichtung der Leiterplatte 1' wird der Greifer 23 in Richtung des Pfeiles D nach unten bewegt und ergreift die Leiterplatte I¹. Der Greifermechanismus ist so ausgebildet, dass Platten verschiedener Höhe einwandfrei ergriffen werden. Anschliessend bewegt sich der Greifer 23 mitsamt der Leiterplatte 1' in Richtung des Pfeiles D nach oben und anschliessend in Richtung des Pfeiles E in horizontaler Richtung über die Verzinnstation 24. Sobald die Leiterplatte I¹ aus dem Aufnahmeorgan 14 entfernt worden ist, wird dieses in Richtung des Pfeiles C wieder in

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die horizontale Uebernahmestellung geschwenkt, um mit einer neuen Leiterplatte beschickt zu werden.

Sobald der Greifer 23 mit der erfassten Leiterplatte 1 sich in der Mittelachse der Verzinnstation 24 befindet, bewegt sich der Greifer 23 in Richtung des Pfeiles F nach unten und taucht die Leiterplatte 1" in das Lotbad 25 ein. Die Leiterplatte 1' bleibt während einer gewissen Zeit, beispielsweise ca. 3-6 Sekunden, im Lotbad 25 stehen, das beispielsweise eine Temperatur von 230 Celsius haben kann. Durch dieses Verbleiben im heissen Lotbad wird das Trägermaterial der Leiterplatte 1'' erweicht, so dass die Gefahr einer Verformung der Leiterplatte während des anschliessenden Behandlungsvorganges besteht.

Nach Ablauf der erwähnten Zeitspanne wird der Greifer in Richtung des Pfeiles F nach oben bewegt und somit die Leiterplatte I¹' aus dem Lotbad 25 herausgezogen. Gleichzeitig werden die sich in der Leiterplatte I¹ befindlichen Löcher mit warmer Luft ausgeblasen, wie das in der bereits erwähnten US-PS 3, 865,298 beschrieben ist. Die Temperatur der Ausblasluft wird dabei zweckmässigerweise zwischen 100 und 120 Celsius gehalten. Die Ausblasdüsen sind schwenkbar,um je nach Art der Leiterplatte den Abstand zwischen den Düsenmündungen und der Leiterplatte einstellen zu können.

Hat der Greifer 23 den höchsten Punkt erreicht, so wird er in Richtung des Pfeiles G in Vorrichtungslängsachse

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bewegt, bis er über dem sich in der Aufnahmestellung befindlichen Aufnahmeorgan 27 steht. Nun wird der Greifer 23 in Richtung des Pfeiles H gesenkt und dadurch die Leiterplatte ins Innere des Aufnahmeorganes 27 eingeführt. Sobald die Platte am Anschlag 31 ansteht, gibt der Greifer 23 diese Platte frei und fährt zurück zum Aufnahmeorgan 14, um die von diesem zugeführte nächste Leiterplatte zu übernehmen und auf die beschriebene Weise der Verzinnstation 24 zuzuführen.

Sobald sich die Leiterplatte im Aufnahmeorgan 27 befindet, wird dieses in Richtung des Pfeiles I um die Schwenkachse 28 in die horizontale Abgabestellung geschwenkt. Sobald die Stäbe 30 des Stützteils 29 zwischen den Förderbändern 32a des Wegförderers 32 hindurchfahren, kommt die Leiterplatte l¹¹¹¹ (Fig. 3) auf diesen Förderbändern 32a zur Auflage und wird durch diese dem Sieb-Transportband 33 zugeführt. Die auf diesem Sieb-Transportband 33 aufliegende Leiterplatte wird nun in der Kühlstation 34 beidseitig mit Kühlluft, beispielsweise mit Rciumluft,beaufschlagt und auf diese Weise abgekühlt. Nach Verlassen der Kühlstation 34 können die fertig verzinnten Leiterplatten vom Transportband 33 abgenommen werden.

Durch die Ausbildung der Halteeinrichtung 26 wird ein Verformen der weichen Leiterplatten während des üeberbringens von der vertikalen in die horizontale Position dadurch vermieden, dass während dieses Transportes die Leiterplatten auf dem Stützteil 29 aufliegen und durch diesen demnach dauernd unterstützt werden. Da die Leiterplatten durch

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die Förderbänder 32a und das Sieb-Transportband 33 auch während des Transportes in horizontaler Richtung unterstützt sind, können die Leiterplatten durch die Kühlstation 34 hindurchgeführt werden und sich abkühlen, ohne dass sie sich verwerfen können.

Je nach Dicke der Leiterplatten und des verwendeten Trägermaterials ist es möglich, dass sich die Leiterplatten auch während des Durchgangs zwischen den Infrarotstahlem 11 der Aktivierungsstation 10 erweichen. Die beschriebene Ausbildung der Transporteinrichtung 13 verhindert nun, dass in einem solchen Fall eine Deformation der Leiterplatten während ihres Transportes auftreten kann. Dies vird dadurch erreicht, dass die Leiterplatten 1 während des üeberbringens von der horizontalen in die vertikale Lage dauernd auf dem Stützteil 16 aufliegen und somit von diesem unterstützt werden.

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ZUSAMMENFASSUNG

Die zu verzinnenden Leiterplatten (1) durchlaufen in horizontaler Richtung eine Flussmittelauftragsstation (5) und anschliessend eine Aktivierungsstation (10) zum Aktivieren des aufgetragenen Flussmittels. Anschliessend gelangen die Leiterplatten (1) in ein im Querschnitt U-förmiges Aufnahmeorgan (14) , das anschliessend um eine horizontale Schwenkachse (15) aus der horizontalen Uebernahmestellung in eine vertikale Uebergäbestellung geschwenkt wird. Während dieser Schwenkbewegung liegt die Leiterplatte (1) auf einem Stützteil (16) auf, der die Leiterplatte (1) stützt. Mittels eines Greifers (23) wird die durch das Aufnahmeorgan (14) in die vertikale Lage gebrachte Leiterplatte (I¹) in vertikaler Position in ein Lotbad (25) eingetaucht. Nach einer gewissen Verweilzeit wird die Leiterplatte (I¹¹) durch den Greifer in ein im Querschnitt ebenfalls U-förmiges Aufnahmeorgan (27)eingelegt, das sich in seiner vertikalen Aufnahmestellung befindet. Anschliessend wird dieses Aufnahmeorgan (27) um eine horizontale Schwenkachse (28) in eine horizontale Abgabestellung ver-

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schwenkt, in der die Leiterplatte auf einen Wegförderer (32) aufgelegt wird, der diese Leiterplatte einem Sieb-Transportband (33) übergibt, der die Leiterplatte durch eine Kühlstation (34) hindurchführt. Während des Verschwenkens des Aufnahmeorganes(27)von der vertikalen in die horizontale Lage liegt die Leiterplatte auf einem Stützteil(29)auf, der diese Leiterplatte während des Transportes dauernd stützt. Die sich im Lotbad (25) erweichende Leiterplatte wird durch d.rese Unterstützung durch den Stützteil (29) an einer Verformung während des Umlegens von der vertikalen in die horizontale Lage gehindert.

(Fig. 1)

Claims

G 80 27 979.4 Hl/tl - C 3085 Sinter Ltd. Schutzansprüche

1. Vorrichtung zum gleichzeitigen Aufbringen von Lot auf beide Seiten von Leiterplatten (1),.mit einem Lotbad (24, 25) und einer Einrichtung (23) zum Eintauchen der Leiterplatten (1) in das Lotbad (2 4, 25) in im wesentlichen vertikaler Richtung, dadurch gekennzeichnet, daß eine Halteeinrichtung (2 6) vorgesehen ist, die zwischen einer Aufnahmestellung, in der sie die im wesentlichen vertikal angeordneten Leiterplatten (1) von der Eintaucheinrichtung übernimmt, und einer Abgabestellung, in der die Leiterplatten (1) in einer im wesentlichen horizontalen Ebene angeordnet sind, bewegbar ist, und daß die Halteeinrichtung (6) einen Stützteil (29) aufweist, auf dem die Leiterplatten (1) während ihres überführens in die horizontale Lage aufliegen.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Halteeinrichtung· (2 6) um eine im wesentlichen horizontale Achse (28) zwischen der Aufnahmestellung und der Abgäbestellung schwenkbar ist.

3. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch

gekennzeichnet, daß die Halteeinrichtung (26) ein im Querschnitt U-förmiges Aufnahmeorgan (27) aufweist, das in Auf-

nahmesteilung im wesentlichen in vertikaler Richtung und in Abgabestellung im wesentlichen in horizontaler Richtung

verläuft und dessen eine Wand den Stützteil (29) bildet.

4. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Stützteil (2 9) durch in einem gegenseitigen Abstand und parallel zueinander verlaufende Stäbe (30) gebildet ist, zwischen die in der Abgabestellung zueinander parallele Transportbänder (32a) eines Wegförderers (32) eingreifen.