DE8501048U1

DE8501048U1 - Vorrichtung zum Anlöten der Anschlußstücke von Bauelementen an Leitungszüge einer Leiterplatte

Info

Publication number: DE8501048U1
Application number: DE8501048U
Authority: DE
Original assignee: Philips Patentverwaltung GmbH
Current assignee: Philips Intellectual Property and Standards GmbH
Priority date: 1985-01-17
Filing date: 1985-01-17
Publication date: 1987-04-02

Description

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PHILIPS PATENTVERWALTUNG GMBH PHD 85-003

Vorrichtung zum Anlöten der Anschlußstücke von Bauelementen an Leitungszüge einer Leiterplatte

Die Neuerung bezieht sich auf eine Vorrichtung zum Anlöten der Anschlußstücke von Bauelementen an Leitungszüge einer Leiterplatte durch kontaktierendes Hinwegtransportieren der Leiterplatte über wenigstens eine Lötwelle, wobei die &ngr; 5 Lötkontaktzeit bestimmt wird von der Transportgeschwindigkeit der Leiterplatte über die Lötwelle und der Breite der Lötwelle in Transportridlvtung, wobei die Längserstreckung der Bauelemente an der Leiterplatte im wesentlichen in zwei senkrecht zueinander verlaufenden Richtungen orientiert isst und wobei die Transportebene im Bereich des Kontaktens der Lötstellen mit der Lötwelle in Transportrichtung ansteigt.

Derartige Vorrichtungen sind bekannt. Die Leiterplatten werden mit Bauelementen verschiedener Art bestückt. Man kann dabei zwei Gruppen unterscheiden, nämlich die Bau-. elemente, die mit Anschlußdrähten versehen sind und sogenannte Chip-Bauelemente, die metallisierte Anschlußkopfstücke aufweisen. Bei Bauelementen mit Anschlußdrähten werden diese durch Durchbrüche einer Schaltungsplatte hindurchgesteckt. Durch Abkanten und Abschneiden der überstehenden Enden werden diese Bauelemente vor dem Anlöten gegen ein Abfallen gesichert. Bauelemente mit metallisierten Kopfstücken werden mit Hilfe eines Klebstoffes provisorisch an der Leiterplatte festgeklebt. Die Leiterplatte ist vielfach auf beiden Oberflächen mit flächenhaften

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Leitungszügen versehen, die die Anschlußstücke, seien es die metallisierten Köpfe oder die Anschlußdrähte, nach einem Anlöten in die auf der Leitungsplatte vorgesehene Schaltung einbinden.

Nach einem vollständigen oder teilweisen Bestücken wird eine solche Leiterplatte über ein Lötbad hinweg transportiert. Das Lötbad hat eine oder mehrere Lotwellen, die beim Hinwegtransportieren der Leiterplatte relativ zur Unterseite der Leiterplatte an dieser berührend entlang bewegt werden. Dabei verlöten die Anschlußstücke mit den Leiterbahnen. Aus der EP-AS 55 323 ist es dazu bekannt,

; den Transport der Leiterplatte ansteigend vorzunehmen.

l'j Automatische Bestuckungsmaschinen haben eine vorgegebene Sitzorientierung. Die Längserstreckung der Bauelemente orientiert sich dabei in zwei senkrecht zueinander verlaufenden Richtungen. Wird die Leiterplatte mit ihren Seitenkanten parallel bzw. quer zur Transportrichtung befördert, dann liegen die Bauelemente zum einen Teil in Transportrichtung und zum anderen Teil quer dazu. Insbesondere bei Chip-Bauelementen stellt es sich dabei heraus, daß die Lötstellen bei ablaufender Lötwelle infolge einer gewissen Schattenbildung nur mangelhaft verlöten. Es kommt damit immer wieder zu Lötfehlern.

Der Lötvorgang verläuft in Abhängigkeit von Lötzeit und Löttemperatur. Die Löttemperatur kann im allgemeinen, wenn man Schaden durch Verkohlen vermeiden will, nicht über eine bestimmte Grenztemperatur erhöht werden. Diese Grenztemperatur liegt etwa zwischen 240 und 247"C. Muß man wegen auftretender Lotfehler die Lötzeit erhöhen, dann muß entweder die Transportgeschwindigkeit gesenkt oder die Lötwelle in Transportrichtung breiter gemacht werden.

Während dem Verbreitern der Lötwelle technisch Grenzen

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gesetzt sind, verlangsamt die Herabsetzung der Transport geschwindigkeit die Durchsatzgeschwindigkeit, die dann evtl. unterhalb der Anliefergeschwindigkeit liegt· Dies führt zu Stauungen im Transport, die eine weitere Lötvorrichtung nötig machen.

Es ist Aufgabe der Neuerung, eine Vorrichtung zum Anlöten der AnsoftIuSstücke von Bauelementen an Leitungszüge einer Leitungsplatte zu schaffen, bei der bei Beibehaltung der Transportgeschwindigkeit und der Lötbadbreite in Trans-₍ . portrichtung Lotfehler, wie Schattenbildung, vermieden werden.

Die gestellte Aufgabe ist neuerungsgemäß dadurch gelöst, daß die Längserstreckungen der Bauelemente und der Lötwelle Winkel zwischen 0 und 90" miteinander einschließen, daß die Lötwelle schräg zur Transportrichtung gestellt ist und daß die Transportebene der Leiterplatten quer zur Transportrichtung um einen Winkel &bgr; von 0° bis 8o, vorzugsweise 5°, ansteigend ausgebildet ist, und zwar von der Seite her, an der die Lötwelle in Transportrichtung vorversetzt ist.

( Durch dieses Schrägstellen passieren die Lötstellen die Lotwelle nicht quer, sondern schräg zu ihrer Längserstreckung. Dies hat zur Folge, daß die Kontaktzeit zwischen den Lötstellen und der Lötwelle verlängert wird. Diese Verlängerung reicht aus, um einwandfreie Lötungen herbeizuführen. Ein weiterer Vorteil besteht darin, daß die metallisierten Anschlußstücke der Chip-Bauelemente auf der ablaufenden Seite der Lötwelle nicht mehr vollkommen im Schatten liegen. Das teilweise aus dem Schatten Herausnehmen durch das Verstellen der Lötwelle reicht aus, um

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die Schattenwirkung vollkommen auszuschalten. Dia Neigung f, der Transportebene fuhrt zu einem linienförmigen Auflaufen

der Leiterplatten auf die Lötwelle. Die Längserstreckung der Lötwelle und die Unterseite der Leiterplatte laufen damit parallel zueinander an oder übereinander weg.

Nach einer weiteren Ausgestaltung der Neuerung ist vorgesehen, daß bsi einer an sieh bekannten Längserstreckung d"i?r Bauelemente auf der Leiterplatte in Transportrichtung und quer dazu die Lötwelle einen Winkel zwischen 0° und &lgr; 45", vorzugsweise 30", mit der Transportrichtung einschließt. Das Ausmaß des Versteilens hangt von der Transportgeschwindigkeit und der Breite der Lötwelle ab. Es muß sichergestellt werden, daß das Produkt aus Zeit und Temperatur konstant ist.

Nach einer weiteren Ausgestaltung der Neuerung ist vorgesehen, daß beim Einsatz einer breiten Fertiglotwelle in Kombination mit einer turbulenten Welle die Fertiglötwelle um einen Winkel oc von ca. 25° und die turbulente Welle um einen Winkel et' von ca. 30° verschwenkt ist.

Die Neuerung wird anhand des in der Zeichnung dargestell-('__) ten Ausführungsbeispieles näher erläutert. Es zeigen: 25

Fig. 1 eine Draufsicht auf eine Lötvorrichtung mit schräggestellten Lötwellen,

Fig. 2 eine schaubildliche Darstellung des gegenseitigen Neigens von Lötwellen und Transportebene,

Fig. 3a bis 3d Schnitte b-b; c-c; d-d durch die Vorrichtung nach Fig. 1 und 2 im Bereich eines Lötbades mit drei verschiedenen Kontaktbereichen.
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Fig. 1 zeigt schematisch eine Fördervorrichtung 3 für bestückte, jedoch noch nicht gelötete Leiterplatten 5. Die Leiterplatten 5 sind in Halterungen 7 eingesetzt, die über einen schematisch angedeuteten Förderer 9 in Richtung eines Pfeiles 11 transportiert werden.

Die Lötvorrichtung ist mit zwei Lötwellen 13 und 15 versehen. Die Lötwelle 13 ist eine turbulente Welle, und die Lötwelle 15 ist eine etwas breitere Welle. Die Lötwelle dient zum Verlöten von Chip-Bauelementen mit metallisierten Anschlußköpfen; die Lötwelle 15 dient dem fertigen Löten der Leiterplatte. Die Lötwelle 13 ist gegenüber einer Senkrechten 17 zur Transportrichtung 11 um den Winkel &agr; verschwenkt. Der Winkel oc' kann im Bereich von 0^e bis 45" liegen. Bevorzugt wird ein Winkel Oc' von etwa 30°. Die Lötwelle 15 ist gegenüber der Senkrechten 17 um einen Winkel oc verschwenkt * Der Winkel oc kann im Bereich von 0" bis 45° liegen. Bevorzugt wird ein Winkel Qr von etwa 30*.

Durch das Verschwenken der Lötwellen 13 und 15 gegenüber der Senkrechten 17 verlängert sich der Lötweg beispielsweise über die Lötwelle 13 von der Länge Si' zur Länge S2*. Im Bereich der Lötwelle 15 verlängert sich der Weg von Si zu S2* Dadurch wird bei bleibender Transportgeschwindigkeit die Einwirk- oder Lötzeit verlängert. Die Durchzugsgeschwindigkeit verrechnet sich für die Lötwelle 15 gleich Si/t . cos (X und für die Lötwelle 13 gleich Si'/t · cos et⁷.

Fig. 2 zeigt in teilweise schaubildlicher Darstellung die Transportvorrichtung 3, die von der Linie 17 an um einen Winkel J ansteigend geführt ist. Die Lötwellen sind wieder mit 13 und 15 bezeichnet. Zur Vereinfachung der

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der Darstellung sind die Halterungen 7 mit den Leiterplatten 5 flächig dargestellt. Von der Linie 17 an ist das Transportband 3 um einen Winkel J" zwischen 4^e und 10" geneigt geführt. Diese Neigung der Transportebene 19 ist von dem Bandrand 21 zum Bandrand 23 ansteigend, an des: die Lotwellen 13, 15 in Transportrichtung vorversetzt sind.

Fig. 3a bis 3d zeigen das Zusammenwirken von einer der Lötwellen, z. B. 13, mit den bestückten Leiterplatten 5 auf dem Tansportband 3. Fig. 3a zeigt drei parallele Beruhrungslineale b, c, d, in deren Verlauf die Leiterplatten 5 auf verschiedene Weise Berührung haben mit dem Lot der Lötwelle 13. In Fig. 3b beginnt das Lot der Lötwelle 13, die Leiterplatte 5 zu berühren (Berührungslineal b; Kontaktbereich 13b). In Fig. 3c berührt das Lot der Lötwelle 13 einen mittleren Bereich der Lötwelle 13 (Berührungslineal c; Kontaktbereich 13c). In Fig. 3d endet die Berührung zwischen Lot und Leitersplatte (Berührungslineal d; Kontaktbereich 13d). Durch die Schrägstellung um den Winkel 9*" ist also sichergestellt, daß sich Lötgut und Lötwelle im Durchzugsbereich immer berühren. Die Schrägstellung des Transportbandes um den Winkel V gleicht somit die durch die Winkelstellung Oc, cc' der Lötwellen 13, 15 hervorgerufene Höhendifferenz aus.

Claims

• ···· **&idigr;&idigr;&idigr; PHD 85-003 Philips Patentverwaltung GmbH Schutzansprüche:

1. Vorrichtung zum Anlöten der Anschlußstücke von Bauelementen an Leitungszüge einer Leiterplatte durch kontaktierendes Hinwegtransportieren der Leiterplatte über wenigstens eine Lötwelle, wobei die Lötkontaktzeit bestimmt wird von der Transportgeschwindigkeit der Leiterplatte über die Lötwelle und der Breite der Lötwelle in Transportrichtung, wobei die Längserstreckung der Bauelemente an der Leiterplatte im wesentlichen in zwei senkrecht zueinander verlaufenden Richtungen orientiert ist und wobei die Trwisportebene im Bereich des Kontaktens der Lötstellen mit der Lötwelle in Transportrichtung ansteigt, dadurch gekennzeichnet, daß die Längserstreckungen der Bauelemente und der Lötwelle (13, 15) Winkel zwischen 0^e und 90* miteinander einschließen, daß die Lötwelle (13, 15) schräg zur Transportrichtung (11) gestellt ist und daß die Transportebene (9) der Leiterplatten (5) quer zur Transportrichtung um einen Winkel &sgr; von Oo bis 8°, vorzugsweise 5°, ansteigend ausgebildet ist, und zwar von der Seite her, an der die Lötwelle (13, 15) in Transportrichtung vorversetzt ist.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Lötwelle (13, 15) einen Winkel«:, cc' zwischen und 45*, vorzugsweise 30*, mit der Transportrichtung einschließt.

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3. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß beim Einsatz einer breiten Ferciglotweile (15) in Kombination mit einer turbulenten Welle (13) die Fertiglötwelle (15) um einen Winkel cc von ca. 25° verschwenkt und die turbulente Welle (13) um einen Winkel oc' von ca. 30° verschwenkt ist.