EP4753875A1

EP4753875A1 - Kalibrierungstool für eine selektive löteinheit, selektivlötanlage und verfahren zur kalibrierung

Info

Publication number: EP4753875A1
Application number: EP24743731.2A
Authority: EP
Inventors: Christoffer Zehnder; Alexander Hammelbeck
Original assignee: Hella GmbH and Co KGaA
Current assignee: Hella GmbH and Co KGaA
Priority date: 2023-07-28
Filing date: 2024-07-11
Publication date: 2026-06-10
Also published as: CN121548478A; DE102023120201A1; WO2025026684A1; US20260206198A1

Abstract

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Kalibrierungstool (1) zur Kalibrierung für eine Selektivlötanlage (100) umfassend eine Werkstückträgereinheit (2) zur Aufnahme wenigstens eines oder mehrerer Werkstücke (3) und wenigstens ein Werkstück wie eine Leiterkarte (4) und wenigstens eine Messeinheit (3a), wobei die Messeinheit (3a) ausgebildet ist als eine Abstandmesseinheit (5), welche innerhalb der Werkstückträgereinheit (2) aufnehmbar ist, zur Kalibrierung eines Abstands (2b) einer Auflagefläche (2a) der Werkstückträgereinheit (2) zu wenigster einer Lötdüse (6) einer Löteinheit (101) oder als wenigstens eine Temperaturmesseinheit (7), welche innerhalb der Werkstückträgereinheit (2) aufnehmbar ist, zur Kalibrierung wenigstens einer Heizleistung einer Vorheizeinheit (102); oder als wenigstens eine Wellenhöhenmesseinheit (8), welche innerhalb der Werkstückträgereinheit (2) aufnehmbar ist, zur Kalibrierung der Wellenhöhe (9) an wenigstens einer Lötdüse (6) der Löteinheit (101).

Description

Kalibrierungstool für eine selektive Löteinheit, Selektivlötanlage und Verfahren zur Kalibrierung

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Kalibrierungstool zur Kalibrierung für eine Selektivlötanlage, eine Selektivlötanlage mit einem Kalibrierungstool und ein Verfahren zur Kalibrierung einer Selektivlötanlage.

Selektives Einlöten von Bauteilen z. B. auf Leiterkarten erfolgt industriell z. B. durch automatisierte Selektivlötanlagen. Die Leiterkarten werden dabei zunächst in Werkstückaufnahmerahmen aufgenommen, dann auf die erforderliche Temperatur vorgewärmt und anschließend werden die Bauteile selektiv eingelötet. Als Lötverfahren kommt seit Kurzem häufig ein Minischwalllötverfahren zum Einsatz, bei dem das verflüssigte Lot kontinuierlich mittels einer kleinen Lötdüse in einem kleinen und örtlich begrenzten Bereich der Leiterkarte an die Lötstelle transportiert wird. Für ein optimales Lötergebnis müssen eine aus dem kontinuierlichen Lotfluss an der Lötdüse resultierende Wellenhöhe und ein Abstand der Leiterkarte zur Lötdüse genau auf Sollwerte eingestellt sein. Weiter muss die Vorwärmtemperatur dem Sollwert entsprechen.

Die einzelnen Parameter einer Selektivlötanlage, wie einer Löttemperatur, eines Abstands der Lötdüsen zur Leiterkarte und der Wellenhöhe des Lots an der Lötdüse müssen für jedes Werkstück neu kalibriert werden. Dies erfolgt im Stand der Technik im Wesentlichen manuell durch den Benutzer. Hierzu wird zunächst ein Erfahrungswert für jeden einzelnen Parameter, wie einer Heizleistung eines Vorwärmpyrometers angenommen. Die Leiterkarte wird dann erwärmt und entnommen und die Vorwärmtemperatur der Leiterkarte wird dann manuell gemessen. Anschließend wird die Heizleistung der Vorwärmpyrometers so lange angepasst und kontrolliert, bis der gewünschte Sollwert erreicht ist. Dabei erfolgt eine Anpassung der Parameter, wie der Heizleistung immer auf Basis der Erfahrung desjenigen Benutzers, welche die Selektivlötanlage kalibriert. Auch die anderen Parameter werden analog kalibriert, sodass die Kalibrierung der einzelnen Parameter insgesamt zeitintensiv ist. Gerade bei kleinen oder mittleren Chargen führt dies zu langen Standzeiten und zu hohen Personalkosten, welche die Selektivlötanlage unwirtschaftlich im Betrieb machen.

Es ist deshalb die Aufgabe der vorliegenden Erfindung die Standzeiten einer Selektivlötanlage zur verringern und dadurch die Wirtschaftlichkeit der Selektivlötanlage zu erhöhen.

Die Aufgabe wird durch ein Kalibrierungstool für eine Selektivlötanlage mit den Merkmalen nach Anspruch 1 und eine Selektivlötanlage mit den Merkmalen nach Anspruch 13 sowie ein Verfahren zur Kalibrierung der Selektivlötanlage mit den Merkmalen nach Anspruch 14 gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen sind Gegenstand der Unteransprüche. Weitere Eigenschaften und Vorteile ergeben sich aus der allgemeinen Beschreibung und aus der Beschreibung der Ausführungsbeispiele.

Das erfindungsgemäße Kalibrierungstool zur Kalibrierung für eine Selektivlötanlage umfasst wenigstens:

- insbesondere eine Werkstückträgereinheit zur Aufnahme wenigstens eines Werkstücks; und wenigstens ein Werkstück wie eine Leiterkarte mit wenigstens einer Messeinheit, welche insbesondere an dem Werkstück aufgenommen ist, wobei die Messeinheit ausgebildet ist als

- wenigstens eine Temperaturmesseinheit, welche innerhalb der Werkstückträgereinheit aufnehmbar ist, zur Kalibrierung wenigstens einer Heizleistung einer Vorheizeinheit; oder als

- wenigstens eine Abstandmesseinheit, welche innerhalb der Werkstückträgereinheit aufnehmbar ist, zur Kalibrierung eines Abstands einer Auflagefläche der Werkstückträgereinheit zu wenigstens einer Lötdüse einer Löteinheit; oder als - wenigstens eine Wellenhöhenmesseinheit, welche innerhalb der Werkstückträgereinheit aufnehmbar ist, zur Kalibrierung der Wellenhöhe an wenigstens einer Lötdüse der Löteinheit.

Die Erfindung hat viele Vorteile. Ein erheblicher Vorteil der Erfindung ist, dass durch das Kalibrierungstool die wesentlichen Parameter der Selektivlötanlage gemessen und direkt, insbesondere in situ kalibriert werden können, d. h., dass die einzelnen Parameter der Selektivlötanlage auf Sollwerte eingestellt werden können. Dabei erfolgt eine schnelle Kalibrierung im Wesentlichen unabhängig von einer Erfahrung des Bedieners, da dieser bei einer Änderung der Einstellungen immer eine schnelle Rückmeldung erhält. Dadurch können Standzeiten der Selektivlötanlage vorteilhaft verringert werden, sodass insgesamt eine höhere Wirtschaftlichkeit einer Selektivlötanlage erreicht wird. Vorteilhaft kann durch eine Kombination der Temperaturmesseinheit, der Abstandmesseinheit und/oder der Wellenhöhenmesseinheit eine Kalibrierung durch ein einzelnes Kalibrierungstool erfolgen, sodass eine Wirtschaftlichkeit der Selektivlötanlage noch weiter gesteigert wird.

Vorzugsweise ist das Werkstück als ein Testwerkstück, wie eine Leiterkarte oder ein Bauteil mit Leiterkartenform, ausgebildet, an welchem die Temperaturmesseinheit, die Abstandmesseinheit und/oder die Wellenhöhenmesseinheit aufgenommen ist.

Bevorzugt umfasst die Temperaturmesseinheit eine Mehrzahl an Temperaturmesssensoren, um eine Temperatur an verschiedenen Stellen, insbesondere des Werkstücks oder Testwerkstücks, erfassen zu können. Vorteilhaft ist dadurch eine Temperaturverteilung an einem Werkstück oder Testwerkstück innerhalb der Vorheizeinheit erfassbar und direkt einstellbar.

Besonders bevorzugt sind die Temperatursensoren als Thermoelemente, insbesondere des Typs K, ausgebildet, die an dem Werkstück oder Testwerkstück befestigt sind, um dort, insbesondere direkt an den Lötstellen die Temperatur zu messen. Diese Elemente sind insbesondere sensorisch aufgebaut und bestehen vorzugsweise meist aus der Verbindung Nickel-Chrom/Nickel-Aluminium und sind für den Temperaturbereich von vorzugsweise -200 °C bis 1260 °C ausgelegt.

Vorzugsweise umfasst die Temperaturmesseinheit wenigstens zwei oder vier oder sechs oder noch mehr Thermoelemente. Vorteilhaft sind die Thermoelemente besonders robust und kostengünstig. Darüber hinaus kann durch die Thermoelemente direkt eine Temperatur des Werkstücks oder Testwerkstücks erfasst werden.

Vorzugsweise umfasst die Abstandmesseinheit wenigstens einen Lasersensor zur Abstandmessung. Vorteilhaft weist der Lasersensor eine hohe Messauflösung und eine hohe Wiederholgenauigkeit auf, sodass dieser für die Abstandmessung besonders geeignet ist. Vorteilhaft kann so ein optimaler Abstand der Werkstückträgereinheit und damit eines Werkstücks zu der Lötdüse oder den Lötdüsen der Selektivlötanlage eingestellt werden.

Vorzugsweise umfasst die Abstandmesseinheit wenigstens eine Auflageeinheit mit wenigstens einem entlang einer Höhenrichtung beweglichen Auflagekörper mit definierter Dicke. Bevorzugt liegt der Auflagekörper auf der Lötdüse zur Abstandmessung auf. Vorteilhaft kann der Lasersensor auch auf einer zur Lötdüse gegenüberliegenden Seite angeordnet werden, um den Abstand zu messen. Vorteilhaft kann der Auflagekörper auch auf mehreren Lötdüsen aufliegen, sodass ein Abstand zu mehreren Lötdüsen bestimmbar ist.

Insbesondere umfasst die Auflageeinheit wenigstens ein Federelement zur Vorbelastung des Auflagekörpers gegen die Lötdüse. Vorteilhaft wird der Auflagekörper durch das Federelement gegen eine oder mehrere Lötdüsen vorbelastet, sodass eine genaue Messung des Abstands zwischen der Auflagefläche der Werkstückträgereinheit und der Lötdüse möglich ist.

Vorzugsweise weist die Wellenhöhenmesseinheit wenigstens einen Messpunkt und vorzugsweise eine Mehrzahl an Messpunkten zur Messung der Wellenhöhe des Lots einer oder mehrerer Lötdüsen auf. Vorteilhaft kann dadurch die Wellenhöhe verschiedener Lötdüsen gleichzeitig kalibriert werden. Bevorzugt erfolgt eine Messung der Wellenhöhe einer Lötdüse mittels Kontaktmesssensoren. Insbesondere sind wenigstens zwei oder vier oder mehr Kontaktmesssensoren umfasst, die so an dem Kalibrierungstool angebracht sind, dass sie die Lötwelle an Außenkanten, und insbesondere in den Ecken, der Lötdüse kontaktieren. Vorteilhaft kann dadurch eine Wellenhöhe einer Lötdüse genau erfasst und kalibriert werden.

Zweckmäßig ist wenigstens eine Auswerteeinheit zur Auswertung eines Messignals der Temperaturmesseinheit, eines Messsignals der Abstandmesseinheit und/oder eines Messignals der Wellenhöhenmessungseinheit umfasst. Vorteilhaft können die Messergebnisse direkt in dem Kalibrierungstool ausgewertet werden. Vorteilhaft ist die Auswerteeinheit als Mikroprozessor und insbesondere als Arduino-Mikroprozessor ausgebildet. Weiter vorteilhaft können die Messsignale aller Messeinheiten durch einen Arduino Mikroprozessor ausgewertet werden. Besonders vorteilhaft kann ein Messwert mit einem Sollwert innerhalb der Auswerteeinheit verglichen werden.

Vorzugsweise umfasst das Kalibrierungstool wenigstens eine Anzeigeeinheit zur Anzeige, ob ein Sollwert für die Temperatur, den Abstand und/oder die Wellenhöhe kalibriert ist und dem jeweiligen Sollwert entspricht. Besonders vorteilhaft kann durch die Anzeigeeinheit ein ausgewerteter Messerwert direkt angezeigt und durch den Benutzer interpretiert werden. Insbesondere umfasst die Anzeigeeinheit verschiedene LEDs und insbesondere je Sensor wenigstens eine LED. Bevorzugt kann beispielsweise durch eine Farbe der LEDs angezeigt werden, ob ein Messwert einem Sollwert entspricht oder nicht. Vorteilhaft kann der Benutzer, welcher die Parameter der Selektivlötanlage kalibriert, dadurch eine direkte Rückmeldung über die aktuelle Einstellung und eine Änderung eines Parameters erhalten.

Bevorzugt ist wenigstens eine Gehäuseeinheit wenigstens zur Aufnahme der Auswerteeinheit und/oder der Anzeigeeinheit umfasst. Vorteilhaft ermöglicht die Gehäuseeinheit einen mechanischen und insbesondere thermischen Schutz für die Auswerteeinheit und/oder die Anzeigeeinheit. Besonders vorteilhaft kann die Gehäuseeinheit auf oder an der Werkstückträgereinheit angeordnet werden.

Vorteilhaft sind wenigstens zwei Werkstücke mit jeweils einer Messeinheit in der Werkstückträgereinheit aufgenommen. Bevorzugt messen die Messeinheiten an dem jeweiligen Werkstück in der Werkstückträgereinheit. Vorteilhaft können beispielsweise vorgefertigte Kalibrierungstools mit Messeinheiten in die Werkzeugaufnahmen eingesetzt werden. Insbesondere können dadurch mit besonders geringem Aufwand zwei oder mehr Parameter gleichzeitig in einem Prozessschritt gemessen und ausgewertet werden, wie zum Beispiel die Temperatur und der Abstand oder auch die Temperatur und die Wellenhöhe oder auch der Abstand und die Wellenhöhe.

Vorteilhaft können dadurch mehrere Parameter in Abhängigkeit zueinander kalibriert werden und deren Wechselwirkungen zueinander berücksichtigt werden.

Beispielsweise können ein Einfluss der Temperatur und/oder des Abstands einer Leiterkarte auf die Wellenhöhe bewertet werden oder auch andersherum. Durch die Berücksichtigung der gegenseitigen Beeinflussung der Parameter können die Parameter in Abhängigkeit zueinander abgestimmt werden. Beispielsweise kann ein Einfluss einer Abkühlung der Temperatur nach dem Vorheizen auf die anderen Parameter im Prozess berücksichtigt werden. Dies ist vor allem beim Minischwalllöten besonders wichtig, da hier der Bereich der Lötdüsen so klein wie möglich gehalten wird, sodass auch kleinere oder kleinste Temperaturänderungen insbesondere in Verbindung mit dem Abstand und/oder Wellenhöhe eine Benetzung der Oberfläche des Werkstücks mit Lot beeinflussen können.

Besonders bevorzugt sind wenigstens zwei Messeinheiten vorhanden, welche an einem Werkstück aufgenommenen sind. Besonders bevorzugt sind drei oder auch mehr Messeinheiten und insbesondere alle vorhandenen Messeinheiten an einem Werkstück aufgenommen. Vorzugsweise messen die Messeinheiten an dem einen Werkstück. Insbesondere können die Parameter dadurch an einem Werkstück gemessen und kalibriert werden, vorzugsweise gleichzeitig beim Durchlaufen der Selektivlötanlage. Dies ist vor allem beim Minischwalllöten besonders relevant, da hier die Werkstücke nur in einem kleinen Bereich und insbesondere punktuell genau an den Lötstellen mit dem Lot in Kontakt gebracht werden sollen. Dadurch können Wechselwirkungen der einzelnen Parameter untereinander an einem Werkstück, wie ein Abstand, eine Temperatur, und insbesondere eine lokale Temperatur an der jeweiligen Lötstelle, und eine Wellenhöhe bei der Kalibrierung mitberücksichtigt werden. Die Kalibrierung der Parameter des Lötprozesses kann dadurch noch weiter optimiert werden, sodass bei einem minimalen Einsatz von Ressourcen ein optimales Arbeitsergebnis erzielt wird.

Die erfindungsgemäße Selektivlötanlage umfasst wenigstens eine Vorheizeinheit zur Vorwärmung eines Werkstücks, wie einer Leiterkarte, vor einem Lötvorgang und/oder wenigstens eine Löteinheit mit wenigstens einer Lötdüse zur selektiven Herstellung einer Lötverbindung auf einer Leiterkarte und wenigstens ein zuvor beschriebenes Kalibrierungstool. Weiterbildungen und Vorteile der erfindungsgemäßen Selektivlötanlage ergeben sich aus der gesamten Anmeldung.

Das erfindungsgemäße Verfahren zur Kalibrierung der Vorheizeinheit und/oder der Löteinheit einer zuvor beschriebenen Selektivlötanlage unter Verwendung eines zuvor beschriebenen Kalibrierungstools umfasst wenigstens die nachstehenden Verfahrensschritte:

- Messung einer Vorwärmtemperatur mittels der Temperaturmesseinheit und Einstellung einer Heizleistung der Vorheizeinheit, insbesondere bis ein Sollwert erreicht ist; und/oder

- Messung des Abstands der Werkstückaufnahmefläche der Werkstückträgereinheit mittels der Abstandmesseinheit und Einstellung des Abstands der Werkstückaufnahmefläche zu wenigstens einer Lötdüse, insbesondere bis ein Sollwert erreicht ist; und/oder

- Messung der Wellenhöhe wenigstens einer Lötdüse und Einstellung wenigstens einer Wellenhöhe an der Lötdüse an der Löteinheit, insbesondere bis ein Sollwert erreicht ist. Auch das erfindungsgemäße Verfahren hat viele Vorteile. Ein erheblicher Vorteil des Verfahrens ist, dass eine Kalibrierung der Selektivlötanlage erheblich schneller durch die Nutzung des Kalibrierungstools erfolgen kann als bisher im Stand der Technik bekannt, sodass Stillstandzeiten und Personalkosten verringert und eine Wirtschaftlichkeit der Selektivlötanlage verbessert werden. Weiterbildungen und Vorteile des erfindungsgemäßen Verfahrens ergeben sich aus der gesamten allgemeinen Beschreibung und aus der Beschreibung der Ausführungsbeispiele.

Weitere Merkmale und Vorteile von Ausführungsbeispielen der Erfindung werden unter Bezugnahme auf die Zeichnungen nachfolgend beschrieben. Dabei werden für gleiche oder ähnliche Teile und für Teile mit gleichen oder ähnlichen Funktionen dieselben Bezugszeichen verwendet. Es zeigen:

Fig. 1 ein rein schematisches Prozessschaubild einer erfindungsgemäßen Selektivlötanlage;

Fig. 2 eine rein schematische Ansicht eines erfindungsgemäßen Kalibrierungstools mit einer Temperaturmesseinheit;

Fig. 3 eine rein schematische Ansicht eines erfindungsgemäßen Kalibrierungstools mit einer Abstandmesseinheit; und

Fig. 4 eine rein schematische Ansicht eines erfindungsgemäßen Kalibrierungstools mit einer Wellenhöhenmesseinheit

Fig 5 eine rein schematische Ansicht eines weiteren Ausführungsbeispiels eines erfindungsgemäßen Kalibrierungstools mit einer Werkstückträgereinheit mit mehreren Werkstücken mit Messeinheiten; und

Fig. 6 eine rein schematische Ansicht weiterer Ausführungsbeispiele von erfindungsgemäßen Kalibrierungstools mit mehreren Werkstücken, wobei zwei oder mehr Messeinheiten an einem Werkstück aufgenommen sind.

Fig. 1 zeigt ein rein schematisches Prozessschaubild einer erfindungsgemäßen Selektivlötanlage 100. Zum selektiven Einlöten von Bauteilen auf Werkstücken 3, wie einer Leiterkarte 4, wird dieses in eine Werkstückträgereinheit 2 eingelegt. Das Werkstück 3 wird dann in einer Vorheizeinheit 101 erwärmt. Hierfür kommen hier Pyrometer 101 zum Einsatz. Anschließend erfolgt ein Flussmittelauftrag durch eine Flussmittelauftragungseinheit 103. Dann wird das Werkstück 3 in zwei weiteren Vorheizeinheiten 101 mittels Pyrometern 101 schrittweise auf die zum Löten erforderliche Temperatur erwärmt.

In der Löteinheit 102 werden selektiv Bauteile in das Werkstück 3 eingelötet. Anschließend erfolgt eine zweistufige Reinigung der Lötstellen durch Bürsteinheiten 104, bevor das fertig gelötete Werkstück 3 in einer Abkühleinheit 105 kontrolliert abgekühlt wird.

Fig. 2 zeigt eine rein schematische Ansicht eines erfindungsgemäßen Kalibrierungstools 1 mit einer Temperaturmesseinheit 7 als Messeinheit 3a. Die Temperaturmesseinheit 7 umfasst hier ein als Testwerkstück 3 ausgebildetes Werkstück 3 in Leiterkartenform 4, welches in der Werkstückträgereinheit 2 aufgenommen ist. Auf dem Testwerkstück 3 sind hier sechs Temperaturmesssensoren 10 in Form von Thermoelementen des Typs K aufgebracht. Die Temperaturmesssensoren 10 sind über das Testwerkstück 3 verteilt angeordnet und mit einer Auswerteeinheit 13 verbunden. Die Auswerteeinheit 13 erfasst die Messignale aller Temperaturmesssensoren 10 und wertet diese aus. Hierfür umfasst die Auswerteeinheit 13 einen analog-digital-Wandler. Die Auswerteeinheit 13 ist hier als Arduino Mikroprozessor ausgebildet. Die Auswerteeinheit 13 führt weiter einen Sollwertvergleich zwischen der gemessenen Temperatur und einer vorgegebenen Solltemperatur für jeden Temperaturmesssensor durch. Das Ergebnis des Sollwertvergleichs wird an eine Anzeigeeinheit 14 übermittelt. Das Ergebnis des Sollwertvergleichs wird hier über LEDs 14a angezeigt. Jedem Temperatursensor ist hierbei eine LED zugeordnet. Je nachdem, in welcher Farbe die LED leuchtet, erhält ein Nutzer Rückmeldung, ob ein Sollwert für die Temperatur erreicht ist, darunter liegt oder bereits überschritten ist. Entsprechend kann er eine Heizleistung eines Pyrometers 101 einer Vorheizeinheit 101 anpassen und die Vorheizeinheit 101 der Selektivlötanlage 100 so direkt, in situ, kalibrieren. Fig. 3 zeigt eine rein schematische Ansicht eines erfindungsgemäßen Kalibrierungstools 1 mit einer Abstandmesseinheit 5 als Messeinheit 3a. Die Abstandmesseinheit 5 ist hier an einem Werkstück 3 in der Werkstückträgereinheit 2 aufgenommen. Die Abstandmesseinheit 5 umfasst eine Auflageeinheit 12. Die Auflageeinheit 12 umfasst hier einen in einer Höhenrichtung, quer zu einer Ebene einer Auflagefläche 2a der Werkstückträgereinheit 2 beweglichen Anlagekörper 12b, welcher hier, vorbelastet durch ein Federelement 12a, auf Lötdüsen 6 der Löteinheit 102 aufliegt. Die Abstandmesseinheit 5 liegt auf der Auflagefläche 2a der Werkstückträgereinheit 2 auf. Der Auflagekörper 12b weist hier eine definierte Dicke auf, sodass mittels einer Messung durch einen Lasersensor 11 , welcher in einer definierten Höhe angeordnet ist, ein Abstand 2b zwischen der Auflagefläche 2a und den Lötdüsen 6 bestimmbar ist. Der optimale Abstand 2b beträgt hier z. B. zwischen 0,5 mm und 1 mm je nach Selektivlötanlage 101 . Die Auswerteeinheit 13 wertet das Messignal des Lasersensors 11 aus und vergleicht es mit dem Sollwert. Das Ergebnis des Vergleichs wird mittels LEDs 14a der Anzeigeeinheit 14 angezeigt. Der Abstand 2b kann durch Herein- oder Herausdrehen von Einstellelementen 102a, die hier als Gewindestangen mit Hutmuttern 102a ausgebildet sind, eingestellt werden, um den Abstand 2b direkt zu kalibrieren.

Fig. 4 zeigt eine rein schematische Ansicht eines erfindungsgemäßen Kalibrierungstools 1 mit einer Wellenhöhenmesseinheit 8 als Messeinheit 3a zur Messung der Wellenhöhe 9. Die Wellenhöhenmesseinheit 8 ist hier an einem Werkstück 3 in der Werkstückträgereinheit 2 aufgenommen. Für jede Lötdüse 6 ist ein Messpunkt vorhanden. Ein Messpunkt verfügt über mehrere Kontaktmesssensoren 12c, welche in einem optimalen Abstand an den Ecken der Lötdüse 6 mit rechteckigem Querschnitt angeordnet sind. So kann ein Lotfluss in den Lötdüsen 6 so eingestellt werden, dass eine optimale Wellenhöhe 9 für den Lötvorgang an jeder Lötdüse 6 vorliegt. Dabei werden die Messsignale der Kontaktmesssensoren 12c durch die Auswerteeinheit 13 ausgewertet und das Ergebnis durch die Anzeigeeinheit 14 auch hier dem Benutzer durch LEDs 14a angezeigt, sodass der Benutzer die Wellenhöhe 9 direkt kalibrieren kann. Vorteilhaft ermöglicht das Kalibrierungstool 1 eine effiziente und schnelle Kalibrierung der einzelnen Parameter einer Selektivlötanlage 100. Bei der Anwendung erhält ein Benutzer hier jeweils eine direkte Rückmeldung über eine aktuelle Einstellung der Parameter und kann diese direkt, d. h. in situ, anpassen, um jeweils die Parameter der Selektivlötanlage 101 optimal zu kalibrieren. Ein Einfluss der Erfahrung des Benutzers wird dadurch auf ein Minimum reduziert, da der Benutzer eine direkte Rückmeldung über einer Änderung der Einstellung des Parameters erhält. Vorteilhaft können dadurch die Standzeiten einer Selektivlötanlage 101 wenigstens erheblich verringert werden, sodass die Wirtschaftlichkeit der Selektivlötanlage 101 steigt.

Fig. 5 zeigt eine rein schematische Ansicht eines weiteren Ausführungsbeispiels eines erfindungsgemäßen Kalibrierungstools 1 mit einer Werkstückträgereinheit 2 zur Aufnahme mehrerer Werkstücke 3. Es sind drei Werkstücke 3 mit Messeinheiten 3a vorhanden, welche die Parameter in verschiedenen Werkzeugaufnahmen gleichzeitig messen. In der Werkstückträgereinheit 2 ist ein Werkstück 3 mit einer Abstandsmesseinheit 5, einer Temperaturmesseinheit 7 und einer Wellenhöhenmesseinheit 8 dargestellt. Die Auswertung erfolgt hier in einer separaten Auswerteeinheit 13, an welche die Messeinheiten 3a angeschlossen sind. Durch die Messeinheiten 3a können alle Parameter, d.h. der Abstand 2b, die Temperatur und die Wellenhöhe 9 im Bearbeitungsprozess innerhalb der Selektivlötanlage 100 gemessen und bestimmt werden. Vorteilhaft können dadurch auch wechselseitige Beeinflussungen von Parametern bei der Kalibrierung mitberücksichtigt werden.

Fig. 6 zeigt eine rein schematische Ansicht weiterer Ausführungsbeispiele von erfindungsgemäßen Kalibrierungstools 1 . In der Werkzeugträgereinheit 2 sind mehrere Werkstücke 3 vorhanden, wobei zwei oder mehr Messeinheiten 3a an einem Werkstück 3a aufgenommen sind. In einem Ausführungsbeispiel sind drei Messeinheiten 3a in einem Werkstück 3 aufgenommen. Die Messeinheiten 3a messen an dem jeweiligen Werkstück 3, an welchem sie aufgenommen sind. Weiter erfolgt die Auswertung auch hier separat an jedem Werkstück 3. Vorteilhafterweise können dadurch die Parameter der Selektivlötanlage 100 an einem Werkstück 3 aufeinander abgestimmt werden und das anhand eines realen Durchlaufs durch den Prozess der Selektivlötanlage 100. Besonders vorteilhaft kann dadurch hier überprüft werden, ob die erforderliche lokale Temperatur an einer Lötstelle nach dem Vorheizen auch in Verbindung mit der Wellenhöhe 9 und dem Abstand 2b so eingestellt wird, dass ein noch besseres Lötergebnis erzielt wird, wobei bei dem Minischwalllöten ein Einsatz von Lot und eine Größe von Lötdüsen 6 optimiert werden kann. Weiter ist ein erforderlicher Bauraum besonders gering, wenn wie hier alle Messeinheiten 3a an einem Werkstück untergebracht sind.

Bezugszeichenliste

1 Kalibrierungstool

2 Werkstückträgereinheit

2a Auflagefläche

2b Abstand zwischen Auflagefläche und Lötdüse

3 Werkstück, Testwerkstück

3a Messeinheit

4 Leiterkarte, Leiterkartenform

5 Abstandmesseinheit

6 Lötdüse

7 Temperaturmesseinheit

8 Wellenhöhenmesseinheit

9 Wellenhöhe

10 Temperaturmesssensor, Thermoelement

11 Lasersensor

12 Auflageeinheit

12a Federelement

12b Auflagekörper

12c Kontaktmesssensor

13 Auswerteeinheit

14 Anzeigeeinheit

14a Anzeigeelement, LED

15 Gehäuseeinheit

100 Selektivlötanlage

101 Vorheizeinheit, Pyrometer

102 Löteinheit

102a Einstellelement, Gewindestange mit Hutmutter

103 Flussmittelauftragungseinheit 104 Bürsteinheit

105 Abkühleinheit

Claims

Patentansprüche:

1 . Kalibrierungstool (1 ) zur Kalibrierung für eine Selektivlötanlage (100) wenigstens umfassend:

- eine Werkstückträgereinheit (2) zur Aufnahme wenigstens eines oder mehrerer Werkstücke (3); und wenigstens ein Werkstück wie eine Leiterkarte (4); und wenigstens eine Messeinheit (3a), wobei die Messeinheit (3a) ausgebildet ist als

- wenigstens eine Abstandmesseinheit (5), welche innerhalb der Werkstückträgereinheit (2) aufnehmbar ist, zur Kalibrierung eines Abstands (2b) einer Auflagefläche (2a) der Werkstückträgereinheit (2) zu wenigster einer Lötdüse (6) einer Löteinheit (101 ); oder als

- wenigstens eine Temperaturmesseinheit (7), welche innerhalb der Werkstückträgereinheit (2) aufnehmbar ist, zur Kalibrierung wenigstens einer Heizleistung einer Vorheizeinheit (102); oder als

- wenigstens eine Wellenhöhenmesseinheit (8), welche innerhalb der Werkstückträgereinheit (2) aufnehmbar ist, zur Kalibrierung der Wellenhöhe (9) an wenigstens einer Lötdüse (6) der Löteinheit (101).

2. Kalibrierungstool (1 ) nach Anspruch 1 , wobei die Temperaturmesseinheit

(7) eine Mehrzahl an Temperaturmesssensoren (10) umfasst, um eine Temperatur an verschiedenen Stellen innerhalb der Werkstückaufnahmeeinheit (2) erfassen zu können.

3. Kalibrierungstool (1 ) nach dem vorhergehenden Anspruch, wobei die Temperatursensoren (10) wenigstens teilweise als Thermoelemente (10), insbesondere des Typs K, ausgebildet sind.

4. Kalibrierungstool (1 ) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Abstandmesseinheit (5) wenigstens einen Lasersensor (11 ) zur Abstandmessung umfasst.

5. Kalibrierungstool (1 ) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Abstandmesseinheit (5) wenigstens eine Auflageeinheit (12) mit wenigstens einem entlang einer Höhenrichtung beweglichen Auflagekörper (12b) umfasst, wobei der Auflagekörper (12b) mit definierter Dicke auf der Lötdüse (6) zur Abstandmessung aufliegt.

6. Kalibrierungstool (1 ) nach dem vorhergehenden Anspruch, wobei die Auflageeinheit (12) wenigstens ein Federelement (12a) zur Vorbelastung des Auflagekörpers (12b) gegen die Lötdüse (6) umfasst.

7. Kalibrierungstool (1 ) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Wellenhöhenmesseinheit (8) eine Mehrzahl an Messpunkten zur Messung der Wellenhöhe (9) des Lots mehrerer Lötdüsen (6) aufweist.

8. Kalibrierungstool (1 ) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei eine Messung der Wellenhöhe (9) einer Lötdüse (6) mittels, insbesondere vier, Kontaktmesssensoren (12c) erfolgt.

9. Kalibrierungstool (1 ) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, umfassend wenigstens eine Auswerteeinheit (13) zur Auswertung eines Messignals der Temperaturmesseinheit (7), eines Messsignals der Abstandmesseinheit (5) und/oder eines Messignals der Wellenhöhenmesseinheit (8).

10. Kalibrierungstool (1 ) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, umfassend wenigstens eine Anzeigeeinheit (13) zur Anzeige, ob ein Sollwert für die Temperatur, den Abstand (2b) und/oder die Wellenhöhe (9) erreicht ist.

11 . Kalibrierungstool (1 ) nach einem der beiden vorhergehenden Ansprüche, umfassend wenigstens eine Gehäuseeinheit (15) wenigstens zur Aufnahme der Auswerteeinheit (13) und/oder der Anzeigeeinheit (14).

12. Kalibrierungstool (1 ) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei wenigstens zwei Werkstücke (3) mit jeweils einer Messeinheit (3a) in der Werkstückträgereinheit (2) aufgenommen sind, welche an verschiedenen Werkstücken (3) messen, oder wobei wenigstens zwei Messeinheiten (3a) an einem Werkstück (3) aufgenommen sind, welche an dem einen Werkstück (3) messen.

13. Selektivlötanlage (100), umfassend wenigstens eine Vorheizeinheit (101 ) zur Vorwärmung eines Werkstücks (3), wie einer Leiterkarte (4) vor einem Lötvorgang und/oder wenigstens eine Löteinheit (102) mit wenigstens einer Lötdüse (6) zur selektiven Herstellung einer Lötverbindung auf einer Leiterkarte (4) und wenigstens ein Kalibrierungstool (1 ) nach einem der vorhergehenden Ansprüche.

14. Verfahren zur Kalibrierung der Vorheizeinheit (101 ) und/oder der Löteinheit (102) einer Selektivlötanlage (100) nach dem vorhergehenden Anspruch unter Verwendung eines Kalibrierungstools (1 ) nach einem der Ansprüche 1 bis 12, umfassend wenigstens die nachstehenden Verfahrensschritte:

- Messung einer Vorwärmtemperatur mittels der Temperaturmesseinheit (7), und Einstellung einer Heizleistung der Vorheizeinheit (101 ); und/oder

- Messung des Abstands der Werkstückaufnahmefläche (2a) der Werkstückträgereinheit (2) mittels der Abstandmesseinheit (7) und Einstellung des Abstands der Werkstückaufnahmefläche (2a) zu wenigstens einer Lötdüse (6); und/oder

- Messung der Wellenhöhe (9) wenigstens einer Lötdüse (6) und Einstellung wenigstens einer Wellenhöhe (9) an der Lötdüse (6) an der Löteinheit (102).