NL1009214C2 - Reflowoven. - Google Patents

Description

REFLOWOVEN

De uitvinding heeft betrekking op een inrichting voor het aan een reflowproces onderwerpen van te solderen voorwerpen, zoals printplaten, waarbij de inrichting omvat: 5 - transportmiddelen voor het langs een vooraf- bepaald traject transporteren van de te solderen voorwerpen; - bovenste gastoevoermiddelen voor het aan de bovenzijde van de te solderen voorwerpen toevoeren van 10 gas met een eerste beheerste temperatuur; en - onderste gastoevoermiddelen voor het aan de onderzijde van de voorwerpen toevoeren van gas met een tweede beheerste temperatuur; en waarbij de bovenste gastoevoermiddelen en de 15 onderste gastoevoermiddelen in de lengterichting van de transportmiddelen verdeeld zijn in cellen, waarbij de eerste beheerste temperatuur en de tweede beheerste temperatuur van elk van de cellen onafhankelijk van die van de andere cellen beheersbaar is.

20 Een dergelijke inrichting is bekend uit US-A-5.296.680.

Deze, tot de stand van de techniek behorende inrichting toont een verdeling in de lengterichting in cellen, waarvan de temperatuur onafhankelijk regelbaar 25 is.

Dit biedt de mogelijkheid tot de keuze van een temperatuurprofiel. Het zal duidelijk zijn, dat de tempe-ratuurbesturing zowel het verwarmen als het koelen van het gas omvat. Het gedurende dit proces gebruikte gas kan 30 door normale lucht worden gevormd, maar het zal in het algemeen aantrekkelijker zijn om zuurstofvrij gas, zoals stikstof te gebruiken.

Het energieverbruik van een dergelijke inrichting is echter tamelijk hoog. Het doel van de onderhavige 1009214 2 uitvinding is het verschaffen van een dergelijke inrichting, waarbij het energiegebruik aanzienlijk lager is.

Dit doel wordt bereikt, doordat de onderste gastoevoermiddelen zijn ingericht voor het opnemen van 5 gas, dat direct wordt toegevoerd door de bovenste gastoevoermiddelen, en voor het aanleggen van een temperatuur-gradiënt aan dat gas voordat het weer naar de voorwerpen wordt geleid.

Als gevolg van deze maatregelen behoeft het 10 gas, dat vanaf de onderzijde wordt toegevoerd, slechts te worden opgewarmd vanaf de temperatuur, waarmee het gas de tot elke cel behorende werkkamer heeft verlaten. Deze temperatuur is veel groter dan de temperatuur van de omgeving. Aldus behoeft slechts een kleinere temperatuur-15 gradiënt te worden overgedragen. Het vermogen van de verwarmingsinrichting kan dan ook kleiner worden gedimensioneerd, terwijl tevens het energieverbruik lager is.

Uiteraard is de vrijheid van de temperatuurkeuze voor het vanaf de onderzijde toegevoerd gas gering; men 20 gaat immers uit van de temperatuur in de bewerkingskamer, welke bepaald is door de temperatuur van het vanaf de bovenzijde toegevoerd gas. Toch blijkt dit geen bezwaar te zijn,· de temperatuurgradiënt binnen een cel moet niet al te groot zijn om kromtrekken van de te behandelen 25 printplaten te voorkomen.

Vervolgens zal de onderhavige uitvinding worden toegelicht aan de hand van bijgaande tekeningen, waarin voorstellen: figuur l: een gedeeltelijk weggebroken perspec-30 tivisch aanzicht van een verwarmingseenheid van een reflowoven volgens de onderhavige uitvinding,· figuur 2: een lengtedoorsnedeaanzicht van een reflowoven volgens de onderhavige uitvinding; figuur 3: een detailaanzicht van een print-35 plaat, terwijl deze wordt onderworpen aan een reflowpro-ces; en figuur 4: een detailaanzicht van de in figuur 2 afgeheelde reflowoven.

1009214 3

In figuur 2 is een lengtedoorsnede weergegeven van een deel van een reflowsoldeerinrichting. De reflow-soldeerinrichting omvat in het onderhavige geval drie cellen, te weten A, B en C. Alledrie de cellen zijn 5 hoofdzakelijk identiek voor wat betreft de constructie.

De reflowsoldeerinrichting omvat dan ook een behuizing l, waarin deze drie cellen zijn geplaatst. Het is overigens mogelijk het aantal cellen te vergroten of te verkleinen.

Elke cel omvat bovenste gastoevoermiddelen 2 en 10 onderste gastoevoermiddelen 3, waarbij zich door alle cellen heen uitstrekkende transportmiddelen 4 tussen de bovenste gastoevoermiddelen 2 en de onderste gastoevoermiddelen 3 zijn aangebracht.

Elk van de bovenste gastoevoermiddelen wordt in 15 essentie gevormd door een ventilator 5, verwarmingselementen 6 en een geperforeerde plaat 7 door het verwarmde gas naar de transportmiddelen wordt gevoerd, zoals met de pijl 8 is weergegeven. Overigens is het ook mogelijk dat in plaats van een verwarmingsinrichting een koelinrich-20 ting wordt toegepast. Vervolgens wordt het gas dat een groot deel van zijn warmte heeft afgestaan aan de te solderen voorwerpen teruggevoerd naar de ventilator zoals met pijlen 9 is weergegeven in figuur 1.

Overigens is het bovenbeschreven deel van de 25 onderhavige uitvinding beschreven in de Nederlandse octrooiaanvrage nummer 9202279. Essentieel voor de hierboven beschreven inrichting is dat de gashuishouding binnen de eigenlijke cel blijft. Dit betekent dat er nauwelijks transport in de lengterichting van gas plaats-30 vindt.

Het is in principe mogelijk talloze soorten gas toe te passen. In verband met het soldeerproces is het echter van belang zuurstofarme gassen, bijvoorbeeld stikstof toe te passen,· andere gassoorten worden echter 35 geenszins uitgesloten.

De onderste gastoevoerrichting wordt in essentie gevormd door een ventilator 10 welke door middel van een drijfriemoverbrenging 11 en een elektromotor 12 wordt 1009214 4 aangedreven, en een gasgeleidekamer 13. De gasgeleideka-mer is voorzien van een invoeropening 14, waarin verwarmingselementen 15 zijn geplaatst. Verder zijn in de gasgeleidekamer geleideschermen 16 aangebracht, evenals 5 jaloezieën 17.

Hierbij werkt de onderste gastoevoerinrichting als volgt. Door middel van de ventilator 10 wordt door de gastoevoeropening 14 heen gas tot in het gasgeleidehuis 13 gezogen. Hierbij wordt het gas door middel van de 10 verwarmingsorganen 15 verwarmd. Het tot in de gasgeleidekamer geleide gas wordt vervolgens door de gasgeleidepla-ten 16 van richting veranderd, en het treedt door tussen de jaloezieën 17 door heen naar buiten, waarbij het onderzijde treft van het te verwarmen voorwerp, in casu 15 een printplaat.

Hierbij is het mogelijk de temperatuur van het gas door middel van de verwarmingsinrichtingen 15 te regelen. Hierbij wordt er uiteraard op gewezen dat deze temperatuurregeling aan grenzen gebonden is; het vermogen 20 van de verwarmingsinrichtingen 15 is beperkt, zodat slechts een geringe temperatuursverandering aan het gas kan worden toegevoegd. Overigens is de temperatuursverandering van de verwarmingsinrichting 15 niet beperkt tot een verwarming,· het is evenzeer mogelijk in plaats van de 25 verwarmingselementen koelelementen toe te passen, zodat de temperatuur van het vanaf de onderzijde aan het te solderen voorwerp toegevoerde gas koeler is dan die van het vanaf de bovenzijde toegevoerde gas.

De inrichting heeft verder het voordeel dat de 30 temperatuur van de diverse zones volledig onafhankelijk kan worden geregeld. Dit maakt het mogelijk een aan het soldeerproces aangepast temperatuurprofiel toe te passen.

Verder biedt de toepassing van jaloezieën 17 de mogelijkheid de richting van de gasstroom vanaf de onder-35 zijde enigszins te veranderen, zoals door de pijlen onder meer in figuur 3 is weergegeven. In figuur 3 is overigens een te solderen voorwerp in de vorm van een printplaat 18 1009214' ..5 weergegeven, waarop een "surface mounted element" 19 is geplaatst, evenals een klassieke component 20.

Hierbij kan gebruik gemaakt worden van het aanvankelijk aanbrengen van een hogere temperatuur aan de 5 onderzijde, zodat het soldeer aan de onderzijde van de klassieke component 20 smelt, waarna vervolgens de bovenzijde kan worden verwarmd, zodat eventuele gasbellen in het soldeer kunnen ontsnappen. Tevens zijn echter andere mogelijkheden aanwezig.

10 Verder is in figuur 4 de constructie van het gasgeleidehuis 13 getoond. Tevens blijkt hieruit dat door het richten van de jaloezieën 16 de richting van de uittredende gassen kan worden gewijzigd. Tevens kunnen de gasgeleideplaten 16 worden aangepast voor het aanpassen 15 van de verdeling in de lengterichting.

In de breedterichting kan gebruik gemaakt worden van platen die een deel van de jaloezieën afdekken om daarmee de uittreeopening te beperken tot de breedte van de te verwarmen voorwerpen.

20 Het zal duidelijk zijn dat bij voorkeur van een digitaal rekentuig gebruik gemaakt wordt voor het besturen van de diverse onderdelen.

1009214

Claims (6)

1. Inrichting voor het aan een reflowproces onderwerpen van te solderen voorwerpen, zoals printpla-ten, waarbij de inrichting omvat: - transportmiddelen voor het langs een vooraf-5 bepaald traject transporteren van de te solderen voorwerpen; - bovenste gastoevoermiddelen voor het aan de bovenzijde van de te solderen voorwerpen toevoeren van gas met een eerste beheerste temperatuur; en 10. onderste gastoevoermiddelen voor het aan de onderzijde van de voorwerpen toevoeren van gas met een tweede beheerste temperatuur,· en waarbij de bovenste gastoevoermiddelen en de onderste gastoevoermiddelen in de lengterichting van de 15 transportmiddelen verdeeld zijn in cellen, waarbij de eerste beheerste temperatuur en de tweede beheerste temperatuur van elk van de cellen onafhankelijk van die van de andere cellen beheersbaar is, met het kenmerk, dat de onderste gastoevoermiddelen zijn ingericht voor het 20 opnemen van gas, dat direct wordt toegevoerd door de bovenste gastoevoermiddelen en voor het aanleggen van een temperatuurgradiént aan dat gas voordat het weer naar de voorwerpen wordt geleid.

2. Inrichting volgens conclusie l, met het 25 kenmerk, dat het vermogen van de onderste gastoevoermiddelen aanzienlijk kleiner is dan dat van de bovenste gastoevoermiddelen.

3. Inrichting volgens conclusie 1 of 2, met het kenmerk, dat de onderste gastoevoermiddelen een inlaat- 30 opening hebben, welke in de transportrichting aanzienlijk kleiner is dan de uitvoeropening.

4. Inrichting volgens conclusie 3, met het kenmerk, dat de uitgangsopening voorzien is van jaloezieën welke onafhankelijk kunnen worden bestuurd. 1009214·

5. Inrichting volgens conclusie 4, met het kenmerk, dat de inrichting is ingericht voor het besturen van de jaloezieën in afhankelijkheid van de positie van de voorwerpen.

6. Inrichting volgens conclusie 4 of 5, met het kenmerk, dat in de richting dwars op de transportrichting ten minste één bedekking in afhankelijkheid van de breedte van de voorwerpen beweegbaar is. 1009214