NL1034606C2 - Verwarmbare plaat voor het verwarmen van een strookvormige drager voor het bevestigen van componenten aan de strookvormige drager alsmede een oven. - Google Patents

Description

Verwarmbare plaat voor het verwarmen van een strookvormige drager voor het bevestigen van componenten aan de strookvormige drager alsmede een oven

De uitvinding heeft betrekking op een verwarmbare plaat voor het 5 verwarmen van een strookvormige drager voor het bevestigen van componenten aan de strookvormige drager, waarbij de plaat is voorzien van een contactoppervlak waarop de strookvormige drager positioneerbaar is, welk contactoppervlak ten minste is voorzien van ten minste een op een vacuümbron aangesloten opening.

De uitvinding heeft verder betrekking op een oven.

10 Een dergelijke verwarmbare plaat en oven zijn bekend uit NL-1029954. Dit octrooi beschrijft een verwarmbare plaat en oven die geschikt zijn voor het verwarmen van een strookvormige drager. De componenten zijn op de drager in soldeerpasta of lijm, etc. gelegen waarbij in de oven door het laten smelten en vervolgens stollen van de soldeerpasta (een zogenaamd “reflow soldering” 15 proces) of door het laten uitharden van de lijm de componenten aan de strookvormige drager worden bevestigd.

Ondanks dat de in het bovenstaande octrooi beschreven verwarmbare plaat en oven uitstekende resultaten opleveren, is gebleken dat in bedrijf de temperatuur van het contactoppervlak niet overal gelijk is, hetgeen bij 20 bepaalde toepassingen tot minder gewenste effecten kan leiden.

Het is derhalve een doel van de uitvinding om een verbeterde verwarmbare plaat te verschaffen waarmee temperatuurverschillen in het contactoppervlak van de plaat worden verkleind.

Dit doel wordt bij de verwarmbare plaat volgens de uitvinding 25 bereikt, doordat de verwarmbare plaat ten minste gedeeltelijk is vervaardigd van keramiek.

Het is gebleken dat door het gebruiken van keramisch materiaal in de verwarmbare plaat de temperatuurverschillen in het contactoppervlak aanzienlijk worden verkleind. Met behulp van de deels keramische verwarmbare plaat verkrijgt 30 het contactoppervlak een homogenere temperatuurverdeling. Deze homogene temperatuurverdeling zorgt voor verbeterde resultaten bij het fixeren van de componenten aan de strookvormige drager. Een homogenere temperatuurverdeling in het contactoppervlak heeft een positieve invloed op het bevestigen van de componenten aan de strookvormige drager om de eenvoudige reden dat de 1034606 2 soldeerpasta overal even warm wordt.

Tevens wordt met behulp van keramiek de mechanische stijfheid van de plaat verbeterd zodat deze niet kan doorbuigen.

Bij voorkeur is de plaat rechthoekvormig. Andere vormen zijn 5 natuurlijk ook mogelijk voor de verwarmbare plaat. De plaat is zoals op zich bekend voorzien van een elektrisch geleidend materiaal.

Een uitvoeringsvorm van de plaat volgens de uitvinding wordt gekenmerkt doordat de verwarmbare plaat is voorzien van ten minste een keramieklaag en ten minste een geleidende laag.

10 Een dergelijk opgebouwde plaat is relatief eenvoudig te vervaardigen en verschaft uitstekende resultaten in een oven voor het bevestigen van componenten aan een strookvormige drager. De warmte opgewekt in de elektrisch geleidende laag wordt namelijk uitstekend verdeeld met behulp van de keramische laag. De keramieklaag verschaft de plaat bovendien een uitstekende 15 mechanische stevigheid.

Een andere uitvoeringsvorm van de plaat volgens de uitvinding wordt gekenmerkt, doordat het contactoppervlak is gevormd door de bovenzijde van de keramieklaag.

Door het gebruiken van een geleidende laag die aan de van de 20 strookvormige drager af gelegen zijde is gelegen, wordt de warmte afgegeven aan de keramische laag, waarbij keramiek homogeen de warmte verdeeld, waarbij het contactoppervlak een homogene temperatuurverdeling heeft, hetgeen de prestaties van de plaat verhoogd. Door het door de keramische laag gevormde contactoppervlak wordt verder kortsluiting voorkomen tussen een sporenpatroon 25 aan de naar de plaat gekeerde zijde van de strookvormige drager en de geleidende laag, zodat bij de plaat volgens de onderhavige uitvinding ter voorkoming van kortsluiting geen aanvullende elektrisch isolerende lagen meer tussen een sporenpatroon en het geleidende deel van de plaat hoeven te worden aangebracht.

Een nog andere uitvoeringsvorm van de plaat volgens de uitvinding 30 wordt gekenmerkt doordat dat de geleidende laag dikker is dan de keramieklaag.

Op deze wijze is een snelle en homogene verdeling van de temperatuur in het contactoppervlak met de drager verzekerd en wordt op een kostengunstige wijze de mechanische stevigheid van de plaat verhoogd.

Een nog verdere uitvoeringsvorm van de plaat volgens de uitvinding 3 wordt gekenmerkt doordat de geleidende laag is gelegen tussen twee keramieklagen.

Een dergelijk geconfigureerde plaat is uiterst stevig en bestendig tegen doorbuigen, waardoor kromtrekken wordt voorkomen.

5 Een nog andere uitvoeringsvorm van de plaat volgens de uitvinding wordt gekenmerkt doordat dat de geleidende laag een metaallaag is.

Een andere uitvoeringsvorm van de plaat volgens de uitvinding wordt gekenmerkt doordat de verwarmbare plaat is voorzien van een ten opzichte van het contactoppervlak ten minste gedeeltelijk gebogen, welke rand is gebogen in 10 een van de strookvormige drager afgekeerde richting.

Het is gebleken dat de temperatuurverschillen in het contactoppervlak aanzienlijk worden verkleind door het gebruiken van ten minste een omgebogen rand. Door de omgebogen rand verkrijgt het contactoppervlak een homogenere temperatuurverdeling. Bij voorkeur omvat de plaat ten minste twee 15 symmetrisch tegenover elkaar gelegen gebogen randen.

Een verdere uitvoeringsvorm van de plaat volgens de uitvinding wordt gekenmerkt doordat ten minste een andere rand dan de gebogen rand van de plaat is verbonden met een energiebron.

Met behulp van deze met de energiebron verbonden rand is het 20 contactoppervlak van de plaat op eenvoudige wijze met behulp van het elektrisch geleidend materiaal of laag homogeen te verwarmen. De energiebron is bij voorkeur een stroombron.

De uitvinding beoogt tevens een oven te verschaffen waarmee temperatuurverschillen in het contactoppervlak van een plaat met een strookvormige 25 drager worden verkleind.

Dit doel wordt bij de oven volgens de uitvinding bereikt, door het gebruiken van een hierboven beschreven verwarmbare plaat.

Een uitvoeringsvorm van de oven volgens de uitvinding wordt gekenmerkt doordat de oven is voorzien van een afzuiging aan de van de 30 verwarmbare plaat afgekeerde zijde van de strookvormige drager, waarbij tussen de strookvormige drager en de afzuiging een nagenoeg parallel aan de verwarmbare plaat opgestelde afschermplaat is voorzien.

Om de luchtstroom aan de bovenzijde van de strookvormige drager te verminderen is een afzuiging in de oven aangebracht met een afschermplaat.

4

Deze afschermplaat zorgt ervoor dat de lucht tussen de afschermplaat en de strookvormige drager van binnen naar buiten stroomt, waardoor minder verse en daardoor minder relatief koude lucht tijdens het verwarmen met behulp van de plaat aan de bovenzijde van de strookvormige drager aanwezig is. Met behulp van de 5 afzuiging wordt met name de lucht van buiten aangezogen. Bij voorkeur correspondeert de afmeting van de afschermplaat met de afmeting van de verwarmbare plaat.

De uitvinding zal nader worden toegelicht aan de hand van de tekeningen waarin: 10 fig. 1 een vooraanzicht van een inrichting volgens de uitvinding toont, fig. 2 een bovenaanzicht van de in fig. 1 weergegeven inrichting toont, fig. 3a een uitvoeringsvorm van een dwarsdoorsnede van een plaat 15 volgens de uitvinding toont, fig. 3b een andere uitvoeringsvorm van een dwarsdoorsnede van een plaat volgens de uitvinding toont, fig. 4 een verdere uitvoeringsvorm van een dwarsdoorsnede van een plaat volgens de uitvinding toont.

20 fig. 5a een schematische weergave toont van een verwarmbare plaat volgens de onderhavige uitvinding, fig. 5b schematische weergave toont van een verwarmbare plaat volgens onderhavige uitvinding,

In de figuren zijn overeenkomende onderdelen voorzien van 25 eenzelfde verwijzingscijfer.

Figuren 1 en 2 tonen een inrichting 1 voor het plaatsen en bevestigen van elektronische componenten op een folie (strookvormige drager) 2, bijvoorbeeld van polyimide, die is voorzien van een elektrisch geleidepatroon. De inrichting 1 is voorzien van een folie-afrol-inrichting 3, een stencilinrichting 4, een 30 componentplaatsingsinrichting 5, een oven 6 en een folie-opwikkelinrichting 7. De op een rol 8 opgewikkelde folie 2 wordt afgewikkeld en in de stencilinrichting 4 met behulp van een stencil voorzien van soldeerpasta. Vervolgens wordt de folie 2 in de componentplaatsingsinrichting 5 voorzien van componenten, waarna de componenten in de oven 6 na het smelten en vervolgens weer stollen van de 5 soldeerpasta met de folie 2 worden verbonden. Daarna wordt de van componenten voorziene folie 2 tot een rol 9 opgerold in de folie-opwikkelinrichting 7. De folie-afrolinrichting 3, de stencilinrichting 4, de componentplaatsingsinrichting 5 en de folie-opwikkelinrichting 7 zijn op zich bekende inrichtingen. Tussen de 5 verschillende inrichtingen zijn door middel van lussen 10 in de folie 2 buffers gevormd.

De oven 6 is voorzien van een verwarmbare plaat 12 (fig. 3a, 3b, 4 en 5a, 5b) die is verbonden met een stroombron (niet getoond). De verwarmbare plaat 12 is voorzien van een aantal openingen 13 die aan de onderzijde zijn 10 aangesloten op leidingen 14. Leidingen 14 zijn aan een van de openingen 13 afgekeerde zijde aangesloten op een gemeenschappelijke leiding 15 die is aangesloten op een vacuümbron (niet weergegeven) en op een blaaslucht bron (niet getoond). De openingen 13 zijn gelegen in het contactoppervlak 19 van de plaat 12.

De plaat 12 is stapsgewijs met een voorafbepaalde stap-grootte 15 verplaatsbaar in de transportrichting T alsmede onder de folie 2 door terug verplaatsbaar in de aan de transportrichting T tegengestelde richting. Tijdens het verplaatsen van de plaat 12 in de transportrichting T wordt de folie 2 met behulp van vacuüm tegen de plaat 2 aangetrokken. Bij het verplaatsen van de plaat 12 in een aan de transportrichting T tegengestelde richting wordt de folie 2 met behulp van 20 een opspanmechanisme vastgehouden terwijl tegelijkertijd lucht uit de openingen 13 in de plaat 12 wordt geblazen zodat de folie 12 vrij ligt van de plaat 12.

Om de soldeerpasta met behulp van de verwarmbare plaat 12 voldoende te kunnen opwarmen om de componenten met de folie 2 te verbinden, dient de folie 2 gedurende een bepaalde tijd op de verwarmbare plaat 12 te zijn 25 gelegen.

De temperatuur van de plaat 12 kan eenvoudig met behulp van de door de plaat 12 heen te sturen elektrische stroom worden geregeld, waardoor een gewenste opwarmings- en afkoelingscurve van de folie 2 kan worden bewerkstelligd. De temperatuur van de plaat 12 wordt gemeten met behulp van 30 thermo-elementen (niet getoond). Een matrix van thermo-elementen kan zijn bevestigd om de temperatuurverdeling in de plaat 12 te bewaken en eventueel bij te sturen.

Met behulp van de leidingen 14 kan door de openingen 13 in plaats van vacuüm (in fig. 3b weergegeven met P1) ook met behulp van de blaaslucht bron 6 lucht worden geblazen door de gemeenschappelijke leiding 15 in de door pijl P2 weergegeven richting voor het laten afkoelen van de verwarmplaat 12 en met name voor het “optillen" van de folie 2 van de plaat 12, zodat deze verschoven kan worden. De leidingen 14 kunnen verder eventueel ook individueel of met een 5 vacuümbron of met een blaaslucht bron zijn verbonden.

Verder is een bijzondere voorkeurs uitvoeringsvorm getoond in fig. 3b waarin de leidingen 14 worden afgewisseld met kortere leidingen 18 waarvan de openingen 20 eindigen onder de plaat 12 aan de van de folie 2 afgekeerde zijde, waarmee koellucht via een koellucht bron (niet getoond) door een leidingbuis 22 in 10 de door pijl P3 weergegeven richting tegen de onderzijde van de plaat 12 wordt geblazen, zodat de plaat 12 geforceerd kan worden afgekoeld.

Fig. 4 toont een tweede uitvoeringsvorm van de verwarmbare plaat 12' die is voorzien van openingen 13. De plaat 12' is gelegen boven een ruimte 16 begrenzende kamer 17, welke ruimte 16 is aangesloten op een 15 vacuümbron. Een dergelijke kamer 17 is relatief eenvoudig van opbouw.

Fig. 5a en 5b tonen vergrote schematische aanzichten van de in de voorgaande figuren getoonde plaat 12, waarbij de configuratie van de plaat 12 voor het uitleggen van de uitvinding sterk benadrukt wordt getoond. De plaat wordt in de figuren 5a en 5b en in de hierna volgende beschrijving daarvan aangeduid met 12, 20 maar een dergelijke configuratie is uiteraard ook mogelijk voor de plaat 12'.

De in figuur 5a getoonde verwarmbare plaat 12 is voorzien van een keramische laag 23 en een elektrisch geleidend laag 25. Zoals bekend is keramiek een uitstekende warmte geleider. Met behulp van het keramische materiaal is de in de geleidende laag 25 opgewekte warmte uitstekend te verdelen in de keramische 25 laag 23. De geleidende laag 25 is bij voorkeur een metaallaag 25. Het contactoppervlak 19 wordt door de keramiek homogeen verwarmd, hetgeen een positief effect heeft op het bevestigen van componenten op de drager 2.

Verder wordt met behulp van de keramische laag 23 de mechanische stevigheid van de plaat 12, 12' verder verhoogd. Dit is in het bijzonder 30 voordelig voor de plaat 12', aangezien deze door de ruimte 16 een lichte neiging tot doorbuigen heeft. Door het verschaffen van een keramische laag 23 die dient als contactoppervlak 19 met de folie 2, wordt de geleidende laag 25 elektrisch geïsoleerd van folie 2, zodat geen kortsluiting tussen de folie 2 en de geleidende laag 25 kan ontstaan.

7

De in figuur 5b getoonde verwarmbare plaat 12 omvat twee keramieklagen 21, 23, waartussen de geleidende laag 25 is gelegen. Het contactoppervlak 19 wordt gevormd door de keramieklaag 23. Door de geleidende tussenlaag 25 wordt het contactoppervlak 19 homogeen verwarmd. De getoonde 5 uitvoeringsvorm omvat bovendien door de twee keramieklagen 21, 23, waartussen een metaallaag 25 is gelegen, het voordeel dat de plaat mechanisch relatief sterk is, waardoor deze nagenoeg niet in bedrijf kan doorbuigen.

De plaat 12, 12' kan zijn voorzien van een of twee zich in de langsrichting uitstrekkende gebogen of omgezette randen alsmede van twee 10 tegenover elkaar gelegen elektrode aansluitingen voor het verwarmen van de plaat 12, 12'. De elektrode aansluitingen zijn bij voorkeur op een andere rand dan de gebogen rand gelegen. De gebogen randen verschaffen de plaat 12, 12' een verbeterde mechanische stevigheid.

Het is ook mogelijk om in de oven 6 aanvullende verwarmings-15 middelen te voorzien waarmee de folie 2 vanaf een bovenzijde wordt verwarmd.

Het is ook mogelijk om de oven te voorzien van een afzuiging aan de van de verwarmbare plaat afgekeerde zijde van de strookvormige drager, waarbij tussen de strookvormige drager en de afzuiging een nagenoeg parallel aan de verwarmbare plaat opgestelde afschermplaat is voorzien.

20 Het is ook mogelijk om op eenzelfde wijze in plaats van soldeerpasta te verwarmen, lijm uit te harden.

Het is in de plaat 12, 12' volgens de onderhavige uitvinding ook mogelijk om keramische delen af te wisselen met elektrisch geleidende delen, zodat bijvoorbeeld het contactoppervlak 19 deels keramisch en deels elektrisch geleidend 25 is.

1 0 3 4 o 06

Claims (10)

1. Verwarmbare plaat voor het verwarmen van een strookvormige drager voor het bevestigen van componenten aan de strookvormige drager, waarbij 5 de plaat is voorzien van een contactoppervlak waarop de strookvormige drager positioneerbaar is, welk contactoppervlak is voorzien van ten minste een op een vacuümbron aangesloten opening, met het kenmerk, dat de verwarmbare plaat ten minste gedeeltelijk is vervaardigd van keramiek.

2. Verwarmbare plaat volgens conclusie 1, met het kenmerk, dat de 10 verwarmbare plaat is voorzien van ten minste een keramieklaag en ten minste een geleidende laag.

3. Verwarmbare plaat volgens conclusie 2, met het kenmerk, dat het contactoppervlak is gevormd door de bovenzijde van de keramieklaag.

4. Verwarmbare plaat volgens conclusie 2 of 3, met het kenmerk, dat 15 de geleidende laag dikker is dan de keramieklaag.

5. Verwarmbare plaat volgens een der voorgaande conclusies 2-4, met het kenmerk, dat de geleidende laag is gelegen tussen twee keramieklagen.

6. Verwarmbare plaat volgens een der voorgaande conclusies 2-5, met het kenmerk, dat de geleidende laag een metaallaag is.

7. Verwarmbare plaat volgens een der voorgaande conclusies, met het kenmerk, dat de verwarmbare plaat is voorzien van een ten opzichte van het contactoppervlak ten minste gedeeltelijk gebogen, welke rand is gebogen in een van de strookvormige drager afgekeerde richting.

8. Verwarmbare plaat volgens conclusie 7, met het kenmerk, dat ten 25 minste een andere rand dan de gebogen rand van de plaat is verbonden met een energiebron.

9. Oven voor het verwarmen van een strookvormige drager voor het bevestigen van componenten aan de strookvormige drager omvattende een verwarmbare plaat volgens een der voorgaande conclusies.

10. Oven volgens conclusie 9. met het kenmerk, dat de oven is voorzien van een afzuiging aan de van de verwarmbare plaat afgekeerde zijde van de strookvormige drager, waarbij tussen de strookvormige drager en de afzuiging een nagenoeg parallel aan de verwarmbare plaat opgestelde afschermplaat is voorzien. 1 0 3 4 V 0 6