WO1999024208A1 - Lötvorrichtung - Google Patents

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WO1999024208A1
WO1999024208A1 PCT/EP1998/006962 EP9806962W WO9924208A1 WO 1999024208 A1 WO1999024208 A1 WO 1999024208A1 EP 9806962 W EP9806962 W EP 9806962W WO 9924208 A1 WO9924208 A1 WO 9924208A1
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WO
WIPO (PCT)
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gas
solder
soldering device
soldering
tunnel
Prior art date
Application number
PCT/EP1998/006962
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
Heinz-Olaf Lucht
Tilman Schwinn
Hans-Peter Schmidt
Jens Tauchmann
Original Assignee
Messer Griesheim Gmbh
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Messer Griesheim Gmbh filed Critical Messer Griesheim Gmbh
Priority to US09/530,561 priority Critical patent/US6352190B1/en
Publication of WO1999024208A1 publication Critical patent/WO1999024208A1/de

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Classifications

    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23K—SOLDERING OR UNSOLDERING; WELDING; CLADDING OR PLATING BY SOLDERING OR WELDING; CUTTING BY APPLYING HEAT LOCALLY, e.g. FLAME CUTTING; WORKING BY LASER BEAM
    • B23K1/00—Soldering, e.g. brazing, or unsoldering
    • B23K1/08—Soldering by means of dipping in molten solder
    • B23K1/085—Wave soldering
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23K—SOLDERING OR UNSOLDERING; WELDING; CLADDING OR PLATING BY SOLDERING OR WELDING; CUTTING BY APPLYING HEAT LOCALLY, e.g. FLAME CUTTING; WORKING BY LASER BEAM
    • B23K2101/00—Articles made by soldering, welding or cutting
    • B23K2101/36—Electric or electronic devices
    • B23K2101/42—Printed circuits

Definitions

  • the invention relates to a soldering device and a method of soldering flat assemblies according to the preamble of claims 1 and 18.
  • DE-U1 8520254 describes a housing for a soldering device which is not suitable for retrofitting existing wave soldering systems, since the outlay for retrofitting is far too high.
  • sheaths are described in DE 41 42 436 A1 and EP 500 135 B1.
  • the hoods are at least partially immersed in the solder bath, so that the assembly and disassembly z. B. for cleaning the solder container or for repairs of the solder container or on the solder wave, proves difficult in practice.
  • EP 500 135 B1 only the area of the solder wave is enclosed by the hood.
  • the devices and / or elements reaching into the solder bath, z. B. the pumps are only insufficiently charged with a protective gas atmosphere. Large areas of the ambient atmosphere remain, which allow the solder bath to oxidize and thus lead to the formation of a dross layer.
  • the invention has for its object to provide a jacket for a soldering device, by means of which existing wave soldering systems can be easily and inexpensively retrofitted.
  • the sheathing is designed as a modular kit comprising assemblies and / or components, preferably consisting of a front tunnel, an entrance tunnel, at least two cover elements, in each case a cover element for the printed circuit boards and the solder wave and a cover element for the devices and / or Element-receiving area of the solder container, the two cover elements having a connection point running in the transport direction of the flat assemblies and together forming a hood covering the entire solder container with a projecting apron, an outlet tunnel and releasable connecting means on the solder container and / or the assemblies and / or components for connecting the assemblies and / or components and the solder container.
  • the casing according to the invention By constructing the casing according to the invention from modular assemblies / components which can be assembled at specially designed connection points with little effort, assembly and disassembly at the customer is considerably reduced. Since the modular assemblies / components are simple, the one is Production inexpensive and on the other hand ensures a high degree of flexibility, since each assembly / component at the customer can be easily adapted to the existing wave soldering system.
  • the modular kit is designed in such a way that it ensures a high level of tightness and thus low residual oxygen values in the protective gas atmosphere within the casing are possible.
  • the advantage for the customer is that it can be used quickly because the sheathing is joined at the specially designed connection points by connecting the modular assemblies / components.
  • the gas supply for introducing and distributing the shielding gas in the casing is also of modular construction, and thus the individual assemblies / components are connected to one another in such a way that inerting of the existing wave soldering systems is possible with the lowest shielding gas consumption.
  • a further reduction in the shielding gas consumption while at the same time ensuring low residual oxygen contents in the shielding gas atmosphere is achieved by controlling the gas distribution.
  • Figure 1 is a schematic sectional view of the casing Figure 2 is a schematic perspective view of the
  • FIG. 1 schematically shows a soldering device in section, which essentially comprises a front tunnel 6, an entrance tunnel 18 for the heating means 8, a hood 28, 4 surrounding the soldering container 1 and an outlet tunnel 7.
  • the solder wave is designated 9 and a printed circuit board 12.
  • the flat module 12 is transported through the casing 20 and brought into contact with a solder wave 9 in the solder container 1 during its transport through the casing.
  • the shroud includes an inlet 21 on an inlet side and an outlet 22 on an outlet side.
  • the inlet and outlet 21, 22 is preferably closed by flaps 23, 24, which consist of a flexible plastic and cover the entire cross section of the inlet and outlet.
  • FIG. 1 shows two flaps 23, 24 sealing the inlet and outlet and gap nozzles 10, 11, 14, 15 which produce gas curtains.
  • training with several flaps and gas curtains that form locks is also possible.
  • a gas distributor 13 is arranged.
  • the gas distributor 13 surrounds the solder waves 9 in a frame-like manner.
  • Both gas distributors 19 and 13 have slot-shaped outflow openings directed towards the solder bath 25, from which a displacement gas cushion emerges in the direction of the solder bath 25.
  • the displacement gas cushion of the gas distributor 13 experiences a thermal deflection due to the warm solder bath 25 and rises. This rising displacement gas cushion is opposed by the displacement gas cushion emerging from the gas distributors 19, which largely prevents circulation prevents.
  • the two displacement gas cushions mix and a temperature equalization takes place.
  • the casing 20 which is designed as a modular kit, is shown schematically in FIG.
  • the kit can be used to easily retrofit existing wave soldering systems.
  • the geometry of the casing 20 is therefore designed to be universal, so that no extensive design changes need to be made in individual cases.
  • the sheathing 20 aims to achieve the soldering process in a protective gas atmosphere with the lowest possible residual oxygen concentrations in the sheathing 20.
  • the sheathing therefore has a front tunnel 6 which is fastened to an entrance tunnel 18 via releasable connecting means.
  • Heating means 8 are provided in the entrance tunnel 18.
  • This passes into the hood 28, 4 covering the solder container 1 with an apron 4 'which closes off the entire soldering zone, i. H. also the areas of the solder container that contain bushings, for example for pumps or skimming areas.
  • the hood 28, 4 with apron 4 ' consists of. two cover elements, one cover element 28 each, for the area of the solder container 1 receiving the printed circuit boards 12 and the solder wave 9, and one each
  • Cover element 4 for the area of the solder container 1 which receives the devices 2 and / or elements.
  • the two cover elements 28, 4 have a connection point 27 running in the transport direction 26, at which the two cover elements 28, 4 are connected via connecting means, eg. B. screws, releasably connected.
  • the two cover elements 28, 4 together form a hood covering the entire solder container with a projecting apron 4 ', which covers the area of the solder container 1, which contains bushings for pumps or skimming areas, for example.
  • the apron 4 1 has openings 29 through which the devices 2 and / or elements during the assembly of the casing 20 step through.
  • the openings 29 can be easily adapted to any internals 2 or skimming areas projecting into the solder container 1.
  • the devices and / or elements, such as pumps, are not enclosed.
  • the cover element 4 for the area of the solder container which receives the devices 2 and / or elements is essentially L-shaped, the part extending from the apron 4 'at an angle 30, preferably at an almost right angle, as the side wall of the hood 28 , 4 is formed.
  • the outlet tunnel 7 is fastened to the hood 28, 4 by means of connecting means at connecting points (not shown).
  • Outlet tunnels 7 at a falling and upstream inlet tunnels 18 at an increasing angle 32 create a high point above the solder waves 9.
  • the inlet and outlet tunnel is extended so far that the upper end edge 33, 34 is arranged below the solder bath 25.
  • the end edge 34 shifts to the end edge of the front tunnel 6.
  • Cold ambient air which is flushed into the soldering device when flat assemblies 12 enter or exit, can therefore only reach the central area after heating.
  • the arrangement of the gas distributors 19 and 13 prevents extensive entry of ambient air and the mixing of ambient air.
  • connection points 27 are designed, for example, as heat-resistant silicone seals.
  • the sheathing 20 can contain viewing windows at any point, which enable the soldering process to be observed.
  • the modular kit can be adapted relatively easily to the local conditions, which can be done quickly and inexpensively with modern CAD systems. After assembly, the entire casing constitutes a rigid, tight assembly.
  • a nozzle 16 is mounted in the casing in the outlet tunnel 7, which specifically inertizes the tear-off edge of the second solder wave.
  • This gas flow is directed and can also be preheated by heating means arranged in the nozzle 16 in order to prevent the solder from solidifying too quickly and to blow off excess solder.
  • a process stabilization is achieved by combining large-area entry of a large amount of gas via the gas distributors 19, which do not produce any temperature differences in the large-area distribution of the gas, and entry of a small but directed amount of preheated gas directly into the tear-off edge.
  • a nozzle 17 directs a cold gas jet onto the printed circuit boards. This nozzle 17 is arranged outside the sheathing surrounding the protective gas atmosphere in the outlet tunnel 7.
  • All gas distributors 19, 13 and gap nozzles 10, 11, 14, 15 are controlled separately via valves 35, 36, 37, 38 (FIG. 3).
  • a manual valve 39, 40, 41, 42 is connected upstream of them in order to set a quantity. It is of course also possible to lay out all the feed lines several times and to adapt the gas throughput to the operating sequence of the soldering device over a wide range by suitable connection.
  • the control is carried out either by the computer of the soldering device or via a separate programmable logic controller 43 (SBS).
  • SBS programmable logic controller 43
  • the protective gas supply is triggered immediately after starting by actuating a switch 44 which generates a start signal. Be on the controller 43 the residual oxygen values in the jacket are set in the range of low concentrations.
  • all gas distributors 19, 13 and gap nozzles 10, 11, 14, 15 are activated in the order 19 and 13, then 14 and 15 then 10 and 11. After reaching a pre-set residual oxygen value, only a significantly lower inert gas flow is entered, which only compensates for the unavoidable losses due to leaks. For this purpose, only the gas distributors 13, 19 are operated. The gap nozzles 10, 11, 14, 15 are switched off when the flaps 23, 24 are closed. The gas distributor 19 is controlled in accordance with a set target value.
  • the suction tube in the soldering zone between the solder waves 9. Gas is removed from the soldering zone by means of a sample gas pump. Before the suction pump, the gas is passed through a cold trap, in which any soldering vapors, for example flux, condense. As a result, measuring cells are kept free of solder residues. Then it passes through a filter set on which the residual load is absorbed. Hardly flammable material is used as the absorbent, e.g. B. Zeolite. The residual oxygen content is determined using oxygen measuring cells (e.g. lambda probes). Since there are oxygen percentages in the soldering zone during the start-up process, two measuring cells connected in parallel are used.
  • oxygen measuring cells e.g. lambda probes
  • the other measuring cell for the area below.
  • the measuring cell for the upper area is activated, for example with the valves 37, 38, so that the start-up phase can be followed. If the oxygen concentrations reach values at their lower sensitivity limit, the other measuring cell is activated. The values rise towards the top
  • Sensitivity value this measuring cell is disconnected from the gas supply and an alarm is triggered.

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Molten Solder (AREA)
  • Electric Connection Of Electric Components To Printed Circuits (AREA)

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Lötvorrichtung mit einem Lotbehälter und einer Ummantelung zur Aufnahme einer Schutzgasatmosphäre zum Löten von Flachbaugruppen, die während ihres Transportes durch die Ummantelung mit einer Lotwelle in dem Behälter in Kontakt gebracht werden. Um eine kostengünstige und einfache Nachrüstung bestehender Wellenlötanlagen zu ermöglichen, ist die Ummantelung (20) als Baugruppen und/oder Bauelemente aufweisender modularer Bausatz ausgebildet.

Description

Lötvorrichtung
Die Erfindung betrifft eine Lötvorrichtung und ein Verfahren von Löten von Flachbaugruppen nach dem Oberbegriff der Ansprüche 1 und 18.
Die Entwicklung der Elektronik hat in den letzten Jahren nicht nur zu einer deutlichen Erhöhung der Integrationsdichte von Halbleiterbauelementen geführt, sondern brachte auch neue Anforderungen an die Leiterplattenfertigung. Insbesondere der Einsatz neuer Bauelemente (zum Beispiel BGA), neuer Oberflächen (zum Beispiel Ni-Pd-Anschlüsse) und die Verkleinerung der Anschlüsse selbst (fine pitch) führt zu einem steigenden Einsatz von Inertgasen beim Löten. Mit diesen können Prozeßfenster hinreichend vergrößert werden und die Qualität der Lötverbindungen entspricht den gewachsenen Anforderungen.
Da sich der Schwerpunkt der Flachbaugruppenproduktion mittlerweile auf die
Reflow-Technik (SMDs) verlagert hat, befinden sich Wellenlotanlagen über längere Zeiträume (einige Stunden) hinweg im Leerlauf (Stand by). In dieser Zeit bildet sich auf der Oberfläche des
Lotbehälters durch Oxidation eine Krätzeschicht aus, aus der ohne weitere
Maßnahmen beim Löten Krätzepartikel von der Lotwelle mitgerissen werden und auf die Flachbaugruppen gelangen können. Daher werden Lotbehälter derartiger Wellenlotanlagen ummantelt und in der Ummantelung eine Schutzgasatmosphare mit einem nicht oxidierenden Gas erzeugt, das die Krätzebildung wirkungsvoll unterdrückt.
Darüber hinaus ist es oft notwendig, auch beim Löten mit diesen älteren Wellenlotanlagen niedrige Restsauerstoffwerte in der Lötatmosphäre zu erreichen, da sich so das Lötergebnis deutlich verbessert: Bei Restsauerstoffgehalten < 1 % wird die Zahl der Lötperlen deutlich reduziert.
Da die wenigsten Wellenlotanlagen für den Einsatz von Schutzgasen vorgesehen sind, wären Ummantelungen und Gasverteilungen wünschenswert, mit denen die bestehenden Wellenlotanlagen nachrüstbar sind.
Hierzu sind bereits eine Vielzahl von Hauben- oder Tunnelkonstruktionen vorgeschlagen worden, die jedoch alle nur bedingt die Erfordernisse für die Nachrüstung von bestehenden Wellenlotanlagen erfüllen. In dem DE-U1 8520254 wird eine Einhausung einer Lötvorrichtung beschrieben, die sich nicht für die Nachrüstung bestehender Wellenlotanlagen eignet, da der Aufwand für eine nachträgliche Umrüstung viel zu hoch ist. Für die Nachrüstung bestehender Wellenlotanlagen, in denen Flachbaugruppen gelötet werden, sind in der DE 41 42 436 A1 und der EP 500 135 B1 Ummantelungen beschrieben. Die Hauben tauchen dabei zumindest teilweise in das Lötbad ein, so daß sich die Montage und Demontage z. B. zur Reinigung des Lotbehälters oder bei Reparaturen des Lotbehäiters oder an der Lotwelle, in der Praxis als schwierig erweist. Darüber hinaus kann ein Lösen des Metalls der in das Lotbad eintauchenden Ummantelung den Lötvorgang bzw. die Lötqualität beeinträchtigen. In der EP 500 135 B1 ist es durch die Auslegung der Ummantelung als Haube, die nur den Lottiegel selbst, aber nicht die Zu- bzw. Abführung der Flachbaugruppen abschließt, nur bei sehr hohem Inertgasverbrauch möglich, überhaupt hinreichend niedrige Restsauerstoffwerte zu erzielen. Durch die Öffnung der Lötzone beim Eintritt von Flachbaugruppen gelangt auch in erheblichem Maße Umgebungsluft in den Bereich des Lotbades, was gerade während des Lötvorganges zu höheren Restsauerstoffgehalten führt.
Darüber hinaus wird in der EP 500 135 B1 nur der Bereich der Lotwelle von der Haube umschlossen. Die in das Lötbad hineinreichenden Geräte und/oder Elemente, z. B. die Pumpen, werden nur unzulänglich mit einer Schutzgasatmosphare beaufschlagt. Es bleiben große Bereiche der Umgebungsatmosphäre ausgesetzt, die eine Oxidation des Lotbades ermöglichen und damit zur Ausbildung einer Krätzeschicht führen.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Ummantelung für eine Lötvorrichtung zu schaffen, mittels der bestehende Wellenlotanlagen einfach und kostengünstig nachgerüstet werden können.
Ausgehend von dem im Oberbegriff des Anspruchs 1 genannten Stand der Technik, ist diese Aufgabe gelöst mit den im Anspruch 1 angegebenen Merkmalen.
Vorteilhafte Weiterbildungen sind in den Unteransprüchen angegeben.
Gemäß der Erfindung ist die Ummantelung als Baugruppen und/oder Bauelemente aufweisender modularer Bausatz ausgebildet, bestehend aus vorzugsweise einem Vortunnel, einem Eingangstunnel, mindestens zwei Abdeckelementen, jeweils ein Abdeckelement für den die Leiterplatten und die Lotwelle und eine Abdeckelement für den die Geräte und/oder Elemente aufnehmenden Bereich des Lotbehälters, wobei die zwei Abdeckelemente eine in Transportrichtung der Flachbaugruppen verlaufende Verbindungsstelle aufweisen und zusammen eine den gesamten Lotbehälter abdeckende Haube mit auskragender Schürze bilden, einem Auslauftunnel und lösbaren Verbindungsmitteln an dem Lotbehälter und/oder den Baugruppen und/oder Bauelementen zum Verbinden der Baugruppen und/oder Bauelemente und dem Lotbehälter. Durch das erfindungsgemäße Ausbilden der Ummantelung aus modularen Baugruppen/ Bauelementen, die mit geringem Aufwand an besonders ausgebildeten Verbindungsstellen zusammengefügt werden, wird die Montage und Demontage beim Kunden erheblich reduziert. Da die modularen Baugruppen/Bauelemente einfach aufgebaut sind, ist einerseits die Fertigung kostengünstig und andererseits eine hohe Flexibilität gewährleistet, da jede Baugruppe/Bauteile beim Kunden einfach an die bestehende Wellenlötanlage angepaßt werden können. Dabei ist der modulare Bausatz so gestaltet, daß er eine hohe Dichtheit gewährleistet und damit geringe Restsauerstoffwerte in der Schutzgasatmosphare innerhalb der Ummantelung möglich sind. Beim Nachrüsten mit der Ummantelung ergibt sich für den Kunden dabei der Vorteil eines schnellen Einsatzes, weil die Ummantelung über das Verbinden der modularen Baugruppen/Bauelemente an den besonders ausgebildeten Verbindungsstellen zusammengefügt wird. Fehlerhafte Verbindungsstellen an den vorgefertigten modularen Baugruppen/Bauelementen sind dabei ausgeschlossen. Hinzu kommt, daß die Gasversorgung zum Einleiten und Verteilen des Schutzgases in der Ummantelung ebenso modular aufgebaut ist und somit die einzelnen Baugruppen/Bauelemente so miteinander verbunden werden, daß eine Inertisierung der bestehenden Wellenlotanlagen bei geringstem Schutzgasverbrauch möglich ist. Eine weitere Verringerung des Schutzgasverbrauchs bei gleichzeitiger Sicherstellung von geringen Restsauerstoffgehalten in der Schutzgasatmosphare wird durch eine Steuerung der Gasverteilung erzielt.
Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der Zeichnung dargestellt und wird im folgenden näher beschrieben.
Es zeigen
Figur 1 eine schematische Schnittdarstellung der Ummantelung Figur 2 eine schematische perspektivische Darstellung der
Ummantelung Figur 3 eine schematische Darstellung der Steuerung In Figur 1 ist eine Lötvorrichtung im Schnitt schematisch dargestellt, die im wesentlichen aus einem Vortunnel 6, einem Eingangstunnel 18 der Heizmittel 8 umfassen kann, einer der Lotbehälter 1 umgebenden Haube 28, 4 und einem Auslauftunnel 7 besteht. Die Lotwelle ist mit 9 und eine Flachbaugruppe mit 12 bezeichnet. Die Flachbaugruppe 12 wird durch die Ummantelung 20 transportiert und während ihres Transportes durch die Ummantelung mit einer Lotwelle 9 in dem Lotbehälter 1 in Kontakt gebracht. Die Ummantelung enthält einen Einlaß 21 auf einer Einlaßseite und einen Auslaß 22 auf einer Auslaßseite. Der Ein- und Auslaß 21 , 22 wird vorzugsweise durch Klappen 23, 24 verschlossen, die aus einem flexiblen Kunststoff bestehen und den gesamten Querschnitt des Ein- und Auslasses abdecken. Hinter den Klappen 21 , 22 sind Spaltdüsen 10, 11 , 14, 15 angeordnet, die schmale Gasströmungen über die gesamte Breite des Ein- und Auslasses 21 , 22 erzeugen, die als Gasvorhänge wirken und den Ein- bzw. Auslaß bei geöffnetem Klappen 21 bzw. 22 von der Umgebungsatmosphäre abschirmen. In Figur 1 sind jeweils zwei den Ein- und Auslaß abdichtende Klappen 23, 24 und Gasvorhänge erzeugende Spaltdüsen 10, 11 , 14, 15 dargestellt. Es ist selbstverständlich auch eine Ausbildung mit mehreren Klappen und Gasvorhängen möglich, die Schleusen bilden.
Oberhalb der Flachbaugruppen 12 ist ein Gasverteiler 19 und unterhalb der
Flachbaugruppe 12 ein Gasverteiler 13 angeordnet. Der Gasverteiler 13 umschließt rahmenförmig die Lotwellen 9. Beide Gasverteiier 19 und 13 weisen zum Lotbad 25 gerichtete spaltförmige Ausströmöffnungen auf, aus denen ein Verdrängungsgaspolster in Richtung des Lotbades 25 austritt. Das Verdrängungsgaspolster des Gasverteilers 13 erfährt aufgrund des warmen Lotbades 25 eine thermische Umlenkung und steigt auf. Diesem aufsteigenden Verdrängungsgaspolster wird das aus den Gasverteilern 19 austretende Verdrängungsgaspolster entgegengesetzt, das eine Zirkulation weitgehend unterbindet. Dabei vermischen sich die beiden Verdrängungsgaspolster und es findet ein Temperaturausgleich statt.
In Figur 2 ist die als modularer Bausatz ausgebildete Ummantelung 20 schematisch dargestellt. Mit dem Bausatz kann eine einfache Nachrüstung von bestehenden Wellenlotanlagen erzielt werden. Die Geometrie der Ummantelung 20 ist daher universell gestaltet, damit im Einzelfall keine umfangreichen konstruktiven Änderungen vorzunehmen sind.
Gleiche Bauteile der Figur 1 werden in der Figur 2 mit gleichen Bezugsziffern bezeichnet. Die Ummantelung 20 hat zum Ziel, den Lötprozeß unter einer Schutzgasatmosphare mit möglichst geringen Restsauerstoffkonzentrationen in der Ummantelung 20 zu erreichen. Die Ummantelung weist daher einen Vortunnel 6 auf, der mit einem Eingangstunnel 18 über lösbare Verbindungsmittel befestigt ist. In dem Eingangstunnel 18 sind Heizmittel 8 vorgesehen. Dieser geht in die den Lotbehälter 1 abdeckende Haube 28, 4 mit Schürze 4' über, die die gesamte Lötzone abschließt, d. h. auch die Bereiche des Lotbehälters, die Durchführungen, etwa für Pumpen oder Abschöpfbereiche, enthalten. Die Haube 28, 4 mit Schürze 4' besteht aus. zwei Abdeckelementen, jeweils ein Abdeckelement 28, für den die Flachbaugruppen 12 und die Lotwelle 9 aufnehmenden Bereich des Lotbehälters 1 und jeweils ein
Abdeckelement 4 für den die Geräte 2 und/oder Elemente aufnehmenden Bereich des Lotbehälters 1. Die zwei Abdeckelemente 28, 4 weisen eine in Transportrichtung 26 verlaufende Verbindungsstelle 27 auf, an der die beiden Abdeckelemente 28, 4 über Verbinduπgsmittel, z. B. Schrauben, lösbar miteinander verbunden werden können. Die beiden Abdeckelemente 28, 4 bilden zusammen eine den gesamten Lotbehälter abdeckende Haube mit auskragender Schürze 4', die den Bereich des Lotbehälters 1 abdeckt, der Durchführungen etwa für Pumpen oder Abschöpfbereiche enthält. Die Schürze 41 weist hierzu Öffnungen 29 auf, durch die die Geräte 2 und/oder Elemente bei der Montage der Ummantelung 20 hindurchtreten. Die Öffnungen 29 können an etwaige in den Lotbehälter 1 ragende Einbauten 2 oder Abschöpfbereiche einfach angepaßt werden. Die Geräte und/oder Elemente, wie Pumpen, werden nicht umschlossen.
Das Abdeckelement 4 für den die Geräte 2 und/oder Elemente aufnehmende Bereich des Lotbehälters ist im wesentlichen L-förmig ausgebildet, wobei der von der Schürze 4' unter einem Winkel 30, vorzugsweise unter einem nahezu rechten Winkel, verlaufende Teil als Seitenwand der Haube 28, 4 ausgebildet ist. An die Haube 28, 4 wird über Verbindungsmittel an nicht näher dargestellten Verbindungsstellen der Auslauftunnel 7 befestigt. Durch eine Anordnung des
Auslauftunnels 7 unter einem fallenden und des vorgeschalteten Einlauftunnels 18 unter einem steigenden Winkel 32 wird ein Hochpunkt über den Lotwellen 9 geschaffen. Vorzugsweise ist dabei der Einlauf- und Auslauftunnel so weit verlängert, daß die obere Endkante 33, 34 unterhalb des Lotbades 25 angeordnet ist. Beim Einsatz eines Vortunnels 6 verlagert sich die Endkante 34 zu der Endkante des Vortunnels 6. Dadurch wird das erwärmte Schutzgas auch bei geöffneten Klappen 23, 24 über dem Lötbereich gehalten. Kalte Umgebungsluft, die beim Ein- oder Austritt von Flachbaugruppen 12 mit in die Lötvorrichtung eingespült wird, kann somit erst nach der Erwärmung in den Zentralbereich gelangen. Durch die Anordnung der Gasverteiler 19 und 13 wird ein weitgehender Eintrag von Umgebungsluft und die Vermischung von Umgebungsluft verhindert.
Zur einfachen Montage und Demontage sind alle Verbindungen als Schraub- und/oder Klemmverbindungen ausgebildet. Alle Abdichtungen zwischen den Verbindungsstellen 27 sind beispielsweise als wärmebeständige Silikondichtungen ausgeführt. Die Ummantelung 20 kann an beliebigen Stellen Sichtscheiben enthalten, die eine Beobachtung des Lötprozesses ermöglichen. Der modulare Bausatz kann relativ einfach an die örtlichen Gegebenheiten angepaßt werden, was mit modernen CAD-Systemen schnell und kostengünstig ausgeführt werden kann. Die gesamte Ummantelung stellt nach ihrem Zusammenbau eine starre, dichte Baugruppe dar.
Zur Unterdrückung von Lotperlen ist eine Düse 16 in der Ummantelung im Auslauftunnel 7 angebracht, die die Abrißkante der zweiten Lotwelle gezielt inertisiert. Dieser Gasstrom ist gerichtet und kann außerdem durch in der Düse 16 angeordnete Heizmittel vorgewärmt werden, um eine zu schnelle Erstarrung des Lotes zu verhindern und überflüssiges Lot abzublasen.
Durch Kombination von weitflächigem Eintrag einer großen Gasmenge über die Gasverteiler 19, die keine Temperaturunterschiede in der großflächigen Verteilung des Gases erzeugen und im Eintrag einer geringen, aber gerichteten vorgewärmten Gasmenge direkt in die Abrißkante, wird eine Prozeßstabilisierung erreicht.
Zur Kühlung der Baugruppe leitet eine Düse 17 einen kalten Gasstrahl auf die Flachbaugruppen. Diese Düse 17 ist außerhalb der die Schutzgasatmosphare umschließenden Ummantelung im Auslauftunnel 7 angeordnet.
Alle Gasverteiler 19, 13 und Spaltdüsen 10, 11 , 14, 15 werden über Ventile 35, 36, 37, 38 separat angesteuert (Figur 3). Ihnen ist jeweils ein Handventil 39, 40, 41 , 42 vorgeschaltet, um eine Menge einzustellen. Es ist selbstverständlich auch möglich, sämtliche Zuleitungen mehrfach auszulegen und durch geeignetes Zuschalten den Gasdurchsatz dem Betriebsablauf der Lötvorrichtung in weiten Bereichen anzupassen. Die Steuerung erfolgt entweder durch den Computer der Lötvorrichtung oder über eine separate speicherprogrammierbare Steuerung 43 (SBS). Die Schutzgasversorgung wird unmittelbar nach dem Anfahren durch Betätigung eines Schalters 44, der ein Startsignal erzeugt, ausgelöst. Über die Steuerung 43 werden die Restsauerstoffwerte in der Ummantelung im Bereich geringer Konzentrationen eingestellt. Dazu werden alle Gasverteiler 19, 13 und Spaltdüsen 10, 11 , 14, 15 in der Reihenfolge 19 und 13 danach 14 und 15 dann 10 und 11 freigeschaltet. Nach Erreichen eines voreingestellten Restsauerstoffwertes wird nur noch ein deutlich geringerer Inergasstrom eingetragen, der nur die unvermeidlichen Verluste durch Undichtigkeiten kompensiert. Dazu werden nur noch die Gasverteiler 13, 19 betrieben. Die Spaltdüsen 10, 11 , 14, 15 werden bei geschlossenen Klappen 23, 24 ausgeschaltet. Der Gasverteiler 19 wird entsprechend eines eingestellten Sollwertes angesteuert.
Zur Messung des Restsauerstoff ha Ites ist ein Saugrohr in der Lötzone zwischen den Lotwellen 9 angebracht. Durch dieses wird mittels einer Meßgaspumpe Gas aus der Lötzone abgeführt. Das Gas wird noch vor der Saugpumpe durch eine Kühlfalle geleitet, worin etwaige Lötdämpfe zum Beispiel Flußmittel, kondensieren. Hierdurch werden Meßzellen von Lötrückständen freigehalten. Dann gelangt es durch einen Filtersatz, auf dem die Restbeladung absorbiert wird. Als Absorben wird nur schwer brennbares Material verwendet, z. B. Zeolite. Mittels Sauerstoffmeßzellen (z. B. Lambda-Sonden) wird der Restsauerstoffgehalt bestimmt. Da während des Anfahrvorganges in der Lötzone Sauerstoffgehalte im Prozentbereich vorliegen, werden zwei parallel geschaltete Meßzellen verwendet. Eine Meßzelle mit grober Empfindlichkeit bis hinunter zu 0,1 % O2, die andere Meßzelle für den Bereich darunter. Zuerst wird die Meßzelle für den oberen Bereich etwa mit den Ventilen 37, 38 freigeschaltet, so daß die Anfahrphase verfolgt werden kann. Erreichen die Sauerstoffkonzentrationen Werte an ihrer unteren Empfindlichkeitsgrenze, wird die andere Meßzelle freigeschaltet. Steigen die Werte gegen den oberen
Empfindlichkeitswert an, wird diese Meßzelle wieder von der Gaszufuhr abgetrennt und Alarm ausgelöst.

Claims

Ansprüche
1. Lötvorrichtung mit einem Lotbehälter und einer Ummantelung zur Aufnahme einer Schutzgasatmosphare zum Löten von Flachbaugruppen, die während ihres Transportes durch die Ummantelung mit einer Lotwelle in dem Behälter in Kontakt gebracht werden, wobei die Ummantelung einen Einlaß für Flachbaugruppen auf einer Einlaßseite und einen Auslaß für Flachbaugruppen auf einer Auslaßseite aufweist, sowie mit einer Versorgung für nicht oxidierendes Gas und mit einer Anordnung zum Einlassen von Gas in die Ummantelung, dadurch gekennzeichnet, daß die Ummantelung (20) als Baugruppen und/oder Bauelemente aufweisender modularer Bausatz ausgebildet ist, bestehend aus
- vorzugsweise einem Vortunnel (6)
- einem Eingangstunnel (18) - mindestens zwei Abdeckelementen (28, 4), jeweils ein Abdeckelement (28) für den die Flachbaugruppen (12) und die Lotwelle (9) und ein Abdeckelement (4) für den die Geräte (2) und/oder Elemente aufnehmenden Bereich des Lotbehälters (1 ), wobei die zwei Abdeckelemente (28, 4) eine in Transportrichtung der Flachbaugruppen verlaufende Verbindungsstelle (27) aufweisen und zusammen eine den gesamten Lotbehälter (1 ) abdeckende Haube (28, 4) mit auskragender Schürze (4') bilden
- einem Auslauftunnel (7) und lösbaren Verbindungsmitteln an dem Lotbehälter (1 ) und/oder den Baugruppen und/oder Bauelementen zum Verbinden der Baugruppen und/oder Bauelemente und dem Lotbehalter.
2. Lötvorrichtung nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, daß das Abdeckelement (4) für den die Geräte (2) und/oder Elemente aufnehmenden Bereich des Lotbehälters (1 ) im wesentlichen L-förmig ausgebildet ist und die den Bereich des Lotbehälters (1 ) abdeckende Schürze Öffnungen (29) aufweist, durch die die Geräte (2) und/oder Elemente hindurchtreten.
3. Lötvorrichtung nach Anspruch 1 oder 2 dadurch gekennzeichnet, daß der von der Schürze (4) unter einem Winkel (30), vorzugsweise unter einem nahezu rechten Winkel, verlaufende Teil als Seitenwand der Haube (28, 4) ausgebildet ist.
4. Lötvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3 dadurch gekennzeichnet, daß der Auslauftunnel (7) unter einem zu der Haube (28, 4) abfallenden Winkel (31 ) und der Einlauftunnel (18) unter einem zu der Haube (28, 4) aufsteigenden Winkel (32) so angeordnet ist, daß ein Hochpunkt über den Lotwellen (9) ensteht
5. Lötvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4 dadurch gekennzeichnet, daß die oberen Endkanten (33, 34)des Ein- und Auslauftunnels unterhalb des Lotbades angeordnet sind.
6. Lötvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5 dadurch gekennzeichnet, daß der Eingangstunnel (18) und/oder der Vortunnel (6) Heizmittel umfasst.
7. Lötvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 6 dadurch gekennzeichnet, daß die Verbindungsmittel als lösbare Schraub- oder Klemmverbindungen ausgebildet sind, die die Baugruppen und/oder Bauteile miteinander verbinden.
8. Lötvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 7 dadurch gekennzeichnet, daß in den Übergangsbereichen zwischen der Haube (28, 4) und dem Eingangs- (18) und dem Auslauftunnel (7) gegeneinander gerichtete Spaltdüsen (10, 11 ; 14,15) angeordnet sind, die mit der Versorgung für nicht oxidierendes Gas verbunden sind und einen Schutzgasvorhang vor dem Ein- und Auslaß bilden, wobei das Schutzgas des Schutzgasvorhanges zum Eingangs- und Auslauftunnel abströmt.
9. Lötvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 8 dadurch gekennzeichnet, daß an den die Einlaß- und Auslaßseite (21 , 22) verbindenden Seiten (45, 46) und/oder den diesen Seiten zugeordneten Bereichen der Haubenoberseite (47) jeweils ein Gasverteiier (19) oberhalb der Flachbaugruppen (12) angeordnet ist, der mit der Versorgung für nicht oxidierendes Gas verbunden ist und ein im wesentlichen in Richtung des Lotbehälters sich ausbreitendes Verdrängungsgaspolster erzeugt.
10. Lötvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 9 dadurch gekennzeichnet, daß unterhalb der Flachbaugruppe (12) ein die Lotwelle (9) umgebender Gasverteiler (13) mit mindestens einer zum Lotbad (25) gerichteten Austrittsöffnung angeordnet ist, der mit der Versorgung für nicht oxidierendes Gas verbunden ist und aus dem ein Verdängungsgaspolster austritt.
11.Lötvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 10 dadurch gekennzeichnet, daß im Auslauftunnel (7) eine Düse (16) angeordnet ist, die mit der Versorgung für nicht oxidierendes Gas verbunden ist und eine gerichtete vorgewärmte Gasströmung auf die Abrißkante der Lotwelle (9) erzeugt.
12. Lötvorrichtung nach Anspruch 11 dadurch gekennzeichnet,
5 daß in der Düse (16) Flächenheizungen angeordnet sind.
13. Lötvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 12 dadurch gekennzeichnet, daß im Auslauftunnel (7) eine Gasstrahldüse (17) angeordnet ist, die mit einem 10 Kaltgasgenerator verbunden ist und einen auf die Flachbaugruppen (12) gerichteten Kaltgasstrahl erzeugt.
14. Lötvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 13 dadurch gekennzeichnet, 15 daß mindestens die Spaltdüsen (10, 11 , 14, 15) und die Gasverteiler (19, 13) über Zuführleitungen mit der Versorgung für nicht oxidierendes Gas verbunden sind und in jeder Leitung mindestens ein ansteuerbares Auf/Zu-Ventil (35, 36, 37, 38) angeordnet ist.
20 15. Lötvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 14 dadurch gekennzeichnet, daß den Ventilen (35, 36, 37, 38) jeweils ein Einstellventil (39, 40, 41 , 42) vorgeschaltet ist.
25 16. Lötvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 15 dadurch gekennzeichnet, daß die Ventile über Steuerleitungen mit einer Steuerung (43) verbunden sind.
17. Lötvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 16 dadurch gekennzeichnet, daß mindestens zwei parallel geschaltete Meßzellen angeordnet sind, die den Restsauerstoffgehalt der Schutzgasatmosphare in Form eines Istwertes bestimmen, 5 daß der Istwert mit einem in der Steuerung oder einer separaten Auswerteeinheit abgelegten Sollwert verglichen wird und daß bei einer Differenz zwischen Ist- und Sollwert die Ventile (19, 13) der Gasverteiler geöffnet oder geschlossen werden.
10 18.Verfahren zum Löten von Flachbaugruppen unter einer Schutzgasatmosphare, die während ihres Transportes durch eine Ummantelung mit einer Lotwelle in Kontakt gebracht werden dadurch gekennzeichnet, daß vor dem Löten die Ummantelung (20) mit dem Schutzgas gespült und ein
15 Restsauerstoffgehalt < 10000 ppm, insbesondere < 1000 ppm eingestellt und während des Lötens ein Druck >1 bar in der Ummantelung (20) aufrechterhalten wird und das Schutzgas zu dem Eingangs- und Auslauftunnei abströmt.
19.Verfahren nach Anspruch 18
20 dadurch gekennzeichnet, daß in der Ummantelung (20) über einen unterhalb der Flachbaugruppe (12) angeordneten und die Lotwelle (9) umgebenden ersten Gasverteiler (13) ein auf das Lotbad (25) gerichtetes Verdrängungsgaspolster und über einen oberhalb der Flachbaugruppen (12) angeordneten zweiten Gasverteiler (19) ein sich in Richtung
25 des Lotbades (25) ausbreitendes Verdrängungsgaspolster erzeugt wird.
20,Verfahren nach Anspruch 18 oder 19 dadurch gekennzeichnet, daß das unterhalb der Flachbaugruppen (12) auf das Lotbad gerichtete Verdrängungsgaspolster thermisch umgelenkt wird.
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