DE4243385A1 - Method for soldering electric components to PCB - Google Patents
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Abstract
Description
Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zum Anlöten von elektrischen Bauelementen an eine Leiterplatte mittels eines auf die Lötstellen einwirkenden dampfförmigen Mediums, daß in einem Dampfgenerator aus einer Flüssigkeit gewonnen wird, deren Siedetemperatur über der Löttemperatur liegt, wobei das Medium über eine Zuleitung zur Leiterplatte geführt wird.The invention relates to a method for soldering electrical components to a circuit board by means of a on the solder joints acting vaporous medium that in a steam generator is obtained from a liquid, whose boiling temperature is above the soldering temperature, the Medium is fed to the circuit board via a feed line.
Ein derartiges Verfahren ist z. B. durch die JP 0415 8978 be kannt geworden. Danach werden Leiterplatten, an denen die Bauelemente z. B. mittels einer Lötpaste haften, in eine Heiz kammer gebracht, in der sie von einem Heizdampf beaufschlagt werden, der in einem separaten Dampfgenerator erzeugt wird. Bei doppelseitig bestückten Leiterplatten kann ein Abfallen der Bauelemente auf der Unterseite dadurch verhindert werden, daß diese an die Leiterplatte angeklebt werden. Dies stellt einen beträchtlichen Mehraufwand bei der Bestückung dar. Außerdem wird dadurch das spätere Entfernen von defekten Bau elementen z. B. mittels eines Vakuumgreifers erschwert.Such a method is e.g. B. be from JP 0415 8978 became known. Then circuit boards on which the Components z. B. stick by means of a solder paste, in a heater brought chamber in which it is acted upon by a heating steam generated in a separate steam generator. With double-sided printed circuit boards, falling off can occur the components on the underside are prevented that they are glued to the circuit board. This poses a considerable additional effort in the assembly. In addition, this will later remove defective construction elements z. B. difficult by means of a vacuum gripper.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, daß Ankleben der Bauelemente zu vermeiden.The invention has for its object that sticking the Avoid components.
Diese Aufgabe wird durch die Erfindung gemäß Anspruch 1 ge löst. Durch die Anordnung der Heizdüse auf einer Seite der Leiterplatte wird verhindert, daß auch deren Unterseite er hitzt wird. Daran bereits angelötete Bauelemente können sich daher nicht ablösen und brauchen somit nicht angeklebt zu werden. Die Heizdüse kann z. B. nach und nach auf sämtliche Teilbereiche der Leiterplatte gerichtet werden und so alle Bauelemente anlöten. Durch die Konzentration des Heizdampfes auf den Teilbereich und durch die Pumpe kann der Heizdampf mit erhöhter Dichte auf die Teilbereiche gerichtet werden, so daß sich die Heizdauer entsprechend verkürzt, eine gefährliche Aufheizung der Unterseite auf dem Wege der Wärme leitung wird dadurch sicher vermieden.This object is achieved by the invention according to claim 1 solves. By placing the heating nozzle on one side of the Printed circuit board is prevented that the underside of it is heated. Components already soldered to it can therefore do not peel off and therefore do not need to be glued on become. The heating nozzle can e.g. B. gradually on all Parts of the circuit board are directed and so all Solder components. By the concentration of the heating steam The heating steam can be applied to the partial area and through the pump be directed to the sub-areas with increased density, so that the heating time is shortened accordingly, one dangerous heating of the bottom by heat This reliably avoids cable.
Die Heizdüse kann aber auch so ausgebildet sein, daß sie le diglich auf die Lötstellen eines einzelnen Bauelementes ge richtet wird. Dadurch ist es möglich, z. B. im Reparaturfall ein einzelnes Bauelement anzulöten, ohne daß Lötanschlüsse benachbarter Bauelemente überhitzt werden.The heating nozzle can also be designed so that it le diglich on the solder joints of a single component is judged. This makes it possible, for. B. in the event of a repair to solder a single component without solder connections neighboring components are overheated.
Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind in den An sprüchen 2 bis 18 gekennzeichnet:Advantageous developments of the invention are in the An Proverbs 2 to 18 marked:
Durch die Weiterbildung nach Anspruch 3 wird die Leiterplatte in einem Zug ohne Unterbrechung gelötet, wobei die Vorschub geschwindigkeit so bemessen ist, daß die Löttemperatur an den Lötstellen sicher erreicht wird, und daß unmittelbar danach bereits die Abkühlphase beginnt.Through the development according to claim 3, the circuit board soldered in one go without interruption, taking the feed speed is such that the soldering temperature to the Soldering points are safely reached, and that immediately afterwards the cooling phase begins.
Durch die Weiterbildung nach Anspruch 4 ist es möglich, ein zelne Bauelemente im Zuge einer Reparatur neu einzulöten.Through the training according to claim 4, it is possible Solder individual components in the course of a repair.
Die Weiterbildung nach Anspruch 5 ermöglicht es, das Heizme dium unmittelbar neben der Heizdüse abzusaugen, wodurch der erhitzte Bereich scharf begrenzt werden kann. Dabei kann die Absaugpumpe zugleich die Druckpumpe für den Vorlauf sein. Es ist aber auch möglich, die Absaugwirkung besonders dadurch zu erhöhen, daß eine Absaugpumpe von erhöhter Förderleistung verwendet wird, und daß der Heizdampf in der Rückleitung kon densiert und so von der beigemischten Luft getrennt wird.The development according to claim 5 enables the Heizme vacuum right next to the heating nozzle, whereby the heated area can be sharply delimited. The Suction pump can also be the pressure pump for the flow. It but it is also possible to increase the suction effect increase that a suction pump of increased output is used, and that the heating steam in the return line kon is densified and thus separated from the admixed air.
Durch die Weiterbildung nach Anspruch 6 wird die erforderli che Vorschubbewegung für das Löten mit der geeigneten Ge schwindigkeit mittels einer Einrichtung erzeugt, durch die die Baugruppe der Heizdüse zugeführt und von dieser weg transportiert werden kann. Through the training according to claim 6, the required che feed movement for soldering with the appropriate Ge speed generated by a device through which the assembly of the heating nozzle fed and away from this can be transported.
Durch die Weiterbildung nach Anspruch 7 wird erreicht, daß im Bereich der Absaughaube ein tunnelartiger Kanal entsteht, durch den die Leiterplatte hindurch bewegt wird. Dieser ver engte Querschnitt verringert die Durchmischung des Mediums und der umgebenden Luft.By training according to claim 7 it is achieved that in A tunnel-like channel is created in the area of the exhaust hood, through which the circuit board is moved. This ver narrow cross-section reduces the mixing of the medium and the surrounding air.
Durch die Weiterbildung nach Anspruch 8 wird ein Austreten von Teilen des Mediums in die umgebende Atmosphäre nahezu vollständig verhindert. Die Aufnahmekammer ist vorteilhaft so ausgebildet, daß sie während des Lötvorgangs die Leiterplatte vollständig aufnimmt, so daß die Schleusen eng geschlossen sein können.The further development according to claim 8 results in an exit of parts of the medium into the surrounding atmosphere almost completely prevented. The receiving chamber is advantageous in this way trained that the circuit board during the soldering process completely picks up so that the locks are tightly closed could be.
Durch die Weiterbildung nach Anspruch 9 wird die Durchmi schung des Mediums mit der Luft noch weiter verringert.Through the training according to claim 9, the diameter medium in the air is reduced even further.
Durch die Weiterbildung nach Anspruch 10 wird beim Anlöten einzelner Bauelemente eine sichere Trennung zu den Anschlüs sen benachbarter Bauelemente erreicht, so daß sich deren Löt anschlüsse nicht lösen können. Durch die zeitliche Begrenzung des Heizvorgangs wird eine Durchwärmung der beaufschlagten Teile vermieden, so daß sich auch der Abkühlvorgang erheblich beschleunigt. Dadurch kann das Formstück nach dem Abschalten der Heizung auf der Leiterplatte bis zum Erstarren des Lötma terials aufgesetzt bleiben. Dadurch wird ein Verschieben des Bauelements vor dem Erstarren des Lötmaterials durch ansto ßende Teile des abzuhebenden Formstücks vermieden.The training according to claim 10 is when soldering individual components ensure a safe separation from the connections sen of adjacent components, so that their soldering cannot disconnect connections. Due to the time limit the heating process is a warming of the acted upon Parts avoided, so that the cooling process significantly accelerates. This allows the fitting to be turned off heating on the circuit board until the soldering solidifies stay put on the terials. This will move the Component before solidification of the soldering material by an impact Avoid eating parts of the fitting to be lifted.
Durch die Weiterbildungen nach den Ansprüchen 11 und 12 kann der Heizvorgang optimal auf die einzelnen Bauelementetypen eingestellt werden.Through the developments according to claims 11 and 12 the heating process optimally to the individual component types can be set.
Durch die Weiterbildung nach Anspruch 13 werden die Leckver luste des Mediums gering gehalten. Durch den Unterdruck saugt sich das Formstück fest gegen die Leiterplatte, was die Be dienung erleichtert. Through the training according to claim 13, the Leckver loss of the medium kept low. Sucks through the vacuum the fitting firmly against the circuit board, which the Be service facilitated.
Durch die Weiterbildung nach Anspruch 14 können die Außen wände mit ihren Rändern sehr dünn gehalten werden, so daß sie auch zwischen den Lötanschlüssen eng benachbarter Bauelemente auf die Leiterplatte aufgesetzt werden können. Dabei wird durch den geringen Überdruck vermieden, daß das Medium mit Luft vermischt wird.Through the development according to claim 14, the outside walls are kept very thin with their edges so that they also between the solder connections of closely adjacent components can be placed on the circuit board. Doing so avoided by the slight overpressure that the medium with Air is mixed.
Durch die Weiterbildung nach Anspruch 15 ist die Saugseite der Pumpe dem Dampferzeuger zugewandt, so daß in diesem der erforderliche Unterdruck für die Rückleitung erzeugt werden kann.Through the development according to claim 15, the suction side the pump facing the steam generator, so that in this required negative pressure for the return line are generated can.
Durch die Weiterbildung nach Anspruch 16 wird die Bedienbar keit des beweglichen Formstückes verbessert. Dabei erlauben Schnellwechselkupplungen in den Leitungen die Verwendung un terschiedlicher Formstücke für unterschiedliche Bauelemente.The further development according to claim 16 makes it operable speed of the movable fitting is improved. Allow Quick-change couplings in the lines the use and Different fittings for different components.
Durch die Weiterbildung nach Anspruch 17 wird das Auswechseln des Formstücks noch weiter erleichtert.By the training according to claim 17, the replacement the fitting is even easier.
Durch die Weiterbildung nach Anspruch 18 können verschiedene Formstücke ohne Wechselvorgang bereit gehalten werden. Durch in den Leitungen vorgesehene Betätigungsventile können die nicht benötigten Leitungen geschlossen bleiben.Through the training according to claim 18 different Fittings are kept ready without changing. By Actuating valves provided in the lines can lines that are not required remain closed.
Im folgenden wird die Erfindung anhand eines in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispieles näher erläutert.In the following the invention based on one in the drawing illustrated embodiment explained in more detail.
Fig. 1 zeigt schematisiert eine Vorrichtung zum Anlöten ein zelner elektrischer Bauelemente einer Leiterplatte, Fig. 1 shows schematically an apparatus for soldering an of individual electrical components of a circuit board,
Fig. 2 einen vergrößerten Ausschnitt aus der Vorrichtung nach Fig. 1, Fig. 2 shows an enlarged detail of the device according to Fig. 1,
Fig. 3 schematisiert eine andere Vorrichtung zum Anlöten al ler Bauelemente einer Leiterplatte. Fig. 3 schematically shows another device for soldering al ler components of a circuit board.
Nach den Fig. 1 und 2 ist eine elektrische Leiterplatte 1 mit Bauelementen 2 bestückt und auf einem Arbeitstisch 3 auf gelegt. Unter diesem befindet sich ein Dampferzeuger 4, an den eine Zuleitung 5 und eine Rückleitung 6 angeschlossen sind, die mit einer Pumpe 7 versehen ist. Die Rückleitung 6 endet in einer mit einem wärmeisolierten Handgriff versehenen Absaughaube 8, die als glockenartiges Formstück 11 ausge bildet ist, das auf die Leiterplatte 1 aufgesetzt ist und eines der Bauelemente 2 umschließt.According to FIGS. 1 and 2, an electrical circuit board 1 is fitted with components 2 and placed on a work table 3. Below this is a steam generator 4 , to which a feed line 5 and a return line 6 are connected, which is provided with a pump 7 . The return line 6 ends in a provided with a heat-insulated suction hood 8 , which is formed as a bell-shaped fitting 11 , which is placed on the circuit board 1 and encloses one of the components 2 .
Die Zuleitung 5 mündet in eine innere Heizdüse 9, die mit einer inneren Schirmwand 12 die Oberfläche des Bauelementgehäu ses überdeckt und die eine umlaufende schürzenartige Seiten wand 16 aufweist, die mit geringem Abstand zum Gehäuse des Bauelementes 2 angeordnet ist. Dieses weist seitlich heraus ragende drahtförmige Lötanschlüsse 13 auf, die an den Löt stellen 14 mit der Leiterplatte 1 verlötet sind. Zwischen der Seitenwand 16 und dem Bauelement 2 ist ein düsenartiger Spalt 19 gebildet, der auf die Lötstellen 14 für die Lötanschlüsse 13 gerichtet ist.The feed line 5 opens into an inner heating nozzle 9 which covers the surface of the component housing with an inner screen wall 12 and which has a circumferential skirt-like side wall 16 which is arranged at a short distance from the housing of the component 2 . This has laterally protruding wire-shaped solder connections 13 , which are at the solder 14 with the circuit board 1 are soldered. Between the side wall 16 and the component 2 , a nozzle-like gap 19 is formed, which is directed towards the solder joints 14 for the solder connections 13 .
Eine Außenwand 15 der Absaughaube 8 umschließt mit Abstand die Heizdüse 9 und das gesamte Bauelement 2 mit seinen Lötan schlüssen 13 und ist mit geringem Seitenabstand zu diesen auf die Leiterplatte 1 aufgesetzt.An outer wall 15 of the suction hood 8 encloses the heating nozzle 9 and the entire component 2 with its solder connections 13 at a distance and is placed on the circuit board 1 with a small lateral distance to them.
In dem regelbar beheizten Dampferzeuger 4 wird eine Flüssig keit 20 verdampft, deren Siedetemperatur z. B. um ungefähr 25° C über der Schmelztemperatur des verwendeten Lots liegt. Das so gebildete dampfförmige Medium 21 wird durch die einge schaltete Pumpe 7 in der Richtung der verschiedenen Pfeile durch die Apparatur transportiert, wobei die Pumpe 7 durch einen fußbetätigten Bedienschalter 22 schaltbar ist. Die Zu leitung 5 und die Rückleitung 6 sind flexibel ausgebildet, so daß das Formstück 11 über das anzulötende Bauelement 3 bewegt und auf die Leiterplatte 1 abgesenkt werden kann. Sodann wird die Pumpe 7 eingeschaltet, wodurch sich in der Rückleitung 6 gegenüber der Zuleitung 5 ein Unterdruck bildet.In the controllably heated steam generator 4 , a liquid speed 20 is evaporated, the boiling point of which, for. B. is about 25 ° C above the melting temperature of the solder used. The vaporous medium 21 thus formed is transported by the switched-on pump 7 in the direction of the various arrows through the apparatus, the pump 7 being switchable by a foot-operated operating switch 22 . The line 5 and the return line 6 are flexible, so that the shaped piece 11 is moved over the component 3 to be soldered and can be lowered onto the circuit board 1 . The pump 7 is then switched on, as a result of which a negative pressure is formed in the return line 6 with respect to the supply line 5 .
Auf Grund dieses Druckgefälles strömt das Medium 21 in die Heizdüse 9 wobei ein Staudruck entsteht, der das Bauelement 2 mit den Lötanschlüssen 13 beim Anlöten sicher gegen die Lei terplatte drückt. Von den Lötstellen 14 wird das Medium 21 in den Zwischenraum zwischen der Schirmwand 12 und der Außenwand 15 geführt und wird durch die Rückleitung 6 zum Dampferzeuger 4 zurückgepumpt.Due to this pressure gradient, the medium 21 flows into the heating nozzle 9, creating a dynamic pressure which presses the component 2 with the solder connections 13 when soldering against the Lei terplatte. The medium 21 is guided from the soldering points 14 into the space between the screen wall 12 and the outer wall 15 and is pumped back through the return line 6 to the steam generator 4 .
Nach Fig. 3 wird die Leiterplatte 1 mit den Bauelementen 2 auf einer linearen Fördereinrichtung 17 durch eine Aufnahme kammer 18 transportiert. Diese weist Schleusen 23 auf, die beim Durchtritt der Leiterplatte 1 geöffnet werden können. Die Aufnahmekammer 18 ist ungefähr doppelt so lang wie die Leiterplatte 1. In der Mitte der Aufnahmekammer 18 ist eine Heizdüse 24 angeordnet, deren Unterseite knapp über dem höch sten Bauelement 2 der Leiterplatte 1 endet. Die Heizdüse 24 erstreckt sich über die volle Breite der Leiterplatte 1. Sie ist von einer Absaughaube 25 umgeben, die an die Rückleitung 6 angeschlossen ist. Diese ist mit der Pumpe 7 versehen, von der aus die Rückleitung 6 im Dampferzeuger 4 mündet. Die Heizdüse 24 ist über die Zuleitung 5 mit dem Dampferzeuger 4 verbunden.According to FIG. 3, the circuit board 1 is transported with the components 2 on a linear conveyor 17 through a receiving chamber 18. This has locks 23 which can be opened when the circuit board 1 passes through. The receiving chamber 18 is approximately twice as long as the circuit board 1 . In the middle of the receiving chamber 18 , a heating nozzle 24 is arranged, the underside of which ends just above the highest component 2 of the circuit board 1 . The heating nozzle 24 extends over the full width of the circuit board 1 . It is surrounded by a suction hood 25 which is connected to the return line 6 . This is provided with the pump 7 , from which the return line 6 opens into the steam generator 4 . The heating nozzle 24 is connected to the steam generator 4 via the feed line 5 .
Die Absaughaube 25 weist in der Vorschubrichtung ragende seitlich abstehende Fangwände 26 auf, die mit geringem Abstand über den Bauelementen 2 angeordnet sind und zusammen mit der linearen Fördereinrichtung 17 einen tunnelartigen Kanal bilden, durch den die Leiterplatte 1 hindurchgeschoben wird. Durch die Pumpe 7 wird im Dampferzeuger 4 ein Druck er zeugt, der das Medium 21 zur Heizdüse transportiert, aus der es gegen die Leiterplatte 1 gerichtet ist und die Lötan schlüsse der daran haftenden Bauelemente 2 mit der Leiter platte 1 verlötet. Durch die Absaugwirkung der die Heizdüse 24 umschließenden Absaughaube 25 wird das ausgeströmte Medium 21 in unmittelbarer Nähe der Heizzone wieder eingefangen und zum Dampferzeuger 4 zurückgeführt. Die Fangwände 26 behindern dabei den Austausch zwischen dem Medium 21 und der umgebenden Luft.The suction hood 25 has laterally projecting catch walls 26 which are arranged at a short distance above the components 2 and together with the linear conveyor 17 form a tunnel-like channel through which the printed circuit board 1 is pushed. By the pump 7, a pressure in the steam generator 4 it testifies that transports the medium 21 to the heating nozzle from which it is directed against the circuit board 1 and the Lötan connections of the components 2 adhered thereto with the circuit board 1 are soldered. Due to the suction effect of the suction hood 25 surrounding the heating nozzle 24, the outflowing medium 21 is caught again in the immediate vicinity of the heating zone and returned to the steam generator 4 . The catch walls 26 hinder the exchange between the medium 21 and the surrounding air.
Die Leiterplatte 1 wird dabei unter der Heizdüse 24 mit einer Geschwindigkeit vorbeigeschoben, die das an den Lötstellen angebrachte Lötmaterial schmelzen und unmittelbar darauf erstarren lassen, wobei eine Durchwärmung der Leiterplatte 1 sicher vermieden wird. Dabei verläßt der Lötbereich der Leiterplatte 1 die Heizdüse 24, bevor die Leiterplatte 1 die Schleuse 23 erreicht, durch die sie die Aufnahmekammer 18 verläßt.The circuit board 1 is pushed beneath the heating nozzle 24 at a speed which melts the soldering material attached to the soldering points and allows it to solidify immediately, heating of the circuit board 1 being reliably avoided. The soldering area of the circuit board 1 leaves the heating nozzle 24 before the circuit board 1 reaches the lock 23 through which it leaves the receiving chamber 18 .
Claims (18)
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Legal Events
Date | Code | Title | Description |
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8127 | New person/name/address of the applicant |
Owner name: ZINN, WINFRIED, 75053 GONDELSHEIM, DE |
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8110 | Request for examination paragraph 44 | ||
8131 | Rejection |