DE1515672C - Verfahren und Vorrichtung zum Löten einer gedruckten Schaltung - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zum Löten einer gedruckten Schaltung, wonach ein in einem Lösungsmittel gelöstes Flußmittel auf die Schaltung aufgebracht, das Lösungmittel durch Erhitzung der Schaltung verdampft und dann geschmolzenes Lötmittel auf die Schaltung aufgebracht wird.

Zur Reinigung einer mit einem Lötmittel zu überziehenden Metalloberfläche ist es allgemein bekannt, die betreffende Metalloberfläche vor der Lötmittelaufbringung zu reinigen. Zu diesem Zweck wird auf die jeweilige Metalloberfläche vor dem Aufbringen eines Lötmittels ein Flußmittel aufgebracht. Hierfür gibt es zwei Arten von Flußmitteln. Bei der einen Art von Flußmitteln wird ein Harz-Flußmittel verwendet, bei dem als Träger bzw. Trägerflüssigkeit z. B. ein Alkohol dient. Zu der anderen Gruppe von Flußmitteln gehören Salze oder organische Säuren, die in Wasser gelöst sind. Bei all diesen Flußmitteln ist das Lösungsmittel jeweils lediglich ein Träger, mit dessen Hilfe das eigentliche Flußmittel auf die jeweils zu reinigende Oberfläche aufgebracht wird. Das betreffende Lösungsmittel wird dabei durch die beim Lötvorgang auftretende Hitze verdampft. Die sich dabei entwickelnden Dämpfe können in unerwünschter Weise in das auf die jeweilige Oberfläche aufge-. brachte Lötmittel eingeschlossen werden. Dadurch können Fehler bei der jeweiligen Lötverbindung auftreten.

Zur Vermeidung der vorstehend aufgezeigten Schwierigkeiten ist es bereits bekannt (»Elektronik«, 1953, Heft 5, S. 149 bis 152), zwischen einer auf gedruckte Schaltungsplatten ein Flußmittel abgebenden Anlage und einer Lötanlage eine Vorheizanlage vorzusehen. Diese Vorheizanlage dient dabei in erster Linie dazu, den Träger für das Flußmittel zu' verdampfen. In zweiter Linie wird durch die betreffende Vorheizanlage die jeweilige gedruckte Schaltungsplatte vorerwärmt, wodurch der thermische Schock ausgeschaltet wird, der sich ergibt, wenn eine nicht vorerwärmte gedruckte Schaltungsplatte in eine Lötanlage direkt eingeführt wird. Schließlich wirkt sich die betreffende Vorheizanlage noch auf die Aktivität des verwendeten Harz-Flußmittels aus. Von Nachteil bei dieser bekannten Art der Behandlung von gedruckten Schaltungsplatten ist jedoch, daß trotz eines relativ hohen Energieaufwandes in der Vorheizanlage die oben aufgezeigten Schwierigkeiten nicht in einem "*■ an sich erwünschten Umfange vermieden werden können. Vielmehr werden auch hierbei noch Lösungsmitteldämpfe in das eigentliche, die jeweilige gedruckte Schaltungsplatte überziehende Lötmittel eingeschlossen.

Im Zusammenhang mit einer Anlage der vorstehend betrachteten Art durchgeführte Versuche dahingehend, die jeweilige gedruckte Schaltungsplatte mehrmals durch eine Vorheizanlage hindurchzuleiten, haben zwar dazu geführt, daß Lösungsmitteldampfeinschlüsse in dem jeweiligen Lötmittel weitgehend vermieden werden können, jedoch haftet einer solchen Betriebsweise der wesentliche Nachteil an, daß relativ viel Zeit erforderlich ist, um die einzelnen gedruckten Schaltungsplatten vorzuwärmen.

Es ist zwar auch schon eine Flowsolder-Maschine bekannt (»Technische Rundschau«, 1961, S. 33), mit deren Hilfe jedoch auch nicht erreicht werden kann, daß Dämpfe eines zusammen mit einem Flußmittel auf eine gedruckte Schaltungsmittel aufgebrachten Lösungsmittels nicht in einem auf die betreffende gedruckte Schaltungsplatte schließlich aufgebrachten Lötmittels eingeschlossen werden.

Der Erfindung liegt demgemäß die Aufgabe zugrunde, einen Weg zu zeigen, wie auf relativ einfache und wirksame Weise von einer zu lötenden gedruckten Schaltung bzw. Schaltungsplatte vor der Ausführung eines Lötvorgangs ein zuvor auf diese gedruckte Schaltung bzw. Schaltungsplatte zusammen mit einem Flußmittel aufgebrachtes Lösungsmittel abgeführt werden.kann, ohne daß beim Löten der betreffenden gedruckten Schaltung bzw. Schaltungsplatte Dämpfe des Lösungsmittels in dem benutzten Lötmittel eingescnlossen werden.

Gelöst wird die vorstehend aufgezeigte Aufgabe bei einem Verfahren der eingangs genannten Art erfindungsgemäß dadurch, daß die Verdampfung des Lösungsmittels und die Vorerwärmung der Schaltung durch gleichzeitige Anwendung von Strahlungs- und Konvektionswärme erfolgen. Die Erfindung bringt gegenüber den betrachteten bekannten Anordnungen den Vorteil mit sich, daß das jeweilige Lösungsmittel vor dem Löten der jeweiligen gedruckten Schaltungsplatte praktisch vollständig von dieser abgeführt werden kann, da die auf Grund der Erwärmung der jeweiligen gedruckten Schaltungsplatte zunächst auftretenden und zu Blasen führende Dämpfe durch die Konvektionswärme abgeführt werden und da auf die'se Weise der Weg für die zusätzliche Wärmestrahlung freigegeben ist. Dadurch wird also auf relativ einfache Weise eine für die Wirkung der Wärmestrahlung sonst vorhandene Sperre beseitigt. Außerdem kann hier auf relativ einfache Weise die Erwärmung der jeweiligen gedruckten Schaltung zur Herabsetzung bzw. Vermeidung des sonst bei Einführung einer gedruckten Schaltung in eine Lötanlage auftretenden Wärmeschocks ausgenutzt werden.

Gemäß einer zweckmäßigen Weiterbildung der Erfindung wird bei Anwendung der Konvektionswärme mit heißer, trockener Druckluft gearbeitet, so daß dampfförmiges Lösungsmittel weggeblasen wird. Diese Maßnahme bringt den Vorteil mit sich, daß die jeweiligen Lösungsmitteldämpfe auf besonders einfache Weise von der jeweiligen gedruckten Schaltung abgeführt werden können.

Gemäß einer weiteren zweckmäßigen Ausgestaltung der Erfindung wird im Anschluß an die Erwärmung durch Strahlung und Konvektion die gedruckte Schaltung einer stärkeren Strahlungswärme ausgesetzt. Durch diese Maßnahme lassen sich auf relativ einfache Weise die Vorbedingungen für den eigenlichen auszuführenden Lötvorgang der mit dem Flußmittel behandelten gedruckten Schaltung noch verbessern.

Gemäß einer weiteren zweckmäßigen Ausgestaltung der Erfindung, bei der die Schaltung nacheinander auf einer Führung über die Flußmittelanlage, die Erwärmungsanlage und die Lötanlage bewegt wird, wird mit einer leicht ansteigenden und einer leicht fallenden Führung gearbeitet, um die gedruckte Schaltung in an sich bekannte Flußmittel- und Lötmittelwellen einzutauchen und wieder anzuheben. Diese Maßnahme bringt den Vorteil mit sich, daß auf relativ einfache Weise bereits vorhandene Anlagen hier mit ausgenutzt werden können.

Zur Durchführung des Verfahrens gemäß der Erfindung ist es zweckmäßig, eine Vorrichtung mit einer Flußmittelanlage, einer Heizanlage und einer Lötanlage zu verwenden, die dadurch gekennzeichnet ist, daß die Heizanlage aus einer mit Konvektionsheizung

kombinierten Strahlungsheizung besteht. Hierdurch ergibt sich der Vorteil, daß mit einer relativ einfachen Heizanlage praktisch ohne irgendwelche zusätzlichen Einrichtungen ausgekommen werden kann, um auf wirksame Weise ein mit einem Flußmittel auf eine gedruckte Schaltung aufgebrachtes Lösungsmittel vor der Ausführung eines Lötvorgangs bei dieser gedruckten Schaltung abführen zu können.

Gemäß einer zweckmäßigen Ausgestaltung der

lagen erstrecken, die selektiv und unabhängig voneinander einstellbaren Mittel aus einzeln betätigbaren Höheneinstelleinrichtungen bestehen, die an den Enden und den Verbindungsstellen der Schienenabschnitte angeordnet sind, wobei die Schienenabschnitte eingestellt werden können, um die Eintauchtiefe der gedruckten Schaltung in jede der Wellen zu steuern und die Eintritts- und Austrittswinkel der gedruckten Schaltung in bezug auf die

vorstehend angegebenen Vorrichtung zur Durchfüh- io Wellen zu regeln. Hierdurch wird der Vorteil einer rung des Verfahrens gemäß der Erfindung ist eine besonders kompakten Aufbauweise erzielt, vorzugsweise waagerechte Strahlungsheizplatte für An Hand von Zeichnungen wird die Erfindung

Schwarz-Infrarot-Strahlung mit mehreren über die nachstehend an Ausführungsbeispielen erläutert, betreffende Platte verteilten Längsschlitzen vorgese- Fig. 1 zeigt in einer Teildraufsicht eine Ausfüh-

hen, durch die heiße, trockene Luft nach oben strömt. 15 rungsform der Vorrichtung gemäß der Erfindung; Hierdurch ergibt sich der Vorteil eines besonders Fig. 2 zeigt eine Teilansicht im Aufriß der in

geringen konstruktiven Aufwands.

Gemäß einer weiteren zweckmäßigen Ausgestaltung der Erfindung schließt sich an die eine erste Stufe bildende kombinierte Strahlungs- und Konvektionsheizung als zweite Stufe eine reine Strahlungsheizung an. Hierdurch wird mit relativ geringem konstruktiven Aufwand die Vorerwärmung der jeweiligen gedruckten Schaltung für die vorzunehmende Lötung noch verbessert. *

Zur Erzielung einer besonders wirksamen Vorerwärmung der jeweiligen gedruckten Schaltung vor Ausführung eines Lötvorgangs ist es besonders vorteilhaft, wenn man gemäß weiterer Ausgestaltung der

Erfindung die Strahlungs- oder Infrarotheizung der 30 Fig. 1 und 2 dargestellten Vorrichtung, der die Einzweiten Stufe intensiver wählt als die der ersten Stufe. richtungen zur Einstellung der Eintritts- und Aus-Gemäß einer weiteren zweckmäßigen Ausgestal- trittswinkel und der Höhe der gedruckten Schaltung tung der Erfindung sind sowohl in der Flußmittel- in bezug auf die Flußmittel- und Lötwellen zeigt; anlage als auch in der Lötanlage selektiv und einzeln Fig. 9 und 10 sind Schnittansichten entlang der

zu betätigende Mittel zum Einstellen der Eintauch- 35 entsprechenden numerierten Linien in Fig. 8. tiefe der gedruckten Schaltung in bezug auf die Welle Ein verhältnismäßig langer Apparat 15 zum Be-

der entsprechenden Anlage vorgesehen. Hierdurch handeln mit Flußmittel und Löten von gedruckten i i i i kki Af

F i g. 1 dargestellten Vorrichtung;

Fig. 3 zeigt einen Aufriß des linken Endes der Vorrichtung gemäß Fig. 1 und 2;

Fig. 4 zeigt einen Teilaufriß und eine schematische Darstellung der Einstellung von Laufschienenabschnitten, um mehrere Eintritts- und Austrittswinkel zu verstellen.

Fi g. 5 ist eine Draufsicht entsprechend der Fi g. 4;

F i g. 6 und 7 sind etwa schematische Darstellungen der Seitenansichten, die den Durchgang einer gedruckten Schaltung durch eine Flußmittel- oder Lötwelle zeigen;

Fig. 8 ist ein Teilquerschnitt durch die in den

p g

lassen sich mit relativ geringem konstruktiven Aufwand jeweils optimale Arbeitsverhältnisse bezüglich des Aufbringens eines Flußmittels und eines Lötmittels auf die jeweilige gedruckte Schaltung erzielen.

Einer weiteren zweckmäßigen Ausgestaltung der Erfindung zufolge sind selektiv und unabhängig voneinander betätigbare Mittel zum Einstellen kleiner

Schaltungen weist ein längliches Gehäuse 16 auf. Dieses Gehäuse 16 enthält eine an sich bekannte mit 17 bezeichnete Flußmittelumlaufeinrichtung, um eine stehende Flußmittelwelle 20 zu erzeugen. Ferner ist eine an sich bekannte Lötmittelheiz- und -umlaufeinrichtung 18 vorgesehen, zur Erzeugung einer stehenden Lötmittelwelle 25. Die Vorrichtung zur Bildung

l bh i

g g

Vertikalwinkel des Eintritts und Austritts der ge- 45 der stehenden Flußmittelwelle 20 besteht aus einer druckten Schaltungen in bzw. von den Wellen der verhältnismäßig engen und länglichen Düse 21, die

"" sich seitlich von der Bewegungsbahn der gedruckten Schaltung 30 erstreckt.

g
Die Lötmittelanheiz- und Umlaufeinrichtungen

Flußmittel- bzw. der Lötanlage vorgesehen. Hierdurch ergibt sich der Vorteil, daß in der Flußmittelanlage und der Lötmittelanlage bzw. Lötanlage die
jeweiligen Arbeitsverhältnisse hinsichtlich des Auf- 50 sind mit einer verhältnismäßig engen und länglichen, bringens eines Flußmittels bzw. Lötmittels auf die nach oben gerichteten Düse 26 versehen, die sich jeweilige gedruckte Schaltung auf besonders einfache ebenfalls quer zu der Bewegungsbahn der gedruckten Weise eingestellt werden können. Schaltung 30 erstreckt. Außerdem weist das Gehäuse Gemäß einer noch weiteren zweckmäßigen Aus- 16 erfindungsgemäß noch Luftanheiz- und Umlaufgestaltung der Erfindung ist eine Vorrichtung ge- 55 vorrichtungen sowie verschiedene Steuer- und Konschaffen, die dadurch gekenzeichnet ist, daß die Ein- trolleinrichtungen auf.

zelanlagen in einem langen Gehäuse untergebracht Von links nach rechts betrachtet ist, wie aus den sind, das eine im wesentlichen horizontale Oberfläche F i g. 1 und 2 ersichtlich, das Gehäuse 15 in drei Abaufweist und die Wellen sich quer zu der oberen schnitte geteilt. Der erste Abschnitt A ist eine Fluß-Fläche des Gehäuses erstrecken, die Fördermittel aus 60 mittelabteilung, der zweite, zwischenliegende Abeinem Paar seitlich im Abstand angeordneter Schie- schnitt B ist die Vorheizzone und der dritte Abnen bestehen, die sich längs oberhalb "der oberen schnitt C ist die Lötabteilung. Das Gehäuse 16 ist mit Fläche des Gehäuses erstrecken, ein Träger entlang einem vorderen Bedienungspult 11 versehen, an dem der Schienen bewegbar und zur Aufnahme der ge- alle Steuerungsknöpfe und -schalter zusammen mit druckten Schaltung vorgesehen ist, und durch An- 65 den elektrischen Signal- und Anzeigelampen angetriebsmittel betätigt wird, die Schienen in in Längs- bracht sind. Das Gehäuse weist ferner auch eine richtung aufeinanderfolgender Abschnitte aufgeteilt Rückplatte als Anzeigetafel 12 auf, die sich über die sind, die sich jeweils durch die entsprechenden An- Oberfläche 13 erstreckt. Von der Tafel 12 wird eine

Plane oder Schutzkappe 14 aus durchscheinendem Material getragen Diese gestattet dem Bedienungspersonal, die verschiedenen Vorgänge zu beobachten, während gleichzeitig das Aufsteigen von Abgasen u. dgl. von den Arbeitsvorgängen verhindert wird, das die Bedienungsperson stören würde. In der Rückplatte 12 unterhalb der Schutzkappe 14 sind Auspuffvorachtungen, beispielsweise Entlüfter 19, vorgesehen, um die Abgase u. dgl. abzuziehen.

Das Mittel zum Führen und Stützen der gedruckten Schaltung 30 während des Durchganges durch den Apparat besteht aus einem Paar Lauf- oder Führungsschienen 31, die in geringem Abstand über der oberen Fläche 14 des Gehäuses oder Kastens 16 an-

En Kettenzahnrad 43 ist fest an jeder Welle zwischen den Armen der zugehörigen Bügel 42 angeordnet, so daß der Bügel 42 einer axialen Verschiebung des Kettenzahnrades 43 entgegenwirkt. Um jedes Kettenzahnrad 43 ist eine endlose Kette 44 geführt, wie weiter unten näher beschrieben ist.

Die freien Enden der vorderen und hinteren Schienenabschnitte und die Verbindungsstellen der aufeinanderfolgenden Schienenabschnitte werden auf

ίο vertikal einstellbaren Pfosten oder Wellen 45 getragen. Jede Welle 45 weist an ihrem oberen Ende einen Lagerabschnitt 46 auf, der axial durch einen Lagerkragen 47 beweglich ist. Letzterer ist an der oberen Fläche des Gliedes 13 des Rahmens 16 befestigt. Das

geordnet sind. Die Schienen 31 können einen ent- 15 untere Ende einer jeden Welle 45 ist mit einem Gesprechenden Querschnitt aufweisen, beispielsweise windeteil 48 verseilen, das in eine feste, an einem winkelförmig

U-förmig oder winkelförmig sein, und erstrecken sich parallel im Abstand voneinander durch die gesamte Länge des Gehäuses. Unmittelbar angrenzend an die rückwärtige Schiene 31 liegt ein sich nach vorne öffnender Kanal 32, der als Führungseinfassung für eine endlose Kette 33 dient, die ihrerseits über Kettenzahnräder 34 an jedem Ende des Gehäuses 15 geführt wird. In gleichmäßigen Abständen der Kettenlänge 33 sind Stoß- und Schiebeeinrichtungen od. dgl. 36 angeordnet, die in die Träger 35 der gedruckten Schaltung eingreifen können, die entlang der Schienen 31 gleiten. Während in der Zeichnung lediglich eine einzige Kette gezeigt ist, kann auch ein Paar

Befestigungsarm 51 am Querstück 23 des Rahmens angebrachte Mutter 50 eingeschraubt ist. Direkt über dem Gewindeteil 58 erstreckt sich jede Welle 45 durch Öffnungen in einem U-Arm 52, der am Querglied 23 montiert ist. An jeder Welle 45, zwischen dem unteren und dem oberen Arm des Bügels 52, ist ein Kettenzahnrad 53 angeordnet und mittels einer ■( Taste 54 drehbar mit der zugehörigen Welle 45, und axial zu dieser verschiebbar.

Auf diese Weise kann jede Welle 45 axial in bezug auf ihr zugehöriges Kettenzahnrad 53 bewegt werden, während sie gezwungen ist, mit dieser zu rotieren. Jedes Kettenzahnrad 53 steht im Eingriff mit beiden

einem Befestigungsarm 56 angebracht, der seinerseits am Glied 23 befestigt ist, wie am besten aus Fig. 10 zu sehen ist.

Es ist leicht einzusehen, daß die beschriebene An-

von Ketten verwendet werden, wobei die zweite Kette 30 Läufen der Kette 44, so daß die Wellen synchron mit sich durch eine Kanalführung erstreckt, die an die der Drehung der Winkeleinstellung der Welle 41, die Vorderschiene 31 angrenzt. In diesem Fall werden mit dem Knopf 40 bewirkt wird, rotiert. Ein Ausdie beiden Ketten synchron zueinander betätigt und gleichszahnrad 55 wird zwischen den beiden Wellen die Stoß- oder Schiebeeinrichtungen sind paarweise 45 von jeder Kette 44 berührt und von dieser betäangeordnet und quer zum Gehäuse 16 und den Schie- 35 tigt. Das Ausgleichszahnrad 55 ist verstellbar in nen 31 ausgerichtet.

Obwohl in den Zeichnungen nicht dargestellt, ist
ein zweiter Kettenförderer an der oberen Fläche des
Gehäuses 15 vorgesehen, um die Träger 35 mit den
gelöteten gedruckten Schaltungen 30 zu dem Lade- 40 Ordnung eine gemeinschaftliche Einstellung für die ende der Anlage zurückzuführen. Diese Förderein- Stützen der Schienenbahn an beiden Seiten gestattet, richtung ist nicht gezeigt, da sie nicht Gegenstand der und zwar durch Betätigung des zugehörigen Steuer-Erfindung ist. knopfes 40. Der Grad der Verstellung muß nur verhältnismäßig klein sein, da nur eine geringe Verstel-45 lung notwendig ist, um die Bereiche der Eintritts- und Austrittswinkel und die Eintauchtiefen zu decken, da die Lötwellen- und die Flußmittelwelleneinrichtungen des Apparates für begrenzte unabhängige Einstellung der Höhe der Lot- und Flußmittelwellen vorgesehen 50 sind. Als Beispiel, das jedoch keine Beschränkung sein soll, sei angegeben, daß der Einstellbereich der Enden und der Verbindungsstellen der Schienenabschnitte etwa ± 2V₂" sein kann. Es wird betont, daß der Einstellmechanismus sowohl für den Winkel

Aus einem Grund, der noch erläutert wird, sind die Schienen 31 in drei Abschnitte 31,4, 31B und 31C unterteilt. Die Abschnitte 31^ erstrecken sich durch die Flußmittelanlage A, die Abschnitte 31S erstrecken sich durch die Vorheizzone B und die Abschnitte 31C erstrecken sich durch die Lötanlage C. An den Vorderenden der ersten Abschnitte sind Höheneinstelleinrichtungen angeordnet, und zwar an den Verbindungsstellen der ersten und zweiten Abschnitte, an den Verbindungsstellen der zweiten und dritten Abschnitte und an den hinteren Enden der dritten Abschnitte. Diese Höheneinstellmittel können mittels Mikrometerknöpfen 40 betätigt werden, die nach vorne von der Vorderschiene 31, angrenzend jeweils an die genannten Einstellvorrichtungen, angebracht sind.

als auch die Höhe der Schienenbahnen dient und natürlich auch das Heben und Senken dieser Schienenbahnen bewirkt, während letztere in einer horizontalen Ebene gehalten werden.

In der Flußmittelanlage A erstreckt sich quer die

Die Höheneinstellung kann in irgendeiner zweck- 60 verhältnismäßig enge längliche Düse 21. Das in einem mäßigen Weise durchgeführt werden, so wie in den entsprechenden Träger befindliche Flußmittel, beispielsweise einem der obengenannten Träger, wird kontinuierlich nach oben durch die Düse 21 gepumpt

und fließt über deren Seite, um eine stehende Fluß-

F i g. 8, 9 und 10 dargestellt ist, mittels einer Schnekken- und Schneckenantriebsordnung, die durch den Einstellknopf 40 gesteuert wird. Jeder Knopf 40 ist

am oberen Ende einer Welle 41 befestigt, die drehbar 65 mittelwelle 20 der zweiseitigen Art zu bilden. In ähndurch die obere Fläche 13 des Gehäuses 16 und licher Weise ist die Lötanlage B mit einer verhältnisdurch einen U-Arm 42 angeordnet ist, der seinerseits mäßig langen und engen Düse 26 versehen, die sich an einem Querglied 23 des Gehäuses 16 befestigt ist. quer erstreckt und geschmolzenes Lötmittel wird

kontinuierlich nach oben durch die Düse 26 gepreßt und überfließt deren Seitenaustritt, um eine stehende Lötwelle 25 zu bilden, die ebenfalls eine zweiseitige Welle ist. Andererseits kann entweder die Flußmittelwelle oder die Lötwelle einseitig sein. Auf der Oberfläche der Lötmittelwelle kann Öl aufgebracht werden, und zwar entweder durch Druckeinspritzung in den Ölfluß oder durch Aufbringen eines Ölfilmes auf die Wellenoberfläche.

Gemäß der Erfindung ist die Vorheizanlage in eine erste und eine zweite Stufe eingeteilt. Die erste Stufe umfaßt eine verhältnismäßig lange und verhältnismäßig flache heiße Platte 60, die so angeordnet ist, daß sie eine Schwarz-Infrarot-Strahlungsquelle bildet. Ein Paar verhältnismäßig langer Düsen oder Schlitze 61 erstreckt sich längs der Schwarzstrahlungsplatte 60 und sie sind über deren Länge seitlich im Abstand angeordnet. Zweckmäßige Einrichtungen, beispielsweise ein Gebläse 63, das Luft zu einer geheizten Trockenkammer 64 liefert, sind angeordnet, um heiße, trockene Luft durch die Düsen oder Schlitze zu richten. Die Luft wird durch Entlüfter 19 ausgestoßen, wie durch die Pfeile 62 angezeigt ist. Rechts von der Schwarz-Infrarot-Strahlungsplatte 60, an der sich längs Düsen oder Schlitze 61 erstrecken, ist eine zweite, erheblich kleinere Infrarot-Strahlungsplatte 65 vorgesehen, die sehr intensive, mittlere Infrarotstrahlen aussendet und die nicht mit Luftdüsen versehen ist.

Bei der Arbeit des bisher beschriebenen Apparates werden die gedruckten Schaltungen 30 in Längsrichtung der Vorrichtung mittels Träger 35 zugeführt, die die Form von offenen, im wesentlichen rechteckigen Rahmen aufweisen, an denen Mittel zum Verstellen und Halten von gedruckten Schaltungen in Arbeitsstellung zu den Flußmittel- und Lötwellen vorgesehen sind. Die Träger 35 bewegen sich entlang der obengenannten Führungsschienen 31. An jedem Träger 35 ist eine gedruckte Schaltung 30 angeordnet und befindet sich am linken Ende der Schienen 31. Der Träger wird von den Auflagern 36 an der oder den endlosen Ketten 33 erfaßt, um gegen die Flußmittelwelle 20 bewegt zu werden. Wenn die Schaltung 30 durch die Flußmittelwelle geht, wird flüssiges Flußmittel auf deren untere Flächen aufgebracht. Die Schaltung wandert dann in die Vorheizzone B.

Beim Vorbeigehen über die Schwarz-Infrarot-Strahlungsplatte 60, die mit Luftschlitzen 61 versehen ist, wird die gedruckte Schaltung 30 durch Schwarz-Infrarot-Strahlen vorgeheizt, die teilweise absorbiert wird, da gleichzeitig durch Konvektionswärme mit trockener, heißer durch die Düsen 61 gelieferte Luft erwärmt wird. Die vom Flußmittel-Lösungsmittel aufsteigenden Dämpfe bilden Blasen, die durch den Konvektionsluftstrom weggeführt werden. Dadurch wird der Weg für zusätzliche Strahlungserwärmung frei. Diese Dämpfe steigen vom Flußmittel auf, sobald letzteres die Siedetemperatur des Lösungsmittels erreicht hat. Auf diese Weise entfernt der Konvektionsstrom die Strahlensperre und ferner nimmt die trockene Luft leicht Feuchtigkeit oder Lösungsmittel auf.

Während der ersen Vorheizstufe wird das Flußmittel-Lösungsmittel im wesentlichen vollständig entfernt. Die gedruckte Schaltung 30 geht dann durch die zweite Vorheizstufe, wo sie nur durch Infrarotstrahlen von der kleineren Platte 65 erwärmt wird, also ohne Konvektionserwärmung. Mit anderen Worten, in der zweiten Stufe wird die gedruckte Schaltung 30 lediglich durch intensive mittlere Infrarot-Strahlung erwärmt. Die Strahlungswärme wird durch das Flußmittel selbst, durch das Brett und durch das Metall auf dem Brett absorbiert. Dieses sichert ein besseres und gleichmäßigeres Aufbringen von Flußmitteln auf das Brett. Gleichzeitig wird die gedruckte Schaltung selbst vorgeheizt, so daß sie genügend Wärmegehalt aufweist, wenn sie in die Lötzone C

ίο eintritt, wodurch ein thermischer Schock vermieden wird. Das Flußmittel wird ebenfalls vorgewärmt, was ein großer Vorteil bei Flußmitteln auf Harzbasis ist. Wenn das Brett 30 die zweite Stufe der Vorheizzone B verläßt, tritt es in die Lötzone C ein und wandert durch die Lötwelle 25, wo das Löten durchgeführt wird. Dank der im wesentlichen vollständigen Entfernung des Flußmittel-Lösungsmittels in der ersten Vorheizstufe, gefolgt durch die starke Erwärmung in der zweiten Vorheizstufe, sind während des Lötens am Brett 30 keine Lösungsmittelblasen oder Dampfblasen vorhanden, wodurch Dampfeinschlüsse oder Gasblasen im aufgebrachten Lötmittel vermieden werden. Auf diese Weise sind ausgezeichnete Bedingungen für fehlerfreie (reject-free sound) Lötverbindungen geschaffen, wobei das Lötmittel vollständig durch alle Löcher und Augen eindringt, wodurch eine feste und kontinuierliche Lötmittelschicht auf alle Metalleiterflächen des Brettes 30 aufgebracht wird.

In einem typischen Beispiel kann die Schwarz-Infrarot-Strahlungsplatte 60 eine Temperatur bis zu 315° C (600⁰F) haben, was durch eine dreistufige Steuerung bewirkt werden kann, indem 100 °/o, 50 % und 25 % der angegebenen Temperatur erzeugt wird.

Die heiße, trockene Luft wird in konstanter Menge und bei einer Temperatur von 205° C (400° F) zugeführt. In der zweiten Stufe kann die Infrarot-Strahlungsplatte 65 eine Temperatur von 648° C (1200° F) haben. Hier erfolgt keine Konvektionserwärmung der gedruckten Schaltung 30.

F i g. 6 und 7 zeigen graphisch die vorherrschenden Bedingungen, wenn eine gedruckte Schaltung 30 durch eine Flußmittel- oder eine Lötwelle W wandert Nach F i g. 6 ist, bei konstanter Fortbewegungsgeschwindigkeit des Brettes 30 die Verweilzeit in der Welle W proportional zu der Entfernung S. Es ist ersichtlich, daß diese Entfernung S mit einer konstanten Wellenhöhe W eine Funktion der relativen Höhe H des Brettes 30 beim Durchgang durch die Welle ist.

Fig. 7 zeigt die Bedingungen, wenn das Brett 30 durch die Welle W in einem Winkel zu der Horizontalen geht, und zwar entweder ein Austritts- oder ein Eintrittswinkel, wobei nur der Eintrittswinkel gezeigt ist. Wie ausgeführt, sind die einzelnen Schienenabschnitte an jedem Ende höhenverstellbar. So kann bei gleichzeitiger Verwendung der Einstelleinrichtung an jedem Ende der ersten Schienenabschnitte 31A, der Eintritts- oder der Austrittswinkel der gedruckten Schaltung 30 gegenüber der Flußmittelwelle 20 gewählt werden, ohne daß dadurch eine Wirkung auf die entsprechenden Winkel in bezug auf die Lötwelle 25 eintritt. Ähnlich ist es bei gemeinsamer Verstellung der Höheneinstellsteuerungen an jedem Ende der dritten Schienenabschnitte 31C. Der Eintritts- und Austrittswinkel der gedruckten Schaltung in bezug auf die Lötmittelwelle 25 kann ohne Einfluß auf die entsprechenden Winkel in bezug auf die Flußmittelwelle 20 eingestellt werden. Natürlich wird das eine

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gewisse Wirkung auf den Winkel gegenüber der Horizontalen haben, in dem die gedruckte Schaltung 30 durch die Vorheizzone B wandert, aber dieser Einfluß ist minimal.

Weiterhin kann eine solche gemeinsame Einstellung an beiden Enden der ersten und dritten Schienenabschnitte 31^4 und 31C dazu verwendet werden, um die Eintauchtiefe der gedruckten Schaltung 30 entweder in die Flußmittelwelle 20 oder in die Lötmittelwelle 25 festzulegen, ohne dabei die Eintauchtiefe in die andere dieser beiden Wellen zu beeinflussen. Die Einstellung der Bewegungsebene der gedruckten Schaltung 30 in bezug auf entweder die Flußmittelwelle 20 oder die Lötmittelwelle 25 kann horizontal, in einem leicht aufsteigenden oder einem leicht absinkenden Winkel festgelegt werden. So kann z. B. in einer Flußmittelanlage A das Brett 30 in einem aufsteigenden Winkel, in der Vorheizzone B in der Horizontalen und in der Lötanlage C in einem nach unten geneigten Winkel geführt werden. Ähnlich kann das Brett in der Flußmittelanlage aufsteigend, in der Vorheizanlage horizontal und in der Lötanlage horizontal geführt werden.

Die Steuerung des Winkels und der Eintauchtiefe dient auch dazu, den Waschvorgang der Flußmittelwelle 20 sowie das Eindringen der Flußmittel in die Augen, »durch« die Löcher u. dgl. zu beeinflussen. Auch die Berührungsebene zwischen dem Brett und der Flußmittel- oder Lötwelle variiert mit dem Eintritts- oder dem Austrittswinkel. Dies gilt besonders für den Fall der schäumenden Flußmittelwelle, bei der der Winkel die Kontaktfläche bestimmt, da die Schaumwelle verhältnismäßig breit ist. Beim Schaum-Flußmittel regelt auch die Eintauchtiefe die Intensität des Kontaktes zwischen dem Flußmittelschaum und dem Brett der gedruckten Schaltung. Die Ablaufbedingungen sind besser bei einem aufsteigenden Winkel.

Grundsätzlich sind die Vorteile der Steuerung der Eintritts- und Austrittswinkel und die Regelung der Eintauchtiefe, wie sie im Zusammenhang mit dem Aufbringen des Flußmittels beschrieben wurden, auch für den Lötvorgang gültig. Der Austrittswinkel ist von besonderer Bedeutung bei dem Löten mit doppelseitiger Welle, da er für einen progressiven und allmählichen Austritt des Brettes der gedruckten «v Schaltung aus der Lötmittelwelle verantwortlich ist. Dies, zusammen mit den verbesserten Ablaufbedingungen, die an einer abgeschrägten Oberfläche vorherrschen, zieht ausreichend überschüssiges Lötmittel von dem Brett ab, wodurch eine Lötung ohne Schweißbart und ohne Lötmittelverzerrungen hergestellt wird.

Bei einer einseitigen Lötwelle kann eine horizontale Bewegungsrichtung vorteilhafter sein. Diese Möglichkeit ist ebenfalls durch die Einstellbarkeit der Schienen 31 gegeben.

Eine verbesserte Flexibilität ist geschaffen, da die Bedienungsperson die Wellen während des Einstellens der Steuerungen zum Verstellen der Eintritts- und Austrittswinkel beobachten kann. Auf diese Weise ist die Vorrichtung Steuer- und kontrollierbar, präzise, genau und zuverlässig, dank der einzelnen Einstellungen, die mit den verschiedenen Schienenabschnitten möglich sind. Sie kann ferner mit jeder Wellenart verwendet werden, sei es eine doppelseitige Welle, eine einseitige Welle oder jede dieser Wellen, die öl enthält.

Claims (11)

Patentansprüche:

1. Verfahren zum Löten einer gedruckten Schaltung, wonach ein in einem. Lösungsmittel gelöstes Flußmittel auf die Schaltung aufgebracht, das Lösungsmittel durch Erhitzung der Schaltung verdampft und dann geschmolzenes Lötmittel auf die Schaltung gebracht wird, dadurch gekennzeichnet, daß die Verdampfung des Lösungsmittels und die Vorerwärmung der Schaltung durch gleichzeitige Anwendung von Strahlungs- und Konvektionswärme erfolgen.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß bei Anwendung der Konvektionswärme mit heißer, trockener Druckluft gearbeitet wird, so daß dampfförmiges Lösungsmittel weggeblasen wird.

3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß im Anschluß an die Erwärmung durch Strahlung und Konvektion die Schaltung einer stärkeren Strahlungswärme ausgesetzt wird.

4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, bei dem die Schaltung nacheinander auf einer Führung über die Flußmittelanlage, die Erwärmungsanlagen und die Lötanlage bewegt wird, dadurch gekennzeichnet, daß mit einer leicht ansteigenden und einer leicht fallenden Führung gearbeitet wird, um die Schaltung in an sich bekannte Flußmittel- und Lötmittelwellen einzutauchen und wieder anzuheben.

5. Vorrichtung zum Durchführen des Verfahrens nach vorstehenden Ansprüchen mit einer Flußmittelanlage, einer Heizanlage und einer Lötanlage, dadurch gekennzeichnet, daß die Heizanlage aus einer mit Konvektionsheizung kombinierten Strahlungsheizung besteht.

6. Vorrichtung nach Anspruch 5, gekennzeichnet durch eine vorzugsweise waagerechte Strahlungsheizplatte (60) für Schwarz-Infrarot-Straiv lung mit mehreren über die Platte verteilten Längsschlitzen (61), durch die heiße, trockene Luft nach oben strömt.

7. Vorrichtung nach Anspruch 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, daß sich an die eine erste Stufe bildende kombinierte Strahlungs- und Konvektionsheizung als zweite Stufe eine reine Strahlungsheizung anschließt.

8. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 5 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Strahlungsoder Infrarotheizung der zweiten Stufe intensiver als die der ersten Stufe ist.

9. Vorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß sowohl in der Flußmittelanlage (A) als auch in der Lötanlage (C) selektiv und einzeln zu betätigende Mittel zum Einstellen der Eintauchtiefe der gedruckten Schaltung in bezug auf die Welle der entsprechenden Anlage vorgesehen sind.

10. Vorrichtung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß selektiv und unabhängig voneinander betätigbare Mittel zum Einstellen kleiner Vertikalwinkel des Eintritts und Austritts der gedruckten Schaltungen (30) in und von den Wellen der Flußmittel- und der Lötanlage vorgesehen sind.

11. Vorrichtung nach Anspruch 9 oder 10, dadurch gekennzeichnet, daß die Einzelanlagen in

einem langen Gehäuse (16) untergebracht sind, das eine im wesentlichen horizontale obere Fläche aufweist und die Wellen (20, 25) sich quer zu der oberen Fläche des Gehäuses (16) erstrecken, die Fördermittel aus einem Paar seitlich im Abstand angeordneten Schienen (31) bestehen, die sich längs oberhalb der oberen Fläche (13) des Gehäuses erstrecken, ein Träger (35) entlang der Schienen (31) bewegbar und zur Aufnahme der gedruckten Schaltung vorgesehen ist, und durch Antriebsmittel betätigt wird, die Schiene (31) in in Längsrichtung aufeinanderfolgende Abschnitte

aufgeteilt sind, die sich jeweils durch die entsprechenden Anlagen erstrecken, die selektiv und unabhängig von einander einstellbaren Mitteln aus einzeln betätigbaren Höheneinstelleinrichtungen bestehen, die an den Enden und den Verbindungsstellen der Schienenabschnitte angeordnet sind, wobei die Schienenabschnitte eingestellt werden können, um die Eintauchtiefe der gedruckten Schaltung in jede der Wellen (20, 25) zu steuern und die Eintritts- und Austrittswinkel der gedruckten Schaltung in bezug auf die Wellen (20, 25) zu regeln.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen