DE4314241C2

DE4314241C2 - Soldering device

Info

Publication number: DE4314241C2
Application number: DE4314241A
Authority: DE
Original assignee: Individual
Current assignee: Reel To Reel Produktionssysteme 97892 Kreuzw GmbH
Priority date: 1993-04-30
Filing date: 1993-04-30
Publication date: 1999-12-09
Anticipated expiration: 2013-05-01
Also published as: DE4314241A1

Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Löten mit den Merkmalen des Oberbegriffes des Patentanspruches 1.The invention relates to a device for soldering with the Features of the preamble of claim 1.

Aus der US 5 203 489 sind eine Vorrichtung und ein Verfah ren zum Löten von elektrischen und elektronischen Bautei len auf Leiterplatten bekannt und umfasst einen Behälter für flüssiges Lötzinn und mindestens je eine aus dem Be hälter aufragende, das Lötzinn führende Leitung, eine Pum pe zum Hochpumpen des Lötzinns durch die Leitung, einen am oberen Ende der Leitung angeordneten Lötkopf zur Ausbildung einer Lötwelle, eine in dem Behälter oberhalb der Oberfläche des Lötzinns endende Leitung für Schutzgas und eine den Behälter nach oben abdeckende Wand mit einer Öffnung für den Lötkopf und für von der Lötwelle zurückströmendes, überschüssiges Lötzinn sowie für frei ausströmendes Schutz- gas. Die den Behälter über dem flüssigen Lötzinn nach oben abdeckende Wand ist eine Schutzhaube, die nach Art einer Tauchschürze mit freien Rändern in das flüssige Lötzinn eintaucht. Sie dient lediglich als Abdeckung und kann ein verstellbares Leitelement tragen, mit dessen Hilfe die Strömungsrichtung des nach oben ausströmenden Schutzgases zur Lötwelle hin beeinflusst werden soll. Über die Lötwel le ist ein Förderband geführt, welches das Lötgut entwe der leicht steigend oder horizontal über eine oder mehrere Lötwellen transportiert. Diese bekannte Vorrichtung ist für die Massenproduktion geeignet, wenn es darum geht, in großer Zahl gleichartige Lötstellen zu bearbeiten.A device and a method are known from US Pat. No. 5,203,489 for soldering electrical and electronic components len known on printed circuit boards and includes a container for liquid solder and at least one each from the Be longer tower, the lead solder, a pump pe for pumping up the solder through the line, one soldering head arranged at the upper end of the line Formation of a solder wave, one in the container above pipe for protective gas ending on the surface of the solder and a wall covering the container with a Opening for the soldering head and for the soldering wave backflowing, excess solder as well as for free escaping protective gas. The the container over the liquid solder covering wall up is a Protective hood that looks like a diving apron with free Dip the edges into the liquid solder. she serves just as a cover and can carry an adjustable guide element, with the help of which Direction of flow of the protective gas flowing out upwards to be influenced towards the solder wave. About the Lötwel le is a conveyor belt, which ejects the solder the slightly rising or horizontal over one or more Solder waves transported. This known device is suitable for mass production when it comes to to process large numbers of similar solder joints.

Eine weitere Vorrichtung zum Löten für die Massenprodukti on ist aus der DE 37 37 563 C2 bekannt. Hier befinden sich allerdings die Lötköpfe zusammen mit der das Lötgut trans portierenden Fördereinrichtung in einem geschlossenen, Schutzgas enthaltenden Kanal. Der bzw. die Lötköpfe ragen also nicht über eine Abdeckplatte nach oben, die den das flüssige Zinn enthaltenden Behälter bedeckt.Another soldering device for mass production on is known from DE 37 37 563 C2. Here are however, the soldering heads together with the solder to be trans porting conveyor in a closed, Shielding gas-containing channel. The solder head (s) protrude So not up over a cover plate that the liquid tin-containing container covered.

Ferner ist es aus der DE 33 09 839 C2 bekannt, für mehrere Lötdüsen bzw. Lötköpfe nicht nur eine einzige Pumpe vorzu sehen, sondern entsprechend ebenfalls mehrere Pumpen.Furthermore, it is known from DE 33 09 839 C2, for several Soldering nozzles or soldering heads not just a single pump see, but accordingly also several pumps.

Gegenüber diesem Stand der Technik liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, eine einfach gestaltete Vorrichtung zum Löten zu schaffen, mit der sich qualitativ hochwertige Lötstellen wie bei der Massenproduktion auch bei Einzel teilen oder Kleinserien herstellen lassen. Insbesondere die Einzelteilbearbeitung gestattet es bisher nicht oder nur mit sehr großem technischen Aufwand, qualitativ hoch wertige Lötstellen herzustellen.The invention lies opposite this prior art Task based on a simply designed device for To create soldering with the high quality Soldering points, like in mass production, also for single parts share or have small series produced. Especially the individual part processing does not allow it so far or only with very great technical effort, high quality to produce valuable solder joints.

Zur Lösung dieser Aufgabe sieht die Erfindung mit den Merkmalen des kennzeichnenden Teiles des Anspruches 1 vor, daß eine Vorrichtung der eingangs genannten und für die Massenproduktion bestimmten Art anstelle der den Behälter für das Zinn nach oben lediglich abdeckenden Wand zu sätzlich eine Arbeitsfläche aufweist, wobei der Lötkopf derart angeordnet ist, daß er vom Schutzgas umströmt und gleichzeitig für die vorzunehmenden Lötarbeiten zugänglich ist.To achieve this object, the invention provides with the Features of the characterizing part of claim 1, that a device of the type mentioned and for the Mass production certain type instead of the container for the tin upward only covering wall additionally has a work surface, the soldering head is arranged such that the protective gas flows around it and at the same time accessible for the soldering work to be carried out is.

Mit Hilfe dieser Merkmale wurde ein Lötarbeitsplatz ge schaffen, der die Herstellung von Kleinserien und Einzel teilen unter Beachtung höchster Qualitätsanforderungen ge stattet. Erreicht wurde dies mit Hilfe eines permanent von Schutzgas umströmten und für die Einzelteilbearbeitung dennoch frei zugänglichen Lötkopfes. Dazu ist die Obersei te der den Behälter nach oben abdeckenden Wand als Ar beitsfläche ausgebildet, so daß die Wand im Gegensatz zum Stand der Technik eine Doppelfunktion besitzt. Sie dient nicht nur zum Schutz gegen Oxydation des flüssigen Zinn im Behälter, sondern zugleich als Arbeitsfläche und ist entsprechend diesem weiteren Zweck gestaltet. Ferner ver steht es sich, daß unter dem Begriff Schutzgas im weite sten Sinn auch solches Gas zu verstehen ist, das eine sau erstoffreduzierende Wirkung besitzt.With the help of these features, a soldering workstation was created create the manufacture of small series and single share in compliance with the highest quality requirements equips. This was achieved with the permanent help of Shielding gas flowed around and for processing individual parts nevertheless freely accessible soldering head. This is the top egg th of the wall covering the container as an ar beitsfläche formed so that the wall in contrast to Prior art has a double function. she serves not only to protect against oxidation of the liquid tin in the container, but also as a work surface and is designed according to this further purpose. Furthermore ver it is true that under the term protective gas in the broad The most sensible is to understand such gas that is a mess has a reducing substance effect.

In Weiterbildung der Erfindung ist ferner vorgesehen, daß ein Ringspalt den Lötkopf umgibt, so daß er allseitig von Schutzgas umströmt wird und daß der Lötkopf derart ange ordnet ist, daß er unmittelbar für von Hand vorzunehmende Lötarbeiten zugänglich ist.In a further development of the invention it is further provided that an annular gap surrounds the soldering head so that it is on all sides of Shielding gas is flowed around and that the soldering head is so is that it is immediately for to be made by hand Soldering work is accessible.

Weitere Merkmale der Erfindung gehen aus Unteransprüchen hervor. Further features of the invention result from subclaims forth.

Die Erfindung wird nachstehend anhand von Ausführungsbei spielen, die in der Zeichnung dargestellt sind, näher be schrieben. Dabei zeigen:The invention is illustrated below with reference to embodiments play, which are shown in the drawing, be closer wrote. Show:

Fig. 1: im Schnitt eine schematische Darstellung der Vorrichtung zum Löten. Fig. 1: in section a schematic representation of the device for soldering.

Fig. 2a bis Fig. 2h schematisch verschiedene Ausfüh rungsformen mit jeweils einem oder mehreren Lötköp fen und Pumpen für das Lötzinn. Fig. 2a to Fig. 2h schematically different Ausfüh approximate shapes, each with one or more Lötköp fen and pumps for the solder.

Eine Vorrichtung 1 zum Löten, insbesondere zum Herstellen von Lötstellen auf einzelnen, von Hand bear beiteten Teilen, wie z. B. Leiterplatten umfaßt minde stens einen Behälter 2 für flüssiges Lötzinn 3 und minde stens einen, mit dem Behälter 2 verbundenen Lötkopf 4 für strömendes, aus ihm austretendes Lötzinn 3. Der Austritt des Lötzinns 3 aus dem Lötkopf 4 erfolgt bei spielsweise in Form einer Lötwelle 5, wobei überschüs siges Lötzinn 6 wieder in das Lötbad 7 im Inneren 8 des Behälters 2 zurückströmt, wie dies in Fig. 1 dargestellt ist.A device 1 for soldering, in particular for making solder joints on individual, hand-machined parts, such as. B. Printed circuit boards includes at least one container 2 for liquid solder 3 and at least one connected to the container 2 soldering head 4 for flowing, exiting solder 3 . The exit of the solder 3 from the soldering head 4 takes place, for example, in the form of a solder wave 5 , with excess solder 6 flowing back into the solder bath 7 inside 8 of the container 2 , as shown in FIG. 1.

Das Innere 8 des das flüssige Lötzinn 3 enthaltenen Behälters 2 ist über der Oberfläche 9 des Lötzinns 3 mit nachströmendem Schutzgas 10 gefüllt.The interior 8 of the container 2 containing the liquid solder 3 is filled with flowing protective gas 10 above the surface 9 of the solder 3 .

Als Schutzgas 10 dient beispielsweise Stickstoff und gelangt über eine Leitung 11 in das Innere 8 des Behäl ters. Dort strömt das Schutzgas 10 an mindestens einer zweckmäßigen Stelle 12 aus, so daß es in der Lage ist, das Innere 8 des Behälters 2 sicher und vollständig aus zufüllen.Nitrogen serves as protective gas 10 , for example, and reaches the interior 8 of the container via a line 11 . There, the protective gas 10 flows out at at least one convenient point 12 so that it is able to fill the interior 8 of the container 2 safely and completely.

Zu dem Behälter 2 gehören gemäß der Darstellung in Fig. 1 auch eine Dichtung 13 und der gesamte Raum 14 über der Oberfläche 9 des Lötzinns 3.As shown in FIG. 1, the container 2 also includes a seal 13 and the entire space 14 above the surface 9 of the solder 3 .

Der Raum 14 umfaßt auch einen Schutzgasführungs kanal 15, der vom Inneren 8 bzw. dem Raum 14 ins Freie 16 oberhalb einer Arbeitsfläche 17 der Vorrichtung 1 führt. Dieser Schutzgasführungskanal 15 ist ein Auslaß für das Schutzgas 10.The space 14 also includes a protective gas duct 15 , which leads from the interior 8 or the space 14 to the outside 16 above a work surface 17 of the device 1 . This shielding gas guide channel 15 is an outlet for the shielding gas 10 .

Der Lötkopf 4 der Vorrichtung 1 ist derart angeord net, daß er von austretendem Schutzgas umströmt ist und daß er dennoch gleichzeitig für von Hand vor zu nehmende Lötarbeiten zugänglich ist. Hierzu ist der Lötkopf 4 am freien Ende 18 des schutzgasdurchström tes Raumes 14 bzw. des Schutzgasführungskanals 15 angeordnet. Dieses freie Ende 18 definiert zugleich eine Öffnung 19, durch die das Schutzgas 10 aus dem Inneren 8 des Behälters 2 ins Freie 16 strömt. Die Öffnung 19 erstreckt sich vom Inneren 8 des Behälters 2 nach oben durch eine Wand 20, welche den Behälter 2 nach oben hin abdeckt.The soldering head 4 of the device 1 is angeord net that it is surrounded by escaping protective gas and that it is still accessible for manual soldering work before. For this purpose, the soldering head 4 is arranged at the free end 18 of the protective gas flow-through space 14 or the protective gas guide channel 15 . This free end 18 also defines an opening 19 through which the protective gas 10 flows from the interior 8 of the container 2 into the open 16 . The opening 19 extends from the interior 8 of the container 2 upwards through a wall 20 which covers the container 2 upwards.

Der Lötkopf 4 ist mit Abstand zu der bzw. den Wän den 21 des Schutzgasführungskanals 15 angeordnet. Dieser Schutzgasführungskanal 15 erstreckt sich eben falls von unten nach oben und ist oben offen und nach unten mit dem Inneren 8 des über dem Lötzinn 3 Schutzgas 10 aufweisenden Behälters 2 verbunden.The soldering head 4 is arranged at a distance from the wall (s) 21 of the shielding gas guide channel 15 . This shielding gas guide channel 15 also extends from bottom to top and is open at the top and connected downwards to the interior 8 of container 2 having shielding gas 10 above solder 3 .

Der Lötkopf 4 kann unterschiedlich gestaltet sein und dient z. B. gemäß Fig. 1 zur Bildung von mindestens einer Lötwelle 5, wobei flüssiges Lötzinn 3 über eine Leitung 22 mit Hilfe einer Pumpe 23 aus einer Heizkam mer 24 zum Lötkopf 4 strömt. Als Antrieb für die Pumpe 23 ist z. B. ein Elektromotor 25 vorgesehen und treibt über ein Getriebe z. B. in Gestalt eines Riementriebes 26 eine Pumpenwelle 27, die ein Pumpenrad 28 antreibt. Diese Teile sind ebensowenig Gegenstand der Erfin dung, wie geregelte Heizkörper 29 zum Erwärmen des Lötzinns 3.The soldering head 4 can be designed differently and serves z. Wherein liquid solder from a 3 mer Heizkam 24 flows as shown in FIG. 1 for forming at least one solder wave 5, via a line 22 by a pump 23 to the soldering head. 4 As a drive for the pump 23 is, for. B. an electric motor 25 is provided and drives via a gear z. B. in the form of a belt drive 26, a pump shaft 27 which drives a pump wheel 28 . These parts are just as little the subject of the inven tion as regulated radiators 29 for heating the solder. 3

Die Wände 21 zur Bildung des Schutzgasführungska nals 15 bilden einen Ringspalt um den Lötkopf 4. Der Schutzgasführungskanal 15 ist hülsenförmig und weist innen einen sich nach oben verjüngenden Querschnitt 30 und außen eine vom freien Ende 31 zur Arbeitsfläche 17 hin abfallende Kontur 32 auf. Wie Fig. 1 zeigt, ragen der Lötkopf 4 mit seiner Lötwelle 5 und das freie, obere Ende 31 des Schutzgasführungskanals 15 etwas über die Arbeitsfläche 17. Dadurch wird erreicht, daß der Löt kopf 4 mit seiner Lötwelle 5 beim Arbeiten vollständig mit Schutzgas 10 umströmt wird.The walls 21 to form the inert gas guide duct 15 form an annular gap around the soldering head 4 . The protective gas guide channel 15 is sleeve-shaped and has a cross-section 30 that tapers upwards on the inside and a contour 32 that slopes away from the free end 31 toward the working surface 17 on the outside. As shown in FIG. 1, the soldering head 4 with its soldering wave 5 and the free, upper end 31 of the shielding gas guide channel 15 protrude somewhat above the working surface 17 . This ensures that the soldering head 4 with its soldering wave 5 is completely flowed around with protective gas 10 when working.

Alle Teile sind im Inneren eines Gehäuses 33 ange ordnet, das eine Bodenplatte 34 und Seitenwände 35, 36 sowie die bereits oben erwähnte, als Abdeckung dienen de Wand 20 umfaßt.All parts are arranged in the interior of a housing 33 , which includes a bottom plate 34 and side walls 35 , 36 and the above-mentioned serve as cover de wall 20 .

Die Fig. 2a bis 2h zeigen verschiedene Ausführungs formen mit einem oder mehreren Lötköpfen 4 sowie mit einer oder mehreren Pumpen 23 und mit einer oder mehreren Heizkammern 24, wobei die Darstellungen der Fig. 2a bis 2h als schematische Wiedergaben des Lötbades 7 mit der oder den Pumpen 23 und der oder den, zu dem oder den Lötköpfen 4 führenden Leitungen 22 und der oder den Heizkammern 24 gedacht sind. FIGS. 2a to 2h show different execution form with one or more soldering heads 4, and with one or more pumps 23 and with one or more heating chambers 24, wherein the representations of FIGS. 2a to 2h of the schematic representations of the solder bath 7 with or are intended pump 23 and the one or to the one or more soldering heads 4-conducting lines 22 and the one or more heating chambers 24th

Fig. 2a gibt den Fall gemäß Fig. 1 mit einer Leitung 22, einer Pumpe 23 und einer Heizkammer 24 wieder. Gemäß Fig. 2b sind eine Pumpe 23 und zwei Leitungen 22 für zwei Lötköpfe 4 vorgesehen. Die Heizkammer 24 gemäß Fig. 2b ist größer als die Heizkammer 24 gemäß Fig. 2a. FIG. 2a shows the case according to FIG. 1 with a line 22 , a pump 23 and a heating chamber 24 . According to FIG. 2b, a pump 23 and two lines 22 are provided for two soldering heads 4 . The heating chamber 24 according to FIG. 2b is larger than the heating chamber 24 according to FIG. 2a.

Gemäß Fig. 2c sind eine Pumpe 23 und eine Heizkam mer 24 sowie eine Leitung 22 vorgesehen, doch deren Querschnitt ist nicht kreisförmig wie bei den zuerst dis kutierten Fällen, sondern im Querschnitt rechteckig.Referring to FIG. 2c, a pump 23 and a Heizkam mer 24 and a conduit 22 are provided, but the cross section is noncircular such as rectangular in the first dis cussed cases, but in cross section.

Gemäß Fig. 2d sind eine Pumpe 23 und eine Heiz kammer 24 zusammen mit drei Leitungen 22 für drei Lötköpfe 4 vorgesehen.Referring to FIG. 2d, a pump 23 and a heating chamber 24 along with three lines 22 for three solder bumps 4 are provided.

Gemäß der Ausführungsform nach Fig. 2e weist die Vorrichtung zwei Pumpen 23 und zwei Heizkammern 24 für jeweils eine Leitung 22 auf.According to the embodiment according to FIG. 2e, the device has two pumps 23 and two heating chambers 24 for one line 22 each.

Fig. 2f zeigt eine Ausführungsform, gemäß der eine Pumpe 23 mit einer Heizkammer 24 für zwei Leitungen 22 und eine weitere Pumpe 23 mit einer Heizkammer 24 für eine weitere Leitung 22 und dem jeweils zugehöri gen Lötkopf 4 vorgesehen sind. Fig. 2f shows an embodiment in which a pump 23 having a heating chamber 24 for two lines 22 and a further pump with a heating chamber 24 for a further line 22 and the soldering head 4 is provided in each case related contractual 23.

Die Fig. 2g betrifft den Fall, daß parallel zueinander drei Pumpen 23 mit zugehörigen Heizkammern 24 für jeweils eine Leitung 22 und jeweils zugehörige Lötköp fe 4 vorgesehen sind. Fig. 2g relates to the case that three pumps 23 with associated heating chambers 24 are provided for each one line 22 and each associated Lötköp fe 4 in parallel.

Fig. 2h zeigt eine letzte Ausführungsform. Hier sind eine Pumpe 23 mit einer Heizkammer 24 und eine Lei tung 22 vorgesehen, wobei die Leitung 22 wiederum einen länglichen, rechteckigen Querschnitt besitzt und quer zur Längsachse der Heizeinrichtung 24 angeordnet ist. Die Heizeinrichtung 24 besitzt daher eine größere Breite als die Heizeinrichtung 24 gemäß Fig. 2c. Fig. 2h shows a final embodiment. Here, a pump 23 with a heating chamber 24 and a Lei device 22 are provided, the line 22 in turn has an elongated, rectangular cross section and is arranged transversely to the longitudinal axis of the heating device 24 . The heating device 24 therefore has a greater width than the heating device 24 according to FIG. 2c.

Die verschiedenen, in den Fig. 2a bis 2h dargestellten Ausführungsformen zeigen, daß die Erfindung nicht auf bestimmte Einzelmerkmale beschränkt ist, vielmehr können mannigfache Abwandlungen vorgenommen werden, ohne daß dadurch von dem grundsätzlichen Erfindungsgedanken abgewichen wird. Dabei versteht es sich, daß dafür gesorgt wird, daß der nach oben offe ne Schutzgasführungskanal 15 nach unten luftdicht mit dem Inneren 8 des Behälters 2 bzw. mit dem Raum 14, der sich über der Oberfläche 9 des Lötbades 7 befindet, verbunden ist.The various embodiments shown in FIGS. 2a to 2h show that the invention is not restricted to specific individual features; rather, numerous modifications can be made without deviating from the basic concept of the invention. It goes without saying that care is taken to ensure that the upwardly open protective gas guide channel 15 is airtightly connected to the inside 8 of the container 2 or to the space 14 which is located above the surface 9 of the soldering bath 7 .

Der Schutzgasführungskanal 15 stellt eine Ringdüse für das Schutzgas 10 dar. Die Form dieser Ringdüse ist an die Form des Lötkopfes 4 angepaßt, an dem die Lötwelle 5 entsteht. Es können also auch verschiedenar tige Lötköpfe 4 und verschiedenartige Schutzgasfüh rungskanäle 15 in Verbindung mit der Erfindung zum Einsatz kommen.The protective gas guide channel 15 represents an annular nozzle for the protective gas 10. The shape of this annular nozzle is adapted to the shape of the soldering head 4 on which the soldering wave 5 is formed. So there can also be various types of soldering heads 4 and various types of protective gas guide channels 15 used in connection with the invention.

Claims

1. Device for soldering with a container ( 2 ) for liquid solder ( 3 ), with at least one line ( 22 ) for solder ( 3 ) rising from the container ( 2 ), a pump ( 23 ) for pumping up the solder ( 3 ) through the line ( 22 ), one at the upper end of the Lei device ( 22 ) arranged soldering head ( 4 ) to form a solder wave ( 5 ), one in the container ( 2 ) above the surface ( 9 ) of the solder ( 3 ) ending Line ( 11 ) for protective gas ( 10 ) and with a wall ( 20 ) covering the container ( 2 ) upwards with an opening ( 19 ) for the soldering head ( 4 ) and for excess soldering tin to flow back from the soldering wave ( 5 ) ( 6 ) and for freely escaping protective gas ( 10 ), characterized in that

a) that the container ( 2 ) covering up wall ( 20 ) forms a work surface ( 17 ) and
b) that the soldering head ( 4 ) is arranged in such a way
c) that it flows around the protective gas ( 10 ) and at the same time is accessible for the soldering work to be carried out.

2. Device for soldering according to claim 1, characterized in that an annular gap surrounds the soldering head ( 4 ).

3. Device according to at least one of the preceding claims, characterized in that the soldering head ( 4 ) is arranged such that it is accessible for soldering work to be carried out by hand.

4. The device according to one and / or more of the preceding claims, characterized in that the soldering head ( 4 ) with its soldering wave ( 5 ) and the free, upper end ( 31 ) of the protective gas guide channel ( 15 ) over the working surface ( 17 ) protrude.

5. The device according to one and / or more of the preceding claims, characterized in that the protective gas guide channel ( 15 ) is sleeve-shaped.

6. The device according to one and / or more of the preceding claims, characterized in that the protective gas guide channel ( 15 ) inside an upwardly tapering cross-section ( 30 ) and outside a from the free end ( 31 ) to the work surface ( 17 ) sloping contour ( 32 ) has.

7. The device according to one and / or more of the preceding claims, characterized in that more than one soldering head ( 4 ) is provided.

8. The device according to one and / or more of the preceding claims, characterized in that more than one pump ( 23 ) for liquid solder ( 3 ) is provided.

9. The device according to one and / or more of the preceding claims, characterized in that the cross section of the line ( 22 ) is rectangular.

10. The device according to one and / or more of the preceding claims, characterized in that a pump ( 23 ) is provided for each line ( 22 ).

11. The device according to one and / or more of the preceding claims, characterized in that a pump ( 23 ) for more than one line ( 22 ) is provided.