DE1807989C3 - Vorrichtung zur Lötung elektrischer Verbindungen, insbesondere gedruckter Schaltungen - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Vorrichtung gemäß der Gattung des Patentanspruches 1.

Zur Ausführung einer Tauchlötung ist es aus der DE-AS 11 02 528 bekannt, die zu lötende Leiterplatte mit den zu verzinnenden Anschlußdrähten auf einem heb- und senkbaren Taucheinsatz anzuordnen, diesen zur Lötung der herzustellenden elektrischen Verbindungen in ein ruhendes Lotbad abzusenken und die Lötung durch Eintauchen der Verbindungsstellen in das geschmolzene Zinnbad herzustellen; anschließend wird die Einheit aus Taucheinsatz und Leiterplatte wieder ausgehoben. Zu einer einwandfreien Lötung muß die Lotbadoberfläche vor dem Aufsetzen der Leiterplatte von Oxiden und Verunreinigungen gesäubert werden. Der hierzu verwendete Abstreifer, der vor dem Aufsetzen der Leiterplatte über die Lotbadoberfläche geführt wird, ist unzureichend, weil sich auf dem Lotbad sehr schnell wieder eine dünne Oxidhaut bildet.

Aus der DE-PS 10 74 105 ist es ferner bekannt, beim Tauchlöten durch Absenken der Leiterplatte mittels einei' selbst nicht eintauchenden Halterung mit waagerechter Querachse die Leiterplatte im spitzen Winkel gegenüber dem Lotbadspiegel einzutauchen, um Fehlstellen durch Luftblasen zu vermeiden, jedoch in waagerechter Stellung vom Lotbad abzuheben, um überschüssiges Lot zu entfernen. Auf Oxide und Verunreinigungen des Lotbadspiegels wird hierbei keine besondere Rücksicht genommen.

Bei einer Vorrichtung der eingangs genannten Art, die Gegenstand des älteren Patentes 15 27 412 ist, wird das Lot mittels Druckluft aus einem Lotvorrat in die lötbereite Lage außerhalb des Lotvorrptes durch einen Schacht angehoben, der als Aufnahmebauteil für das Werkstück dient. Bei dieser Vorrichtung muß das Lot nach jedem Lötvorgang wieder in den Lotvorratsbehälter zurückfließen. Darüber hinaus besteht durch die parallele Anordnung der zu lötenden Leiterplatte zur Lotbadoberfläche die Gefahr, daß sich zwischen Leiterplatte und Lotbadoberfläche Lufteinschlüsse und beim Entfernen der Leiterplatte von der Lotbadoberfläche Zapfen bilden.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunae, eine Lötvorrichtung der gattungsgemäßen Art für die

ίο Tauchlötung mit einem im Augenblick der Lötung und im Bereich derselben offenen und oxidfreien Lotbadspiegel auf einem ruhenden Lotbad zu schaffen, die einfach im Aufbau ist und bei der keine Gefahr von Lufteinschlüssen zwischen Leiterplatte und Lotbadoberfläche und keine Gefahr der Bildung von Zapfen beim Entfernen der Leiterplatte von der Lotbadoberfläche besteht

Die Lösung dieser Aufgabe ergibt sich aus dem kennzeichnenden Merkmal des Patentanspruches 1. Der trichterarüge Taucheinsatz zerteilt beim Eintauchen in das ruhende Lotbad die auf diesem befindliche Oxidschicht und dient zum Entnehmen und Abtrennen eines oxidfreien Anteiles aus der Tiefe des Tauchlotbades gegenüber dem restlichen oberflächenverschmutzten Tauchlotbad, indem die im Winkel zueinander stehenden Längsseitenwände des trichterartigen Taucheinsatzes zugleich Abstreifer sind, welche die an der Lotbadoberfläche angesammelten Verunreinigungen beim Absenken des Taucheinsatzes in das Lotbad

jo verdrängen, so daß in dem abgeteilten oxidfreien Lotbad die Lötung vorgenommen wird, sobald der oxidfreie Lotbadspiegel die Lötseite der Leiterplatte im Augenblick der Ausnivellierung des Lotbades berührt. Ein Anheben des Lotbadspiegels mittels Druckluft ist hierbei wegen der Heb- und Senkbarkeit des Taucheinsatzes nicht erforderlich.

Durch das spitzwinklige Eintauchen des trichterartigen Taucheinsatzes in das Lotbad wird zu Beginn der Eintauchbewegung das Durchschneiden der Oxidschicht erleichtert und außerdem die Lotung selbst begünstigt, da die zu lötende Leiterplatte mit ihrer Unterseite zu Beginn der Lötung ebenfalls spitzwinklig auf die oxidfreie Badoberfläche aufsetzt und erst danach bis in die parallele Lage zur Lotbadoberfläche geschwenkt wird, so daß sich während des Lötvorganges keine Lufteinschlüsse bilden, die Ursache fehlerhafter Lötungen sein können.

Nach vollzogener Lötung wird die Leiterplatte zusammen mit dem Taucheinsatz aus dem Lotbad ausgehoben, so daß sich der absinkende Lotbadspiegel schnell von den Lötstellen entfernt und dabei eine etwaige Zapfen- und Brückenbildung wirksam verhindert wird. Für jede vorzunehmende Lötung wird der Taucheinsatz einmal abgesenkt und sodann wieder angehoben.

In weiterer Ausgestaltung der Erfindung können eine oder beide der aufeinander zu laufenden Längsseitenwände des trichten.rtigen Taucheinsatzes um Gelenke geklappt und entgegen einer Rückstellfeder ausge-

bO schwenkt werden. Hierdurch wird das Zurückfließen des Lötzinns beim Ausheben des Taucheinsatzes nach vollzogener Lötung schlagartig beschleunigt. Der hierbei auftretende Sog und das schnelle Abreißen des Lötzinns von den Lötstellen verhindert jegliche

h^r> Brückenbildung auch bei engsien Schaltungen. Außerdem erhöht sich der Arbeitstakt der Vorrichtung, die auch mit maschinellen Zuführungen der zu verlötenden oder zu verzinnenden Werkstücke zusammenarbeiten

Eine vorteilhafte Ausfühmngsform der Erfindung besteht darin, daB der Taucheinsatz an einem vertikal beweglichen Ausleger angeordnet und mit diesem über die waagerechte Querachse verbunden ist

Der Gegenstand der Erfindung und dessen Wirkungsweise sind in den Zeichnungen näher dargestellt. Es zeigt

Fig. 1 die Tauchlötvorrichtung in perspektivischer Darstellung,

F i g. 2 einen Längsschnitt durch die Tauchlötvorrichtung nach Fig. 1,

F i g. 3 einen Querschnitt zu F i g. 2,

Fig.4 die Vorrichtung nach Fig.2 von der linken Seite gesehen, teilweise im Schnitt,

F i g. 5 eine Einzelheit der F i g. 3 in vergrößertem Maßstab und

F i g. 6 — 9 schematische Darstellungen der Wirkungsweise, welche die einzelnen Phasen der Tauchlötungen verdeutlichen.

Die Vorrichtung nach den Fig. 1 bis 5 benefit aus einem Gehäuse 1, in das von der Oberseite her ein Behälter 2 eingehängt ist, der das flüssige Lotbad 3 enthält. Der Behälter ist beheizt. Hierzu sind seine Seitenwände mit elektrischen Heizelementen 4 bestückt. Der Behälter 2 kann auch gasbeheizt sein.

Der in ausgehobener Stellung dargestellte Taucheinsatz 5 befindet sich zwischen zwei Schenkeln 6 des Auslegers 7, der mit dem Support 8 aus einem Stück besteht bzw. mit diesem fest verbunden ist. Der Taucheinsatz ist um die Querachse 9 aus der waagerechten Ebene der Schenkel 6 nach oben um einen spitzen Winkel schwenkbar, wozu die Blattfeder 10 dient. Auf der gegenüberliegenden Querseite befindet sich außerhalb der Schenkel 6 ein Handgriff II, der mit dem Rahmen 12 des Taucheinsatzes fest verbunden ist. Die Blattfeder 10 ist an einer Verlängerung des Rahmens befestigt und stützt sich gegen die Mutter 14 3b, die ihrerseits auf dem Schaft der Kopfschraube 15 schraubt. Die Schraube 15 sitzt in dem Nocken 16. Sie dient als Anschlag und begrenzt die untere Stellung des abwärts verfahrbaren Auslegers gegenüber dem Rand 2a des Behälters 2 und außerdem die schräg aufwärts geneigte Stellung des Rahmens 12. Die Verlängerung des Rahmens 12 trigt eine nach unten gerichtete Anschlagnase 17, die ebenfalls auf den Rand 2a aufsetzt und die Schwenkung des schräggestellten Rahmens 12 bis in die Waagerechte in der unteren Endstellung des Auslegen: bewirkt.

In dem Taucheinsatz 5 befindet sich eine Haltevorrichtung 18, die auf den Rahmen 12 desselben aufgelegt ist. Durch die Haltevorrichtung wird die zu lötende, gedruckte Leiterplatte 19 mit den Bauelementen 20 in den Taucheinsatz S gehängt. Die Haltevorrichtung ist verstellbar und damit der jeweiligen Größe der in sie einhängbaren Leiterplatte 19 anpaßbar.

Der Taucheinsatz 5 ist trichterförmig ausgebildet. Die beiden Längsseitenwände sind zum Boden hin spitzwinklig angeordnet und weisen zwei übereinanderliegcnde und seitlich zueinander versetzte Kanten 23 und 24 auf, welche zwischen sich eine schlitzförmige öffnung 25 bilden. Beide Kanten sind schneidenartig ausgebildet. Die Kante 23 der vorderen Längsseitenwand 21 liegt unterhalb der Kante 24 der hinteren Längsseitenwand 22. Die Kante 24 steht gegenüber der Kante 23 zurück, die von dem unteren Teil der Längsseitenwand 21 überlappt wird. Der trichterartige Innenraum des Taucheinsat/cs 5 wird durch die beiden parallelstehenden Querseitenwände 26 und 27 begrenzt. Die Längs- und Querseitenwände des Taucheinsatzes können fest miteinander verbunden sein und einen einheitlichen trichterartigen Hohlkörper bilden.

Eine Ausführungsform, bei der die Längsseitenwände 21 und 22 gelenkig ausgebildet und angeordnet sind, ist aus F i g. 5 ersichtlich. Die Gelenke sind mit 28 und ihre Achsen mit 29 bezeichnet Sie sind scharnierartig ausgebildet. Die Gelenke 28 befinden sich zwischen dem

ίο Rahmen 12 und den Längsseitenwänden 21 und 22. Eine oder mehrere Rückstellfedern 30 bewegen die Seitenwände gegeneinander. Die Endstellung ist durch nicht dargestellte Anschläge gesichert die sich an den Querseitenwänden befinden können.

Der Support 8 hat zwei vertikale Rundführungen in Gestalt von zwei auf Abstand stehenden Säulen 31, die in Sockeln 32 am Boden des Gehäuses 1 befestigt sind. Die beiden Säulen sind durch ein Querhaupt 33 verbunden. Zwischen den beiden Säulenführungen ist in dem Support eine Durchgangsbohruvig 34 vorhanden, die eine schraubenförmige Zugfeder 35 aufnimmt. Das obere Ende der Feder ist im Querhaupt 33 und das untere Ende derselben unten im Support befestigt. Die Feder ist an den Stiften 36 und 37 aufgehängt. Die Zugfeder 35 ist so stark bemessen, daß sie den Support mit Ausleger und entleertem Taucheinsatz in der oberen Stellung, in der der Taucheinsatz aus dem Lötbad ausgehoben ist, hält. Das Anheben erfolgt mi^f dem Handgriff 11.

Aus seiner oberen Stellung wird der Taucheinsatz entgegen der Wirkung der Zugfeder 35 durch ein an dem Support angreifendes Kettengetriebe 38 bis in die Lötstellung bewegt. Die Kette 39 ist an dem Steg 40 befestigt und um einen Teil des Umfanges eines Kettenrades 41 geführt und mit dem anderen Ende an diesem bei 42 befestigt. Das Kettenrad sitzt fest auf der Achse 43, die außerdem ein Ritzel 44 trägt. Dieses steht in Zahneingriff mit dem Zahnrad 45 des Handhebels 46. Die Eintauchbewegung des Taucheinsatzes erfolgt durch Abwärtsschwenken des Handhebels 46, wobei die untere Endstellung durch die als Anschlag dienende Kopfschraube 15 begrenzt ist Kurz vor Beendigung dieser Abwärtsbewegung setzt die Anschlagnase 17 auf dem Behälterrand 2a auf und bewirkt das Zurückschwenken des Taucheinsatzes, so daß am Ende der Abwärtsbewegung die Unterseite der zu lötenden Leiterplatte 19 waagerecht lieg* und vollflächig in das oxydfreie Lotbad des Taucheinsatzes eintaucht. Nach der erfolgten Lötung wird der Taucheinsatz durch Anheben am Handgriff 11 wieder schräg gestellt und gleichzeitig der Handhebel 46 des Kettengetriebes 33 zurückbewegt. Beim Ausheben des Taucheinsatzes aus dom Lotbad 3 öffnet sich dieser selbsttätig durch Aufklappen der beiden Längsseitenwände 21 und 22, wodurch ein beschleunigtes Abfließen des Lotes gewährleistet ist. Die Schwenkbewegung des Taucheinsatzes kurz vor Ende der Eintauchbewegung verhindert, daß sich unter H°r zu lötenden Platte Luft- bzw. Gasblasen bilden können. Die wieder eingenommene Schrägstellung beim Ausheben begünstigt das schnelle Abfließen des Lotes von den Lötstellen.

Zur Temperaturregelung des Lotbades ist ein Thermostat 47 vorgesehen, der an dem Kopf 48 anhand der Skala 49 auf <'.?n gewünschten Temperaturgrad

».5 eingestellt wird. Mit 50 ist ein Relais bezeichnet, das den Hei/stromkrcis des Lotbades schaltet.

Die einzelnen Phasen der Einlauchbewegung des Taucheinsatzes von der ausgehobenen oberen Stellung

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bis in die Lötstellung sind in den F i g. 6 bis 9 dargestellt.

Die F i g. 6 zeigt die obere Endstellung, in der der Taucheinsatz 5 aus dem Lotbad ausgehoben ist und eine zu lötende Leiterplatte 19 in ihn eingehängt ist.

F i g. 7 zeigt die erste Phase der Abwärtsbewegung. Die untere Kante 23 der schrägen Längsseitenwand 21 hat die auf der Oberfläche des Lotbades 3 schwimmende Oxydschicht gerade durchschnitten. Der eintauchende schräge Wandteil verdrängt die Verunreinigungen und schafft eine schmale oxydfreie Zone an der Badoberfläche. in die bei weiterer Abwärtsbewegung die Kante 24 der Längsseitenwand 22 eintaucht. Das durch den Längsschlitz 25 etwa gemäß den eingezeichneten Strömungslinien einströmende Lötzinn ist absolut sauber. Die durch ein kleines Dreieck gekennzeichnete Badoberfläche innerhalb des Taucheinsatzes bleibt bis zur Lötung oxvdfrei. In der F i g. 7 ist eine Zwischenstellung des Taucheinsatzes gestrichelt dargestellt. In dieser Stellung ist der Taucheinsatz noch gemäß F i g. 8 um die Querachse 9 leicht nach oben angekippt. Die zu lötende Leiterplatte 19 setzt mit ihrer Unterseite spitzwinklig auf die oxydfreie Badoberfläche auf und nimmt bei weiterer Abwärtsbewegung die in Fig. 8 gestrichelte Stellung ein. in der sie die Badoberfläche vollflächig berührt. Diese Stellung ist im Querschnitt in F i g. 9 dargestellt. Die Lotbadoberfläche hat sich ausgespiegelt. Der Lotbadanteil ist in diesem Augenblick ruhend. Die ursprünglich auf der Badoberfläche schwimmenden Verunreinigungen befinden sich teilweise an den Außeiiwandflächen der schrägen Seitenwände, von denen sie sich beim Ausheben des Taiicheinsatzes aus dem Lotbad wieder abziehen. Der Taucheinsatz Lind die ' Haltevorrichtung bestehen aus einem nicht verzinnbaren Material, beispielsweise einem Chromnickelstahl.

Nach erfolgter Lötung wird der Taucheinsatz, wie bereits beschrieben, durch Anheben aus dem Lotbad 3 ausgehoben. Hierbei öffnet sich der Taucheinsat/

K) selbsttätig, und das in ihm enthaltene Lötzinn fließt beschleunigt in das I.ölbad 3 zurück, wobei der schnell absinkende Lotbadspiegel einen leichten Sog ausübt. Ls können dadurch auch Schaltungen mit extrem enger Leiterführung ohne Zapfen-Brückenbildung gelötet

is werden.

Nach dem Entleeren des Taucheinsatzes schließen sich die beiden schrägen .Seitenwände wieder, so daß die Grundstellung nach F i g. 6 wieder eingenommen wird. Der Taucheinsatz ist zu einer neuen Lotung bereit.

Es sei noch abschließend erwähnt, daß der Antrieb für die Tauchbewegung des Taucheinsatzes nicht nur. wie dargestellt, von Hand, sondern auch mechanisch, pneumatisch, hydraulisch oder elektrisch geschehen kann. Ebenso kann die Vorrichtung mit einer Zeitschal-

:■> tung für die Tauchzeit ausgestattet sein. Die Vorrichtung kann auch vollautomatisch als Lötmaschine arbeiten.

Hierzu 3 Blatt Zeichnungen

Claims (3)

Patentansprüche:

1. Vorrichtung zur Lötung elektrischer Verbindungen, insbesondere gedruckter Schaltungen, an mit Bauelementen bestückten und flächige Leiterzüge aufweisenden isolierenden Leiterplatten durch Tauchlöten in einem einen offenen Badspiegel aufweisenden Lotbad, wobei das Lot des Bandspiegels in ein zur Aufnahme des Werkstücks dienendes Bauteil durch eine schlitzartige Loteintrittsöffnung aufsteigt, welche an ihren Längskanten durch zwei gegenüberliegende, spitzwinklig aufeinander zu laufende, an ihren unteren Enden übereinander ausmündende Wände begrenzt ist, dadurch gekennzeichnet, daß das Bauteil zur Verwendung in einem ruhenden Lotbad als eintauchbarer, trichterartiger Taucheinsatz (5) ausgebildet und heb- und senkbar sowie um eine waagerechte Querachse (9) schwenkbar ist.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß eine oder beide der aufeinander zu laufenden Längsseitenwände (21, 22) des Taucheinsatzes (5) um Gelenke (28) klappbar und entgegen einer Rückstellfeder (30) ausschwenkbar sind.

3. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Taucheinsatz (5) an einem vertikal beweglichen Ausleger (7) angeordnet und mit diesem über die waagerechte Querachse (9) verbunden ir