DE3828590A1 - Changes to the process parameters as a function of the thermal loads of a heat source especially during pulse soldering - Google Patents

Abstract

In so-called pulse soldering and similar methods for the thermal treatment of parts, the thermal energy required for melting the solder is mainly transferred to the parts to be joined by the thermal contact, preferably of a soldering tool, produced by the acting force. Here, these soldering tools can in principle be programmed in their behaviour for temperature, time and acting force on the parts. Gases can also be used for additional control. The method according to the invention describes the determination of the extent of the thermal contact by measuring the thermal load in/by these parts in order to gain from this an insight into the time sequence of this joining action. From this, the other process parameters can then be automatically changed according to the invention, and thus the flow of thermal energy and mechanical movement for the thermal treatment or the joining action and further mechanical and thermal behaviour can be influenced.

Description

Das Behandeln und/oder Verbinden von Teilen durch Einwirkungen mit Temperaturen wird in großem Umfang eingesetzt. Hierbei sei representativ das Verbinden mit einem Lot erwähnt, das unter dem Einfluß einer Temperatur schmilzt und wenigstens zwei Teile miteinander verbinden kann. Eine andere typische Anwendung eines solchen Verfahrens ist das Verbinden mit Klebern, die hier die Aufgaben eines Lotes erfüllen können. Ferner sind noch andere thermische Behandlungen möglich, so das Verändern von Strukturen in Materialien unter dem Einfluß bestimmter Temperaturen, Gase und auch von Kräften. The treatment and / or connection of parts by actions with Temperatures are widely used. Here is representatively mentions the connection with a solder that is under the Influence of a temperature melts and at least two parts can connect with each other. Another typical application of a such procedure is the bonding with glue, which is here Can perform tasks of a solder. There are also others thermal treatments possible, so changing structures in materials under the influence of certain temperatures, gases and also by forces.  

Das hier besonders anwendbare als Beispiel beschriebene Verfahren überträgt die Wärme von einem Werkzeug auf wenigstens ein Teil vorzugsweise durch thermischen Kontakt und/oder durch Strahlung. Hierbei kann die Wärmequelle vorzugsweise ein dem Verbraucher in seinen Abmessungen angepaßtes Werkzeug oder Elektrode sein, das kraftschlüssig wenigstens ein Teil mittelbar oder unmittelbar berührt. Verschiedene Profile können eingestellt werden, um den zeitlichen Verlauf von Kraft, Temperatur und Gasen einzustellen.The method particularly applicable here as an example transfers the heat from a tool to at least one part preferably by thermal contact and / or by radiation. Here, the heat source can preferably be in the consumer tool or electrode adapted to its dimensions non-positively at least a part indirectly or directly touched. Different profiles can be set to the adjust the time course of force, temperature and gases.

Die für die Übertragung der thermischen Energie einwirkende Kraft des Werkzeuges auf die Teile hat gleichzeitig den Nachteil, daß dadurch empfindliche Teile beschädigt werden können. Dies kann besonders dann der Fall sein, wenn die Wärme z. B. auf ein weiteres Teil übertragen werden soll, das z. B. nur als eigentliche mechanische Grundplatte für Teile verwendet wird, so z. B. einer Leiterplatte aus Epoxy oder aus Glas. Mit dem hier beschriebenen Verfahren werden die Teile und Materialien geschont und die Ausbeute während der Fertigung entscheidend erhöht. Ferner ergibt sich daraus eine rechnergestützte Überwachung und Registrierung der wesentlichen Prozeßparameter z. B. in einem Massenspeicher, um auch Langzeitdaten zu erhalten.The force acting on the transfer of thermal energy of the tool on the parts has the disadvantage that sensitive parts can be damaged. This can be particularly the case when the heat z. B. another Part to be transferred, the z. B. only as actual mechanical base plate is used for parts, such. B. one PCB made of epoxy or glass. With the one described here The parts and materials are protected and the process Yield during production significantly increased. Furthermore results resulting in computer-aided monitoring and registration the essential process parameters z. B. in a mass storage also get long-term data.

Das hier beschriebene modifizierte und automatisch arbeitende Verfahren kann diese wesentlichen Nachteile vermeiden und die Parameter automatisch einstellen. Hierfür wird der thermische Kontakt des die thermische Energie abgebenden Werkzeuges gemessen und daraus Rückschlüsse auf den entstandenen thermischen Kontakt auch zu und innerhalb der Teile gezogen. Dies ist dann ein Maß erforderlichen Änderungen des vorgegebenen Profiles.The modified and automatically working described here The process can avoid these major disadvantages and the Set parameters automatically. For this the thermal Contact of the tool giving off the thermal energy is measured and from this conclusions about the thermal contact that has arisen also pulled to and within the parts. This is then a measure required changes to the specified profile.

Bekannt sind hier derzeit in der Literatur und in der Anwendung keine Verfahren, die die Veränderung der Prozeßparameter automatisch zum Einstellen/Verändern der weiteren Prozeßparameter verwenden. Üblicherweise werden fest-eingestellte Parameter verwendet, unabhängig von den durch eine mögliche Messung erzielbaren Informationen. Gelegentlich wird deren einzelne Registrierung angewandt.Known are currently none in the literature and in use Procedures that change process parameters automatically use to set / change the other process parameters. Fixed parameters are usually used, regardless of those achievable by a possible measurement Information. Occasionally, their individual registration applied.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß ein solches weiter unten in Fig. 1 beschriebenes Lötwerkzeug zur Abgabe thermischer Energie auf wenigstens ein Teil vorzugsweise mit einem elektrischen Strom auf eine voreingestellte Solltemperatur geheizt wird, wobei die Temperatur an der die thermische Energie abgebenden Teilen gemessen und über den vorzugsweise durchfließenden elektrischen Strom geregelt wird.This object is achieved in that such a soldering tool described below in FIG. 1 for delivering thermal energy to at least one part is preferably heated with an electric current to a preset target temperature, the temperature at which the parts giving off the thermal energy are measured and is regulated via the preferably flowing electrical current.

Zur Aufrechterhaltung dieser Solltemperatur ist eine durch den elektrischen Strom erzeugte gewisse thermische Energie erforderlich, die sich durch die Ableitung der thermischen Energie über die Halter 12 ergibt und ferner über Abstrahlung thermischer Energie in die Umgebung des Werkzeuges. Nach zeitlicher Stabilisierung dieser Bedingungen ist hierfür ein bestimmter und nahezu konstanter elektrischer Strom erforderlich. To maintain this target temperature, a certain thermal energy generated by the electrical current is required, which results from the dissipation of the thermal energy via the holder 12 and also via radiation of thermal energy into the surroundings of the tool. After these conditions have stabilized over time, a certain and almost constant electrical current is required for this.

Wird dieses Werkzeug thermisch belastet z. B. durch eines oder durch mehrere Teile, so ist zur Aufrechterhaltung der Temperatur (Sollgröße) ein höherer elektrischer Strom erforderlich (Stellgröße). Durch die unterschiedlichen thermischen Kontakte zwischen Werkzeug und einem Teil und einem weiteren Teil als Funktion der zeitlichen Wärmeeinwirkung wird sich diese Stellgröße laufend ändern. Daraus lassen sich dann die thermischen Kontakte zeitunabhängig ermitteln und auch die Größe der erwärmten thermischen Masse.If this tool is thermally stressed z. B. by one or through several parts, is to maintain the temperature (Nominal value) a higher electrical current is required (Manipulated variable). Due to the different thermal contacts between tool and part and another part as Function of the temporal exposure to heat will affect this Change the manipulated variable continuously. From this you can then Determine thermal contacts independent of time and also the size the heated thermal mass.

Erfindungsgemäß wird hier vorgeschlagen, diese durch Messung der Stellgröße ermittelten Daten über die thermischen Kontakte zwischen Werkzeug und den thermischen Lasten z. B. mit Sollwerten zu vergleichen und daraus die Daten für das Profil von Temperatur, Kraft, Gasen und auch Zeit automatisch und/oder vorzugsweise in einem Regelkreis zu ändern.According to the invention, it is proposed here by measuring the Control value determined data on the thermal contacts between the tool and the thermal loads z. B. with setpoints compare and derive the data for the profile of temperature, Force, gases and also time automatically and / or preferably in to change a control loop.

Ferner können erfindungsgemäß diese Daten z. B. in einem Massenspeicher gesammelt und dann ausgewertet werden. Hieraus lassen sich Rückschlüsse auf das Langzeit-Verhalten der Teile, Materialien, der Oberflächen & Verunreinigungen usw. und besonders auf deren Veränderungen schließen. Auch Veränderungen der Einrichtungen/Maschinen und besonders der Werkzeuge können beurteilt werden.Furthermore, according to the invention, this data can, for. B. in one Mass storage is collected and then evaluated. Out of this conclusions can be drawn about the long-term behavior of the parts, Materials, surfaces & contaminants etc. and especially infer their changes. Even changes in Equipment / machines and especially the tools can be assessed.

So läßt sich z. B. recht einfach der unmittelbare thermische Kontakt des Werkzeuges zu einem ersten Teil erkennen. Ist z. B. die Oberfläche des Werkzeuges z. B. mit Belägen von verkohltem Flußmittel verunreinigt, so wird durch den dadurch entstandenen thermischen Widerstand dieser Schicht weniger thermische Energie auf die Teile geführt und die Solltemperatur kann mit einem kleineren Wert an Stellgröße erreicht werden. Diese Messung läßt erkennen, daß zwar die Temperatur am Werkzeug erreicht wurde, jedoch ohne die für die Prozeß der thermischen Behandlung erforderlichen thermischen Belastung, also der Übertragung der thermischen Energie auf die Teile. Daraus kann dann das Profil erfindungsgemäß geändert werden, so z. B. die Zeit für die Einwirkung auf die Teile verlängert werden.So z. B. quite simply the immediate thermal Detect contact of the tool with a first part. Is z. B. the Surface of the tool e.g. B. with deposits of charred Flux contaminated by the resulting thermal resistance of this layer less thermal energy led to the parts and the target temperature can with a smaller value of the manipulated variable can be achieved. This measurement leaves recognize that the temperature on the tool has been reached, however without that for the process of thermal treatment required thermal load, i.e. the transfer of thermal energy on the parts. The profile can then be used be changed according to the invention, such. B. the time for Exposure to the parts can be extended.

Die Abbildungen veranschaulichen einen derartigen Vorgang und eine typische derartige Anordnung dafür.The illustrations illustrate one such process and one typical such arrangement therefor.

Fig. 1 zeigt zunächst eine typische Anordnung, mit der über Kraft und daraus resultierendem thermischen Kontakt thermische Energie auf Teile übertragen werden kann. Fig. 1 first shows a typical arrangement with which thermal energy can be transferred to parts via force and the resulting thermal contact.

Hier stellt 11 ein heizbares Werkzeug mit der die Wärme abgebenden Fläche 11 a dar, das mit einem entsprechenden Regler schnell auf die voreingestellte Solltemperatur (Istgröße) eingestellt werden kann. Typische Werte von 1000°C pro Sekunden können erreicht werden. Hierfür fließt ein elektrischer Strom 19 (Stellgröße) durch diesen Heizwiderstand, der durch den externen Regler als Funktion der voreingestellten Solltemperatur geregelt wird. 12 sind die entsprechenden elektrischen Anschlüsse dieses Werkzeuges, über die auch gleichzeitig die Kraft 13 einwirken kann. Üblicherweise wird auf der die thermische Energie abgebenden Fläche die Ist-Temperatur gemessen (nicht dargestellt), die dann zur Regelung des Stromes 19 verwendet wird.Here 11 represents a heatable tool with the heat-emitting surface 11 a , which can be quickly adjusted to the preset target temperature (actual size) with an appropriate controller. Typical values of 1000 ° C per second can be reached. For this purpose, an electrical current 19 (manipulated variable) flows through this heating resistor, which is regulated by the external controller as a function of the preset target temperature. 12 are the corresponding electrical connections of this tool, via which the force 13 can also act simultaneously. Usually, the actual temperature is measured on the surface emitting the thermal energy (not shown), which is then used to regulate the current 19 .

14 sind hier z. B. die elektrischen Anschlüsse des Gehäuses eines elektronischen Bauteiles 16, die auf die elektrischen Anschlüsse 15 einer Leiterplatte gelötet werden sollen. Hierfür wird das Lot 17 in Verbindung mit den üblichen Flußmitteln (nicht dargestellt) zur Reduktion von Verunreinigungen verwendet. 14 are here for. B. the electrical connections of the housing of an electronic component 16 , which are to be soldered to the electrical connections 15 of a circuit board. For this purpose, the solder 17 is used in conjunction with the customary fluxes (not shown) to reduce impurities.

Die thermische Behandlung zum Herstellen einer Lötverbindung läuft nun so ab, daß z. B. zunächst einmal die Kraft 13 über das Werkzeug 11 a auf die Teile 14 und 15 einwirkt. Üblicherweise nach dem Erreichen der voreingestellten Sollkraft wird ein voreingestelltes Temperaturprofil eingeschaltet, so daß mit einer von den thermischen Kontakten abhängigen zeitlichen Verzögerung thermische Energie von Werkzeug 11 a auf Teil 14 und auf Teil 15 fließen kann. Für die Leistung dieser thermischen Energie zum zeitlichen Beginn ist hier einmal das extra aufgetragene Flußmittel zuständig, aber auch besonders die Beschaffenheiten der Oberflächen, so der des Lotes. Reichen die Flußmittel nicht zur Reinigung der Lotoberflächen während der thermischen Beeinflussung aus, so wird der thermische Kontakt zeitlich meßbar anders verlaufen.The thermal treatment for making a solder joint now takes place so that, for. B. first acts the force 13 via the tool 11 a on the parts 14 and 15 . Typically, after reaching the preset target force a preset temperature profile is turned on, so that thermal energy can flow from a tool 11 on part 14 and part 15 at a rate dependent on the thermal contacts time delay. The extra applied flux is responsible for the performance of this thermal energy at the beginning of the time, but also especially the properties of the surfaces, so that of the solder. If the flux is not sufficient to clean the solder surfaces during the thermal influence, the thermal contact will be measurably different over time.

Ein typisches Beispiel des erwähnten thermischen Kontaktes mit seinem zeitlichen Verlauf als Funktion der thermischen Beeinflussung ist in Fig. 2a dargestellt. Hier ist 21 a der die thermische Energie abgebende Teil des Heizwiderstandes, hier dargestellt mit der bereits auf die Teile einwirkenden voreingestellten Kraft 23 und mit der voreingestellten Solltemperatur.A typical example of the thermal contact mentioned with its time profile as a function of the thermal influence is shown in Fig. 2a. Here 21 a is the part of the heating resistor which gives off the thermal energy, shown here with the preset force 23 already acting on the parts and with the preset set temperature.

24 ist hier als erstes Teil der Querschnitt einen runden Drahtes z. B. aus Kupfer, der mit einer Isolation aus einem Lack 24 überzogen ist. Über die einwirkende Kraft 23 hat diese Isolation mechanischen Kontakt zu dem Lot 27, der auf dem elektrischen Anschluß 25 z. B. einer isolierenden Leiterplatte 28 montiert ist. 24 is the first part of the cross section of a round wire z. B. made of copper, which is coated with insulation from a lacquer 24 . About the acting force 23 , this insulation has mechanical contact with the solder 27 , which on the electrical connection 25 z. B. an insulating circuit board 28 is mounted.

Betrachtet man nun den Zeitpunkt gleich nach dem Erreichen der Solltemperatur, so wird durch die Isolation 24 a zunächst keine thermische Energie auf den Draht 24 übertragen werden. Für diesen Zeitpunkt ist also lediglich ein geringer elektrischer Strom 29 erforderlich, um die voreingestellte Solltemperatur zu halten.If one now considers the point in time immediately after the target temperature has been reached, the insulation 24 a initially does not transmit any thermal energy to the wire 24 . For this point in time, only a small electrical current 29 is required to maintain the preset target temperature.

Durch die Materialwahl der Isolation ist hier in diesem Beispiel festgelegt, daß nach Fig. 2b unter gleichzeitiger Einwirkung der Kraft 23 die Isolation 24 an dem Berührungspunkt 21 b schmilzt und somit ein thermischer Kontakt zwischen Werkzeug 21 a und Draht 24 hergestellt wird. Jetzt entsteht eine deutliche Ableitung der thermischen Energie in diesen Draht, so daß jetzt ein höherer elektrischer Strom für die Aufrechterhaltung der Solltemperatur erforderlich ist. By the choice of material of the insulation is defined here in this example that 2b, the insulation 24 b melts of FIG. Under the simultaneous action of the force 23 at the contact point 21, and thus a thermal contact between the tool 21a and wire 24 is manufactured. Now there is a clear derivation of the thermal energy in this wire, so that a higher electrical current is now required to maintain the target temperature.

Diese nun erfolgende zeitlich verschobene Erwärmung des Drahtes 24 in Fig. 2c hat ein Schmelzen der Isolation 24 a am Punkt 21 c zur Folge, so daß nach einer zeitlichen Verzögerung jetzt ein thermischer Kontakt zum Lot 27 hergestellt wird und thermische Energie zum Erwärmen des Teiles 25 und zum Schmelzen des Lotes von dem Werkzeug 21 a aufgebracht werden muß. Dies erfordert wiederum eine Erhöhung des elektrischen Stromes 29.This is now taking place in time-shifted heating of the wire 24 in Fig. 2c has a melting of the insulation 24 a at point 21 c for the sequence so that now a thermal contact to the solder 27 is produced after a time delay and thermal energy for heating the part 25 and must be applied to melt the solder from the tool 21 a . This in turn requires an increase in the electric current 29 .

Ein solcher geschilderter Vorgang kann z. B. innerhalb von 1 . . . 2 Sekunden ablaufen.Such a process described can, for. B. within 1. . . 2nd Seconds expire.

Fig. 3a zeigt den vereinfachten Ablauf des thermischen Kontaktes als Funktion der Zeit in einem Diagramm. Hierin ist 33 die Zeitachse und 31 der für die Aufrechterhaltung der Temperatur erforderliche elektrische Strom. Nach dem Einschalten der Solltemperatur ist ein bestimmter elektrischer Strom 31 a erforderlich, um die thermische Belastung des Werkzeuges 21 a durch Abstrahlung und durch die geringe Wärmeableitung über die Isolation 24 a des Drahtes 24 zu regeln. Beim Zeitpunkt 33 a ist die Isolation an 21 b so weit durchgeschmolzen, daß der thermische Kontakt den erhöhten elektrischen Strom 31 b erfordert. Ähnlich verhält es sich dann beim Zeitpunkt 33 b, wenn der thermische Kontakt 21 c zwischen Draht 24 und Lot 27 hergestellt wird. Hierfür ist dann der elektrische Strom 31 c für die Heizung des Werkzeuges 21 a auf die Solltemperatur erforderlich. Fig. 3a shows the simplified flow of the thermal contact as a function of time in a graph. Here, 33 is the time axis and 31 is the electrical current required to maintain the temperature. After switching on the target temperature, a certain electric current 31 a is required to regulate the thermal load on the tool 21 a by radiation and by the low heat dissipation via the insulation 24 a of the wire 24 . At time 33 a , the insulation at 21 b has melted so far that the thermal contact requires the increased electrical current 31 b . The situation is similar at time 33 b when the thermal contact 21 c is established between wire 24 and solder 27 . The electrical current 31 c is then required for heating the tool 21 a to the desired temperature.

Fig. 3b zeigt dann mögliche daraus erfindungsgemäß abgeleitete Änderung des auf die Teile einwirkenden Profiles. FIG. 3b then shows possible therefrom according to the invention derived change in the forces acting on the parts profile.

Bei diesem Beispiel sei davon ausgegangen, daß die Isolation 24 a des Kupferdrahtes 24 aus einem Material mit hoher Temperaturfestigkeit ist, die z. B. weit über der eines schmelzenden Lotes liegen kann. Um diese Isolation durchzuschmelzen, ist es erforderlich, hierfür eine entsprechend hohe Mindest-Temperatur 32 a zu wählen. Diese (hohe) Temperatur würde jedoch dem Lot 27 und besonders dem Substrate 28 Schaden zufügen. Ein manuell voreingestelltes Temperaturprofil, ähnlich wie in Fig. 3b dargestellt, ist unzureichend kontrollierbar. Das erfindungsgemäße Verfahren vereinfacht die Einstellungen und schaltet die für diesen Verbindungsvorgang erforderlichen Temperaturen automatisch zeitlich unabhängig auf die richtigen programmierten Sollwerte.In this example it is assumed that the insulation 24 a of the copper wire 24 is made of a material with high temperature resistance, which, for. B. can be far above that of a melting solder. To melt this insulation, it is necessary to choose a correspondingly high minimum temperature 32 a . However, this (high) temperature would damage the solder 27 and especially the substrate 28 . A manually preset temperature profile, similar to that shown in Fig. 3b, is insufficiently controllable. The method according to the invention simplifies the settings and automatically switches the temperatures required for this connection process to the correct programmed setpoints independently of time.

Nach dem Erreichen des thermischen Kontaktes zum Zeitpunkt 33 a wird dadurch ausgelöst automatisch die Temperatur auf den geringeren Wert 32 b herunter-geregelt. Durch Anwendung der temperatur-gesteuerten erfindungsgemäßen Zwangskühlung wird dieser Wert in kurzer Zeit erreicht, z. B. in 0,2 Sekunden.After reaching the thermal contact at time 33 a , the temperature is automatically tripped down to the lower value 32 b . By using the temperature-controlled forced cooling according to the invention, this value is reached in a short time, for. B. in 0.2 seconds.

Die Temperatur 32 b erwärmt den Draht 24 und ist noch ausreichend, um den thermischen Kontakt zum Lot bei 21 c zum Zeitpunkt 33 b zu erreichen. Jetzt wird die Temperatur auf den Wert 32 c heruntergeregelt, mit der dann der eigentliche Lötvorgang hergestellt werden kann. Diese Temperatur reicht aus, um das Lot 27 und das Teil 25 ohne Gefahr zu erwärmen und eine sichere Verbindung zwischen Lot und Draht herzustellen. The temperature 32 b heats the wire 24 and is still sufficient to achieve thermal contact with the solder at 21 c at the time 33 b . Now the temperature is reduced to 32 c , with which the actual soldering process can then be carried out. This temperature is sufficient to heat the solder 27 and the part 25 without danger and to establish a secure connection between the solder and the wire.

Ähnlich wie im Diagramm Fig. 3b dargestellt, können erfindungsge­ mäß andere Parameter eines solchen Bearbeitungsprofils als Funktion der thermischen Last am Werkzeug 21 a verändert werden. Hierzu gehört besonders die Beeinflussung der Kraft, die wesentlich für den ersten thermischen Kontakt zuständig ist, jedoch eine nachteilige Beeinflussung der Teile beim Übertragen höherer Temperatur haben kann. Auch können dadurch Gase gesteuert werden, so etwa zur weiteren thermischen Beeinflussung oder zur Veränderung von Umgebungsbedingungen. Auch lassen sich erfindungsgemäß zusätzliche besonders auf die Teile einwirkende thermische Quellen dadurch steuern, so etwa die um Wärmeableitung in Teilen beeinflussen.Similarly to the diagram of Fig. 3b, erfindungsge Mäss other parameters of such machining profile to be changed as a function of the thermal load on the tool 21 a. This includes in particular influencing the force, which is essentially responsible for the first thermal contact, but which can have an adverse influence on the parts when transferring a higher temperature. Gases can also be controlled in this way, for example for further thermal influencing or for changing ambient conditions. It is also possible according to the invention to control additional thermal sources which act particularly on the parts, for example by influencing the heat dissipation in parts.

Erfindungsgemäß kann besonders die Zeit für das Einwirken verschiedener Parameter beeinflußt werden, wie dies bereits in den Fig. 2 . . . 3 dargestellt wurde.According to the invention, the time for the action of various parameters can be influenced in particular, as already shown in FIG. 2. . . 3 was shown.

Fig. 5a stellt eine typische weitere Anwendung dieses erfindungsgemäßen Verfahrens dar. Hier wird ein flaches Bändchen 54 auf eine Leiterplatte 58 mit dem Anschluß 55 und dem Lot 57 gelötet, wie es z. B. der Anschluß eines elektronischen Bauteiles sein kann. 53 ist die Kraft, mit der das die Wärme abgebende Werkzeug an der Fläche 53 a diese Teile chemisch beeinflußt, so das Lot zum Schmelzen bringt. Fig. 5a shows a typical further application of this method according to the invention. Here, a flat ribbon 54 is soldered onto a circuit board 58 with the connection 55 and the solder 57 , as it is z. B. can be the connection of an electronic component. 53 is the force with which the heat-emitting tool on the surface 53 a chemically influences these parts, so that the solder melts.

Zu Beginn einer solchen thermischen Beeinflussung wird das Werkzeug 53 a nur punktförmig auf dem Lot 57 aufliegen, das wiederum nur punktförmig auf dem Anschluß 55 aufliegt. Erst nach einiger Zeit und durch Schmelzen des Lotes werden sich die thermischen Kontakte wesentlich erhöhen und auch das Lot auf dem Anschluß 55 schmelzen.At the beginning of such a thermal influence, the tool 53 a will only rest on the solder 57 in a punctiform manner, which in turn will only rest on the connection 55 in punctiform fashion. Only after some time and by melting the solder will the thermal contacts increase significantly and also melt the solder on the connection 55 .

Fig. 5b zeigt eine ähnliche Darstellung wie Fig. 5a, jedoch ist hier der Anschluß 54 seitlich versetzt unter dem Werkzeug 53 a angeordnet, ein typischer Positionierfehler. Aus dieser Darstellung ist deutlich zu erkennen, daß hier die thermische Last am Werkzeug 53 wesentlich geringer sein wird, als dies in Fig. 5a dargestellt. Diese Eigenschaften werden zur Beeinflussung des Profiles verwendet. Fig. 5b shows a similar representation as Fig. 5a, but here the connection 54 is laterally offset under the tool 53 a , a typical positioning error. From this illustration it can be clearly seen that here the thermal load on the tool 53 will be significantly lower than that shown in FIG. 5a. These properties are used to influence the profile.

Die entsprechenden Diagramme für diese beiden Figuren sind in Fig. 4 dargestellt.The corresponding diagrams for these two figures are shown in FIG. 4.

41 ist der durch das Werkzeug 53 a fließende elektrische Strom zum Aufrechterhalten der voreingestellten Solltemperatur (Stellgröße), 43 stellt die Zeitskala dar, unter der die thermische Beeinflussung erfolgt. 41 is the electrical current flowing through the tool 53 a to maintain the preset target temperature (manipulated variable), 43 represents the time scale under which the thermal influence takes place.

42 in Fig. 4a kann jeder der aufgeführten erfindungsgemäßen anderen Parameter sein, also die einwirkende Kraft 53, ein oder mehrere einwirkende Gase zur weiteren Beeinflussung, eine mögliche zusätzliche thermische Quelle, z. B. einwirkend direkt auf den Anschluß 55 oder eine Kombination mit einem oder mehreren dieser Parameter. 42 in FIG. 4a can be any of the other parameters listed according to the invention, ie the acting force 53 , one or more acting gases for further influencing, a possible additional thermal source, e.g. B. acting directly on port 55 or a combination with one or more of these parameters.

Die Kurve 44 a zeigt einen typischen Verlauf des erforderlichen elektrischen Stromes zur Aufrechterhaltung der voreingestellten Solltemperatur am Werkzeug 53 a in Fig. 5a. So nimmt dieser Strom zunächst durch Erhöhung des thermischen Kontaktes während des Schmelzvorganges als Funktion der Zeit zu - um dann nach Eintreten einer thermischen Sättigung exponentiell wieder abzunehmen. Bedingt durch die üblichen Toleranzen in den Materialien und Formen usw. wird eine solche Kurve auch eine dargestellte Toleranz mit der Kurve 44 b bilden.The curve 44 a shows a typical profile of the electrical current required for maintaining the preset target temperature of the tool 53 a in Fig. 5a. This current initially increases as a function of time as a result of increasing the thermal contact during the melting process - and then exponentially decreases again after thermal saturation has occurred. Due to the usual tolerances in materials and shapes, etc., such a curve will also form a tolerance shown with curve 44 b .

Ist das Teil 57 nach Fig. 5b seitlich positioniert, so wird der thermische Kontakt anders/geringer sein, wie in der Kurve 44 c dargestellt.If the part 57 of Fig. 5b positioned laterally, so the thermal contact will be different / be lower, as shown in c of the curve 44.

Aus diesen ermittelten Werten lassen sich nun unmittelbar Rückschlüsse ziehen und erfindungsgemäß die Prozeßparameter für den weiteren zeitlichen Verlauf der Beeinflussung der Teile verändern.These values can now be used directly Draw conclusions and according to the process parameters for the further time course of the influencing of the parts change.

So kann vor, während oder kurz nach Erreichen des maximalen Wertes 41 a z. B. einer der erwähnten Parameter 42 verändert werden. Der sich daraus ergebende Zeitpunkt 43 a ist somit fließend und nicht mehr als fester Parameter vorgegeben, sondern abhängig vom Zeitpunkt des ermittelten Wertes bei 41 a, zuzüglich einer ggf. einstellbaren Zeit usw., also von der thermischen Last.So before, during or shortly after reaching the maximum value 41 a z. B. one of the mentioned parameters 42 can be changed. The resulting point in time 43 a is therefore fluid and no longer specified as a fixed parameter, but rather as a function of the point in time of the determined value at 41 a , plus a possibly adjustable time, etc., that is, the thermal load.

Eine Toleranz des Wertes 41 a läßt sich mit 41 b vorgeben. Wird diese Toleranz mit 41 c z. B. über/unterschritten, so können daraus erfindungsgemäß weitere Parameter verändert werden. So kann es z. B. erforderlich sein, hierdurch ausgelöst die Einwirkungen wesentlich auch zeitlich zu verkürzen, um über die extrem kleinen Auflageflächen in Fig. 5b das Substrat 58 nicht zu beschädigen.A tolerance of the value 41 a can be specified with 41 b . If this tolerance with 41 c z. B. above / below, further parameters can be changed according to the invention. So it can e.g. B. may be necessary, thereby triggering the effects to be shortened considerably, in order not to damage the substrate 58 via the extremely small contact surfaces in FIG. 5b.

Eine weitere Beeinflussung der Teile kann z. B. zu einem Zeitpunkt 43 b erfolgen, wenn der maximale Wert bereits unterschritten ist.A further influence on the parts can e.g. B. at a time 43 b when the maximum value is already fallen below.

In allen Fällen kann einer oder mehrere Parameter gleichzeitig oder unabhängig voneinander verändert werden, so z. B. langsam nach 42 c und dann für eine weitere Zeit 42 d oder 42 b gehalten werden. Auch hier kann wiederum eine Veränderung durch Ermittlung des thermischen Kontaktes nach Fig. 4b erfolgen. So kann besonders zwischen der Zeit 43 a und 43 b eine Zusatzkühlung eingeschaltet werden, um die thermische Beeinflussung nach ausreichender Vergrößerung des thermischen Kontaktes zu verringern.In all cases, one or more parameters can be changed simultaneously or independently of one another. B. slowly after 42 c and then 42 d or 42 b for a further time. Here, too, a change can be made by determining the thermal contact according to FIG. 4b. Additional cooling can be switched on in particular between time 43 a and 43 b in order to reduce the thermal influence after sufficient enlargement of the thermal contact.

Erfindungsgemäß kann auch die mechanische Bewegung des Werkzeuges 53 hin zum Substrat 58 nach Diagramm Fig. 4a beeinflußt werden. So kann die zunächst einwirkende Kraft bei Beginn der thermischen Behandlung so beeinflußt werden, daß der Weg dieses Werkzeuges 53 a zu einem der Teile 54 oder 57 oder gegenüber dem Substrat 58 einen bestimmten Wert nicht unterschreiten kann. Dadurch kann die mechanische Beeinflussung der Teile usw. erheblich beeinflußt werden, so z. B. auf wärmeempfindliche Materialien im Substrat 58.According to the invention, the mechanical movement of the tool 53 towards the substrate 58 according to the diagram in FIG. 4a can also be influenced. Thus, the force initially acting at the beginning of the thermal treatment can be influenced in such a way that the path of this tool 53 a to one of the parts 54 or 57 or relative to the substrate 58 cannot fall below a certain value. As a result, the mechanical influencing of the parts, etc. can be significantly influenced, for. B. on heat-sensitive materials in the substrate 58 .

Claims (9)

1. Verfahren zur vorwiegend thermischen Behandlung von Teilen z. B. mit Impulslöten, Schweißen oder Kleben über Einwirkung thermischer Energie durch indirekten oder direkten thermischen Kontakt von einem Werkzeug 11 a zu einem oder mehreren Teilen 14, 15, dadurch gekennzeichnet, daß die thermische Belastung vorzugsweise des Werkzeuges 11 a vor/während/nach der Beeinflussung an die die Wärme aufnehmenden Teil(e) gemessen wird und daraus abgeleitet das Profil der auf die Teil(e) einwirkenden Parameter eingestellt/verändert wird.1. Method for predominantly thermal treatment of parts such. B. with pulse soldering, welding or gluing via the action of thermal energy by indirect or direct thermal contact from a tool 11 a to one or more parts 14, 15 , characterized in that the thermal load preferably on the tool 11 a before / during / after the Influence on the heat-absorbing part (s) is measured and from this the profile of the parameters acting on the part (s) is set / changed. 2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß ein Parameter die vom Werkzeug 13 auf die Teile einwirkende Kraft ist.2. Device according to claim 1, characterized in that a parameter is the force acting on the parts by the tool 13 . 3. Vorrichtung nach Anspruch 1 . . . 2, dadurch gekennzeichnet, daß ein Parameter die von dem Werkzeug 13 abgegebene Temperatur ist.3. Device according to claim 1. . . 2, characterized in that a parameter is the temperature given by the tool 13 . 4. Vorrichtung nach Anspruch 1 . . . 3, dadurch gekennzeichnet, daß dieser Parameter die Zeit für die einzeln oder gemeinsam einwirkenden Parameter ist.4. The device according to claim 1. . . 3, characterized, that this parameter is the time for individually or collectively acting parameters. 5. Vorrichtung nach Anspruch 1 . . . 4, dadurch gekennzeichnet, daß ein Parameter ein oder mehrere Gase sind, die eine chemische und/oder temperaturabhängige Beeinflussung der Teile herbeiführen können und/oder eine Temperaturbeeinflussung erzeugen, besonders das Werkzeug und/oder die Teile zur Einstellung einer niedrigeren Temperatur kühlen.5. The device according to claim 1. . . 4, characterized, that a parameter is one or more gases that are a chemical and / or bring about temperature-dependent influencing of the parts can and / or produce a temperature influence, especially the tool and / or parts to set a lower one Cool temperature. 6. Vorrichtung nach Anspruch 1 . . . 5, dadurch gekennzeichnet, daß dadurch eine weitere auf die Teile einwirkende Wärmequelle beeinflußt wird.6. The device according to claim 1. . . 5, characterized, that thereby a further heat source acting on the parts being affected. 7. Vorrichtung nach Anspruch 1 . . . 6, dadurch gekennzeichnet, daß der Weg des krafteinwirkenden Werkzeuges 11 damit beeinflußt besonders begrenzt wird.7. The device according to claim 1. . . 6, characterized in that the path of the force-acting tool 11 is thus particularly limited. 8. Vorrichtung nach Anspruch 1 . . . 7, dadurch gekennzeichnet, daß zusätzlich als Funktion der thermischen Belastung ein reduzierendes Material oder Gas auf die Teile gegeben wird.8. The device according to claim 1. . . 7, characterized, that additionally as a function of the thermal load reducing material or gas is added to the parts. 9. Vorrichtung nach Anspruch 1 . . . 8, dadurch gekennzeichnet, daß mehr als ein Parameter auch gleichzeitig geändert wird.9. The device according to claim 1. . . 8, characterized, that more than one parameter is changed at the same time.