DE4414560A1 - Verfahren und Vorrichtung zum Zerstäuben und flächigen oder partiellen Auftragen von Flüssigkeiten - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Zerstäuben und flächigen oder partiellen Auftragen von Flüssigkeiten, insbesondere zum Auftragen von Flußmitteln auf bestückte Leiterplatten in Wellenlötanlagen zum Entfernen von organischen und anorganischen Restprodukten vor dem Lötprozeß.

Bekannt sind Verfahren und Vorrichtungen, die entweder die Flüssigkeit in einem geschlossenen System durch Gasdruck oder in einem offenen System durch Unterdruck (Vergaserprinzip) an eine Düse fördern und die austretende Flüssigkeit mittels Ultraschall zerstäuben. Bei weiteren bekannten Lösungen wird die Flüssigkeit durch eine Pumpe zur Düse gefördert und mittels Druckgase zerstäubt. Weitere Varianten arbeiten ohne Düsen und spritzen mittels Druckluft Flußmittel aus einem durch eine Flußmittelwanne rotierendes zylindrisches Sieb bzw. erzeugen einen Nebel durch Abspritzen von Flüssigkeiten einer Bürste an einen Rakel.

Das Auftragen von geschäumten Flußmitteln in Schaumfluxern ist z. B. aus der DE-OS 39 41 069, bei der ein Fluxtrichter zur Erzeugung eines feinporigen Schaumes und einer konstanten Schaumkrone vorgesehen ist, bekannt.

Aus der DE 34 27 004 ist eine Vorrichtung zum Aufbringen von Flußmittel auf die Unterseite von mit Lötverbindungen zu versehenden Werkstücken bekannt, bei der zur Vermeidung von Rückstandsbildungen durch zuviel aufgetragenes Flußmittel hinter der Fluxerdüse eine gesonderte Absaugvorrichtung angeordnet ist, die überschüssiges Flußmittel von der Unterseite der Leiterplatte absaugt.

Die bekannten Lösungen haben den Nachteil, daß beim Schäumen durch die fortwährend durchströmte Luft das Flußmittel zwangsläufig mit Feuchtigkeit angereichert wird und diese innerhalb kurzer Zeit unbrauchbar und als Chemieabfall entsorgt werden. Bei der Verwendung von Fluxerdüsen tritt außerdem der Nachteil auf, daß diese sich relativ schnell zusetzen und nur schwer zu reinigen sind.

Das Versprühen von Flußmitteln mit den bisher bekannten Einrichtungen führt zu relativ hohen Verbräuchen. Diese Systeme sind offen, d. h. durch den Rücklauf des Flußmittels wird eine endliche Zeit benötigt, ehe ein definiertes Sprühergebnis erzielt wird. Sie können deshalb nicht für den Start-/Stopp-Betrieb genutzt werden.

Durch Harze und Salze verschmutzen die Düsen, was zu Funktionsstörungen und folglich zu Lötfehlern führen kann. Deshalb werden oft aufwendige Düsenreinigungssysteme verwendet.

Einrichtungen zur Zerstäubung mittels Ultraschall bzw. die als Trägermittel hochreine Druckluft verwenden, sind sehr kostenaufwendig.

Aufgabe der Erfindung ist es, ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Zerstäuben und flächigen oder partiellen Auftragen von Flüssigkeiten, insbesondere zum Auftragen von Flußmitteln auf bestückte Leiterplatten in Wellenlötanlagen zum Entfernen von organischen und anorganischen Restprodukten vor dem Lötprozeß zu schaffen, die die Nachteile vorbekannter Verfahren und Einrichtungen beseitigt und für den Start-/Stopp-Betrieb, d. h. ein Zerstäuben und Auftragen erfolgt nur wenn eine Leiterplatte sich über der Düse befindet, geeignet ist.

Erfindungsgemäß wird die Aufgabe dadurch gelöst, daß der Flüssigkeitsnebel ausschließlich durch den Austritt der Flüssigkeit aus der Düse unter hohem Druck durch Druckwellen in der Flüssigkeit selbst ohne weitere Hilfsenergie wie Ultraschall oder Gas erzeugt wird.

Die Erzeugung der Druckwellen in der Flüssigkeit selbst erfolgt durch schlagartiges Schließen der mit einem Vordruck beaufschlagten zur Düse führenden Leitung.

Durch das kurzzeitige, schlagartige Schließen erfolgt eine Druckerhöhung im System, was zum Abspritzen der Flüssigkeit aus der Düse führt. Der Austrittsdruck aus der Düse beträgt kurzzeitig über 10 bar, so daß sich die Düse immer selbst reinigt. Die Flüssigkeit wird sofort nach dem Öffnen der Düse versprüht, so daß an Konturen der zu besprühenden Fläche an- oder abgeschaltet werden kann. Der Flüssigkeitsverbrauch wird dadurch erheblich gesenkt.

Die Ein- oder Abschaltung des Flüssigkeitsnebels wird durch Sensoren, die z. B. die Vorder- bzw. Hinterkante der Leiterplatte erfassen, gesteuert.

Die Vorrichtung besteht aus einer zwischen zwei Begrenzungen verfahrbaren Düse, einer Hydraulikeinheit zur Erzeugung eines ständig anliegenden Vordruckes und zum schlagartigen Schließen der zur Düse führenden Leitung, einer Steuereinheit und einem Vorratsbehälter für die zu zerstäubende Flüssigkeit. Die Hydraulikeinheit ist über eine Vorlauf- und eine Rücklaufleitung mit dem Vorratsbehälter verbunden. In einer weiteren Ausgestaltung sind quer zur Fördereinrichtung mehrere Düsen in Reihe angeordnet. Die Düsen sind einzeln ansteuerbar. Es werden nur jeweils die Düsen angesteuert, die durch die zu besprühende Fläche überstrichen werden.

Die Fördermenge und weitere Parameter des Flüssigkeitsnebels, wie Tröpfchengröße und -dichte werden ausschließlich durch die Druckwellen bestimmt. Der Flüssigkeitsnebel läßt sich ohne Verzögerungen ein- und abschalten.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der Zeichnung dargestellt und wird im folgenden näher beschrieben.

Die Figur zeigt den prinzipiellen Aufbau einer Löteinrichtung.

Die Löteinrichtung zur Lötplattenfertigung besteht im wesentlichen aus einer Fördereinrichtung 2, einer Vorwärmzone 9, einer Lötzone 10 und einer Zone zum Auftragen des Flußmittels auf die Leiterplatte. Im Bereich der Flußmittelauftragezone ist unterhalb der Fördereinrichtung 2 eine Düse 3 zur Erzeugung des Flußmittelnebels und oberhalb dieser ein Sensor 11 zur Erfassung der Vorder- bzw. Hinterkante der Leiterplatte 1 angeordnet. Die Düse 3 ist über eine Leitung mit der Hydraulikeinheit 4 verbunden. Ausgesteuert wird die Hydraulikeinheit 4 von der Steuereinheit 8, die mit dem Sensor 11 verbunden ist. Der Behälter 5 für das Flußmittel ist über eine Vorlauf- und eine Rücklaufleitung 6 und 7 mit der Hydraulikeinheit 4 verbunden.

Beim Transport der Leiterplatte 1 auf der Fördereinrichtung 2 wird die Vorderkante durch den Sensor 11 erfaßt.

Dieser gibt ein Signal an die Steuereinheit 8, die die Hydraulikeinheit 4 aussteuert. Die Düse 3 befindet sich in einer Endstellung, d. h. einer der seitlichen Begrenzung der Leiterplatte 1.

Die Leitung zwischen der Düse 3 und dem Behälter 5 wird schlagartig verschlossen. Dadurch wird ein Druck in der Leitung aufgebaut, der zum Abspritzen des Flußmittels an der Düse 3 und damit zu dessen Zerstäubung führt. Die Düse 3 wird in die nächste Position verfahren und der Vorgang Verschließen der Leitung, Druckaufbau und Abspritzen und Zerstäuben des Flußmittels wiederholt sich.

Dies erfolgt solange, bis die Düse 3 die zweite seitliche Begrenzung erreicht hat. Durch das Hin- und Herverfahren der Düse 3 über die gesamte Breite der Leiterplatte 1 und den Transport durch die Fördereinrichtung 2 erfolgt ein Besprühen der gesamten Fläche mit Flußmittel.

Mit dem Erfassen der hinteren Kante der Leiterplatte 1 wird das Besprühen durch die Düse 3 durch Abschalten der Hydraulikeinheit 4 beendet. Aufgrund des ständigen Anliegens eine Vordruckes an der Düse 3 kann kein Absacken der Flüssigkeitssäule erfolgen. Dadurch kann jederzeit ein definiertes Sprühergebnis erzielt werden, d. h. mit dem Erfassen der nächsten Leiterplatte kann sofort wieder mit dem Besprühen begonnen werden.

Das hat den Vorteil, daß ein Besprühvorgang nur ausgelöst wird, wenn sich oberhalb der Düse 3 auf der Fördereinrichtung 2 eine Leiterplatte 1 befindet. Durch die Möglichkeit der Dosierung über die Förderpumpe, das Ein- und Abschalten des Besprühvorganges ergibt sich eine Verringerung des Verbrauches an Flußmittel.

Claims (4)

1. Verfahren zum Zerstäuben und flächigen oder partiellen Auftragen von Flüssigkeiten, insbesondere zum Auftragen von Flußmitteln auf bestückte Leiterplatten in Wellenlötanlagen zum Entfernen von organischen und anorganischen Restprodukten vor dem Lötprozeß mittels einer Düse, dadurch gekennzeichnet, daß der Flüssigkeitsnebel ausschließlich durch den Austritt der Flüssigkeit aus der Düse unter hohem Druck durch Druckwellen im Flußmittel selbst erzeugt wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Erzeugung der Druckwellen im Flußmittel selbst durch schlagartiges Schließen der mit einem Vordruck beaufschlagten zur Düse führenden Leitung erfolgt.

3. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens zum Zerstäuben und flächigen oder partiellen Auftragen von Flüssigkeiten, insbesondere zum Auftragen von Flußmitteln auf bestückte Leiterplatten in Wellenlötanlagen, dadurch gekennzeichnet, daß die Vorrichtung aus einer zwischen zwei Begrenzungen verfahrbaren Düse, einer Hydraulikeinheit mit Vor- und Rücklaufleitung, einer Steuereinheit und einem Vorratsbehälter für die zu zerstäubende Flüssigkeit besteht.

4. Vorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß mehrere Düsen in Reihe quer zur Fördereinrichtung angeordnet sind, und diese einzeln ansteuerbar sind.