DE69104652T2

DE69104652T2 - Wiederaufschmelzlötofen.

Info

Publication number: DE69104652T2
Application number: DE69104652T
Authority: DE
Inventors: Takashi Nauchi; Tetsuya Okuno
Original assignee: Senju Metal Industry Co Ltd
Current assignee: Senju Metal Industry Co Ltd
Priority date: 1990-06-06
Filing date: 1991-06-06
Publication date: 1995-03-16
Anticipated expiration: 2011-06-07
Also published as: DE69104652D1; US5154338A; EP0461961B1; EP0461961A1

Description

Diese Erfindung betrifft einen Wiederaufsehmelzlötofen zur Verwendung zum Anlöten von elektronisehen Bau ei ementen an gedruekte Schaltungsplatinen mit ein er Lötpaste. Sie bezieht sieh ebenso auf ein plattenförmiges Gebläse zur Verwendung in einem solchen Wiederaufsehmelzofen.
Wenn das Anlöten von elektronischen Bauelementen an eine gedruckte Schaltungsplatine ausgeführt wird, indem die gedruckte Schaltungsplatine in einem Wiederaufsehmelzlötofen erhitzt wird, ist es notwendig, sämtliche Bereiche der gedruckten Schaltungsplatine einschließlich ihrer seitlichen Ränder, Ecken und mittleren Bereiche mit einer gleichförmigen Heizleistung zu erhitzen, so daß ein gleichmäßiges Temperaturprofil erhalten wird. Es ist wünschenswert, daß sämtliche Bereiche der gedruckten Schaltungsplatine im wesentlichen dasselbe Temperaturprofil haben und daß die gesamte Lötpaste, die vor dem Erhitzen auf die gedruckte Schaltungsplatine aufgebracht wird, gleichzeitig wieder aufschmilzt, ohne daß es Bereiche gibt, in denen das Löten nicht stattfindet oder in denen Überhitzung auftritt.
Herkömmliche Wiederaufschmelzlötöfen verwenden üblicherweise Infrarotstrahler zum Erhitzen von gedruckten Schaltungsplatinen. Wenn jedoch die Packungsdichte der gedruckten Schaltungsplatinen sehr hoch ist, ist es unmöglich, die gedruckten Schaltungsplatinen allein durch Verwendung von Infrarot-Plattenheizstrahlern gleichmäßig zu erhitzen. Dies liegt daran, daß die von den Infrarot-Plattenheizstrahlern abgegebene Strahlung sieh geradlinig ausbreitet und keine Bauelemente erreichen kann, die im Schatten von anderen Bauelementen liegen. Folglich treten auf der gedruckten Schaltungsplatine kühle Bereiche auf, in denen die Temperatur nicht hoch genug ist, daß der Lötvorgang stattfinden kann. Andererseits kommen große elektronische Bauelemente so dicht an die Infrarot-Plattenheizstrahler heran, daß die oberen Bereiche der Bauelemente manchmal überhitzt werden, was zu thermischer Beschädigung führt.
Ein anderer herkömmlicher Typ von Wiederaufschmelzöfen, die als Heißgas- Wiederaufschmelzöfen bezeichnet werden, verwendet ein erhitztes Gas zum Aufheizen der gedruckten Schaltungsplatinen auf eine Löttemperatur, Heißgas-Wiederaufschmelzöfen haben nicht die Probleme von Wiederaufschmelzöfen, die Infrarotstrahler verwenden, und sind deshalb weithin in Gebrauch gekommen.
Heißgas-Wiederaufschmelzöfen gehören entweder dem abwärtsblasenden Typ oder dem aufwärts- und abwärtsblasenden Typ an. Bei dem abwärtsblasenden Typ ist ein Gebläse für Heißgas im oberen Bereich eines Tunnels eines Ofens oberhalb eines Förderers installiert, der zum Transport der gedruckten Schaltungsplatinen durch den Tunnel dient. Siehe japanische Patentveröffentliehung Nr. 38985/1986, japanische offengelegte Patentanmeldung Nr. 177960 / 1988, japanische Gebrauehsmusterveröffentliehung Nr. 23666 /1989, japanische offengelegte Gebrauehsmusteranmeldung Nr. 177076 /1989 usw..
Bei dem aufwärts- und abwärtsblasenden Typ sind Gebläse für Heißgas in einem Tunnel sowohl oberhalb als auch unterhalb eines Förderers installiert.
Wiederaufschmelzöfen des abwärtsblasenden Typs sind sehr wirksam zum gleichförmigen Erhitzen einer einseitigen gedruckten Schaltungsplatine (bei der elektronische Bauelemente nur auf einer ihrer Seiten montiert sind), da Heißgas nur gegen die obere Oberfläche der gedruckten Schaltungsplatine geblasen wird. Abwärtsblasende Öfen sind jedoch weniger geeignet zum Erhitzen von beidseitlgen gedruckten Schaltungsplatinen (bei denen elektronische Bauelemente auf ihren beiden Seiten montiert sind), da Heißgas des Gebläses nicht die untere Oberfläche der gedruckten Schaltungsplatine erreicht. Infolgedessen wird die untere Oberfläche weniger aufgeheizt als die obere Oberfläche, und das Temperaturprofil der unteren Oberfläche ist von dem der oberen Oberfläche verschieden.
Wiederaufschmelzöfen des aufwärts- und abwärtsblasenden Typs können gleichzeitig Heißgas auf beide Seiten einer gedruckten Schaltungsplatine blasen. Da solche Öfen zum Erhitzen von beidseitigen gedruckten Schaltungsplatinen geeignet sind, werden sie in weitem Umfang benutzt.
Wiederaufschmelzöfen des aufwärts- und abwärtsblasenden Typs können weiter unterteilt werden in die folgenden Typen.
(1) Der erste Typ umfaßt Öfen, in denen ein oberes Gebläse und ein unteres Gebläse gegenüberliegend zueinander angeordnet sind, so daß die Gas-Auslaßöffnung jedes Gebläses der Gas-Auslaßöffnung des gegenüberliegenden Gebläses gegenüberliegt und der Gas-Einlaß jedes Gebläses dem Gas-Einlaß des gegenüberliegenden Gebläses gegenüberliegt, wie beispielsweise in Figur 1 der Veröffentlichung EP-A1-0 325 451 gezeigt ist. Öfen dieses Typs werden als "gegenüberliegende Sehmelzöfen" bezeichnet.
(2) Öfen, in denen ein oberes Gebläse und ein unteres Gebläse derart gegenüberliegend zueinander angeordnet sind, daß die Gas-Auslaßöffnung jedes Gebläses dem Gas-Einlaß des gegenüberliegenden Gebläses gegenüberliegt, wie beispielsweise in Figur 5 (Kammer 108) der Veröffentlichung EP-A1-0 325 451 gezeigt ist. Öfen dieses Typs werden als "kreisförmige Schmelzöfen" bezeichnet.
In einem gegenüberliegenden Schmelzofen treffen heiße Gase, die von den oberen und unteren Gebläsen abgeblasen werden, in der Mitte zwischen den beiden Gebläsen aufeinander. Wenn eine gedruekte Schaltungsplatine zwischen den oberen und unteren Gebläse durchläuft, werden somit die oberen und unteren Oberflächen der gedruckten Schaltungsplatine durch die von den Gebläsen abgegebenen heißen Gase gleichmäßig erhitzt. Wenn jedoch keine gedruckte Schaltungsplatine zwischen den Gebläsen vorhanden ist, werden die heißen Gase von den oberen und unteren Gebläsen lokal in einem sehr begrenzten Bereich gemischt, was zu einer instabilen Temperaturverteilung in dem Ofen führt.
In Wiederaufschmelzöfen des Heißgasgebläse-Typs ist es im allgemeinen wünschenswert, daß heiße Gase mit derselben Temperatur beide Seiten einer gedruckten Schaltungsplatine beaufschlagen. Da die Temperaturverteiiung in Längsrichtung in einem gegenüberliegenden Schmelzofen in Abwesenheit einer gedruckten Schaltungsplatine instabil ist, ist es unmöglich, eine gleiehförmige Aufheizung vorzunehmen, wenn eine gedruckte Schaltungsplatine in den Bereich zwischen gegenüberliegenden Gebläsen eingeführt wird.
In einem kreisförmigen Sehmelzofen zirkulieren heiße Gase aus den oberen und unteren Gebläsen im Inneren des Ofens, so daß eine gleichförmige Temperaturverteilung erzeugt wird, unabhängig davon, ob eine gedruckte Schaltungsplatine in dem Ofen vorhanden ist oder nicht. Wenn jedoch eine gedruckte Schaltungsplatine zwischen den oberen und unteren Gebläsen durchläuft, wird die Gasströmung zwischen den Gebläsen durch die gedruckte Schaltungsplatine unterbrochen, und zu einer bestimmten Zeit wird nur eine Seite der gedruckten Schaltungsplatine erhitzt. Infolgedessen kann die gedruckte Schaltungsplatine nicht gleiehförmig erhitzt werden. Die Ungleichförmigkeit der Aufheizung ist besonders groß, wenn die Gas-Auslaßöffnung eines Gebläses in Längsrichtung des Ofens von der des gegenüberliegenden Gebläses entfernt ist. Dies liegt daran, daß die beiden Seiten einer durch einen solchen Ofen laufenden gedruckten Schaltungsplatine nicht gleichzeitig, sondern zu verschiedenen Zeiten erhitzt werden. Somit gibt es innerhalb des Ofens Heizzonen, in denen nur die obere Oberfläche einer gedruckten Schaltungsplatine erhitzt wird, und andere Zonen, in denen nur die untere Oberfläche erhitzt wird.
In herkömmlichen kreisförmigen Sehmelzöfen ist es somit notwendig, Gebläse so zu installieren, daß die Auslaßöffnungen für heißes Gas dicht beieinander liegen und daß zahlreiche Zirkulationswege in einem begrenzten Bereich innerhalb des Ofens gebildet werden. Dies setzt voraus, daß die Höhe des Ofens so groß wie möglich ist, was zu einem beträchtlichen Wärmeverlust führt.
Es ist eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, einen Wiederaufsehmelzofen zu schaffen, der gedruckte Schaltungsplatinen schnell, wirksam und gleichförmig erhitzen kann.
Es ist eine andere Aufgabe der vorliegenden Erfindung, einen Wiederaufsehmelzofen zu schaffen, der gleichzeitig beide Seiten einer gedruckten Schaltungsplatine erhitzen kann, wobei eine gleichförmige Temperaturverteilung innerhalb des Ofens aufrechterhalten wird.
Es ist eine weitere Aufgabe der vorliegenden Erfindung, einen kompakt aufgebauten Wiederaufsehmelzofen zu schaffen.
Es ist noch eine weitere Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein plattenförmiges Gebläse für einen solchen Wiederaufschmelzofen zu schaffen.
Ein Wiederaufschmelzofen gemäß der vorliegenden Erfindung ist mit einem Tunnel und einem Förderer zum Transportieren von gedruckten Schaltungsplatinen durch den Tunnel ausgerüstet. Wenigstens ein Paar plattenförmiger Gebläse ist in dem Tunnel angeordnet, wobei jedes Paar ein oberes plattenförmiges Gebläse und ein unteres plattenförmiges Gebläse aufweist, die gegenüberliegend zueinander oberhalb und unterhalb des Förderers angeordnet sind. Jedes der plattenförmigen Gebläse hat eine Auslaßöffnung, aus der heißes Gas abgegeben wird, und einen Einlaß, durch den Gas in das Gebläse eingezogen wird. Die Auslaßöffnung jedes plattenförmigen Gebläses liegt dem Elnlaß des gegenüberliegenden plattenförmigen Gebläses gegenüber und überlappt in Längsrichtung des Ofens teilweise, zu annähernd 25 % bis annähernd 75 %, mit der Auslaßöffnung des gegenüberliegenden plattenförmigen Gebläses.
Wenn eine gedruekte Schaltungsplatine in dem Ofen zwischen den oberen und unteren plattenförmigen Gebläsen vorhanden ist, so können infolge der Überlappung der Auslaßöffnungen der oberen und unteren plattenförmigen Gebläse heiße Gase, die von den Auslaßöffnungen abgegeben werden, gleichzeitig beide Seiten der gedruckten Schaltungsplatine erhitzen, wodurch sich eine gleichförmige Aufheizung der gedruckten Schaltungsplatine ergibt. Da weiterhin die Auslaßöffnungen einander nur teilweise überlappen, wird, wenn keine gedruckte Schaltungsplatine in dem Ofen vorhanden ist, eine zirkulierende Strömung zwischen den Einlässen und Auslaßöffnungen der plattenförmigen Gebläse erzeugt, was zu einer gleichmäßigen Temperaturverteilung innerhalb des Ofens führt.
Ein plattenförmiges Gebläse gemäß der Erfindung hat ein Gehäuse mit einem Gas-Einlaß und einer Gas-Auslaßöffnung. Ein poröses Plattenelement ist in der Gas-Auslaßöffnung angeordnet, und ein Heizelement ist in dem Gehäuse in der Nähe des porösen Plattenelements angeordnet, bei dem es sich um eine poröse Metallplatte handeln kann. Das Gehäuse ist an eine Leitung angeschlossen, die einen an die Gas-Auslaßöffnung des Gehäuses angrenzenden Einlaß aufweist. In der Leitung ist ein Lüfter angeordnet, um Luft durch den Einlaß der Leitung anzusaugen und durch das Gehäuse zu fördern. Vorzugsweise liegt der Einlaß der Leitung im wesentlichen in derselben Ebene wie die Gas-Auslaßöffnung des Gehäuses. Auf dem porösen Plattenelement, vorzugsweise auf der porösen Metallplatte, kann eine Keramikschicht gebildet sein, damit Infrarotstrahlen im fernen Infrarot abgegeben werden, wenn das poröse Plattenelement durch das Heizelement erhitzt wird.
Figur 1 ist ein schematischer Längsschnitt einer Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Wiederaufschmelzofens.
Figur 2 ist eine aufgeschnittene perspektivische Ansicht eines der plattenförmigen Gebläse der Ausführungsform nach Figur 1.
Gemäß Figur 1, die einen Längsschnitt einer Ausführungsform eines Wiederaufschmelzofens gemäß der vorliegenden Erfindung zeigt, umfaßt der Ofen einen Tunnel 1, durch den nicht gezeigte gedruckte Schaltungsplatinen mit Hilfe eines umlaufenden Förderers 2 wie etwa eines Kettenförderers in Richtung des Pfeiles A hindurchtransportiert werden. Der Tunnel 1 hat einen Einlaß 3 an einem Ende und einen Auslaß 4 am entgegengesetzten Ende. Der Tunnel 1 ist unterteilt in eine Vorheizzone P, eine Hauptheizzone R und eine Kühlzone C. Die Vorheizzone P ist mit einem Paar plattenförmiger Infrarotstrahler 5, die über und unter dem Körderer 2 angeordnet sind, und mit zwei Paaren plattenförmiger Gebläse 10 zum Aufblasen von heißem Gas auf eine mit Hilfe des Förderers 2 transportierte gedruckte Schaltungsplatine ausgestattet. Die Infrarotstrahler 5 können herkömmliche Platten-Heizstrahler sein und brauchen nicht in der Lage zu sein, heißes Gas auszublasen. Die Hauptheizzone R ist mit einem einzigen Paar plattenförmiger Gebläse 10 ausgestattet, die einen ähnlichen Aufbau wie die plattenförmigen Gebläse 10 der Vorheizzone besitzen und ebenfalls in der Lage sind, heißes Gas auszublasen. Jedes Paar plattenförmiger Gebläse 10 umfaßt ein oberes plattenförmiges Gebläse und ein unteres plattenförmiges Gebläse 10, die oberhalb bzw. unterhalb des Förderers 2 installiert sind. Jedes der plattenförmigen Gebläse 10 hat einen Gas-Einlaß 19 und eine Gas-Auslaßöffnung 13. Der Gas-Einlaß 19 jedes plattenförmigen Gebläses 10 liegt einem Teil der Gas-Auslaßöffnung 13 des gegenüberliegenden plattenförmigen Gebläses gegenüber, und die Gas- Auslaßöffnung 13 der oberen und unteren plattenförmigen Gebläse 10 jedes Paares überlappen teilweise miteinander in der Längsrichtung des Ofens, d.h., in Richtung des Pfeiles A. Die Überlappung der gegenüberliegenden Auslaßöffnungen 13 erzeugt ein Gebiet X mit Aufwärtsströmung, eine Heißgas- Prallzone Y und ein Gebiet Z mit Abwärtsströmung zwischen den oberen und unteren plattenförmigen Gebläsen 10. Im gezeigten Beispiel liegt jeder der Gas-Einlässe 19 unmittelbar neben dem und im wesentlichen in derselben Ebene wie die Gas-Auslaßöffnung 13 desselben plattenförmigen Gebläses. Weiter vorzugsweise kann die Fläche des Gas-Auslasses 13 mehr als zweimal so groß sein wie die Fläche des Gas-Einlasses 19. Diese Anordnung ermöglicht einen flachen Aufbau des Gebläses und kann die Komplexität der Leitungsinstallationen zur Führung von Gas von den Einlässen 19 zu den Auslaßöffnungen 13 wesentlich verringern. Mit Hilfe eines Lüfters 17 oder anderer Gasgebläsemittel wird Gas durch den Gas-Einlaß 19 angesaugt, und das Gas wird durch ein Heizelement 15 wie etwa einen elektrischen Heizkörper erhitzt, der stromabwärts des Lüfters 17 angeordnet ist, wonach das erhitzte Gas von der Gas-Auslaßöffnung 13 abgegeben wird. Die Gas-Auslaßöffnung 13 ist mit einer porösen Platte bedeekt, durch die das Gas leicht hindurehtreten kann.
Die Anzahl der Paare der plattenförmigen Gebläse 10 in der Vorheizzone P und der Hauptheizzone R ist nicht kritisch, und es ist möglich, ein einziges Paar von plattenförmigen Gebläsen 10 in jeder Zone vorzusehen. Eine Anordnung, bei der die Vorheizzone 10 mehrere Paare von plattenförmigen Gebläsen 10 gemäß der Erfindung enthält, hat jedoch den Vorteil, daß das dem Einlaß 3 des Tunnels 1 am nächsten liegende Paar der plattenförmigen Gebläse 10 (das am weitesten links gelegene Paar in Figur 1) als Luftvorhang wirkt, der den Eintritt von Außenluft durch den Einlaß 3 in den Tunnel 1 verhindert. Im allgemeinen wird im Inneren des Tunnels 1 eine Atmosphäre aus einem Inertgas wie etwa Stickstoff und Argon aufrechterhalten, In einigen Fällen ist es möglich, erhitzte Luft anstelle eines Inertgases zu verwenden, in welchem Fall es nicht notwendig ist, den Eintritt von Außenluft in den Tunnel 1 zu verhindern oder das Entweichen von Innenluft nach außerhalb des Tunnels 1 zu verhindern. Das am weitesten links gelegene Paar der plattenförmigen Gebläse 10 dient jedoch auch dazu, das Entweichen von im Inneren des Tunnels 1 erzeugten Dämpfen nach außerhalb des Tunnels 1 zu verhindern, so daß eine Vielzahl von Paaren von plattenförmigen Gebläsen 1 in der Vorheizzone P selbst dann vorteilhaft sein kann, wenn Luft zum Erhitzen der gedruckten Schaltungsplatinen verwendet wird.
Der Grad der Überlappung der Auslaßöffnungen 13 jedes Paares von plattenförmigen Gebläsen 10, in der Längsrichtung des Ofens gemessen, ist nicht kritisch. Bei der vorliegenden Erfindung ist der Grad der Überlappung auf einen Wert zwischen etwa 25 % und etwa 75 %, vorzugsweise zwischen etwa 50 % und etwa 75 % eingestellt. Die Überlappung wird berechnet als die Länge des Bereichs einer Auslaßöffnung 13, der mit der Auslaßöffnung 13 des gegenüberliegenden plattenförmigen Gebläses überlappt, dividiert durch die Gesamtlänge der Auslaßöffnung 13.
In den Zonen X mit Aufwärtsströmung strömt heißes Gas, das von den Auslaßöffnungen 13 der unteren plattenförmigen Gebläse 10 abgegeben wird, aufwärts in die Gas-Einlässe 19 der gegenüberliegenden oberen plattenförmigen Gebläse 10, wenn keine gedruckte Schaltungsplatine vorhanden ist, und wenn gedruckte Schaltungsplatinen vorhanden sind, beaufschlagt heißes Gas aus den Auslaßöffnungen 13 die Unterseiten der gedruckten Schaltungsplatinen. In den Prallzonen Y treffen heiße Gase, die von den Auslaßöffnungen 13 der gegenüberliegenden plattenförmigen Gebläse 10 abgegeben werden, aufeinander, wenn keine gedruckten Schaltungsplatinen vorhanden sind, und wenn gedruckte Schaltungsplatinen vorhanden sind, beaufschlagt das heiße Gas aus den Auslaßöffnungen 13 gleichzeitig sowohl die Oberseite wie auch die Unterseite der gedruckten Schaltungsplatinen. In den Zonen Z mit Abwärtsströmung strömt, wenn keine gedruckten Schaltungsplatinen vorhanden sind, heißes Gas, das von den Auslaßöffnungen 13 der oberen plattenförmigen Gebläse 10 abgegeben wird, in die Gas-Einlässe 19 der gegenüberliegenden unteren plattenförmigen Gebläse 10, und wenn gedruckte Schaltungsplatinen vorhanden sind, beaufschlagt heißes Gas aus den Auslaßöffnungen 13 die Oberseite der gedruckten Schaltungsplatinen.
Je größer der Grad der Überlappung ist, desto größer ist die Heißgas-Prallzone Y. Wenn der Grad der Überlappung sehr klein ist, existiert die Prallzone Y im wesentlichen nur dann, wenn eine gedruckte Schaltungsplatine zwischen den oberen und unteren plattenförmigen Gebläsen 10 vorhanden ist. In einem solchen Fall strömen deshalb in Abwesenheit einer gedruckten Schaltungsplatine im wesentlichen sämtliche Anteile des von einer Auslaßöffnung 13 abgegebenen heißen Gases direkt in den Einlaß des gegenüberliegenden plattenförmigen Gebläses 10 mit nur minimaler Berührung mit dem von dem gegenüberliegenden plattenförmigen Gebläse 10 abgegebenen Heißgas. Obgleich ein geringes Aufeinanderprallen zwischen dem von den oberen und unteren plattenförmigen Gebläsen 10 abgegebenen Gas stattfindet, kann die Temperaturverteilung zwischen den oberen und unteren plattenförmigen Gebläsen 10 extrem gleichmäßig gehalten werden, da im wesentlichen die gesamte Helzzone durch jegliches von den oberen oder unteren plattenförmigen Gebläsen abgegebene heiße Gas erhitzt wird. Wenn dagegen ein großer Grad der Überlappung besteht, existiert die Prallzone Y selbst in Abwesenheit einer gedruckten Schaltungsplatine zwischen den oberen und unteren plattenförmigen Gebläsen 10. In diesem Fall erhöht die in der Prallzone auftretende Turbulenz die Gleichförmigkeit der Temperatur innerhalb des Ofens, doch da die Prallzone groß ist, kann die gedruckte Schaltungsplatine schneller erhitzt werden. Somit ist es um so besser, je größer der Grad der Überlappung ist.
Die Kühlzone C umfaßt einen oberen Kühlmechanismus 30 und einen unteren Kühlmechanismus 30, die oberhalb bzw. unterhalb des Förderers 2 angeordnet sind. Im vorliegenden Beispiel haben die Kühlmechanismen im wesentlichen denselben Aufbau wie die plattenförmigen Gebläse 10, mit dem Unterschied, daß sie nicht mit Heizelementen ausgestattet sind. Jeder der Kühlmechanismen umfaßt eine mit einer porösen Platte abgedeekte Auslaßöffnung 13, einen Einlaß 19 und einen zwischen dem Einlaß 19 und der Auslaßöffnung 13 angeordneten Lüfter 17. Unerhitztes Gas zirkuliert zwischen den Kühlmechanismen in der durch Pfeile gezeigten Weise und verhindert den Eintritt von Außenluft in den Ofen. Die Anzahl der Kühlmechanismen 30 ist nicht kritisch, und es braucht nicht irgendeine gerade Anzahl der Kühlmechanismen vorhanden zu sein.
Bei der Ausführungsform nach Figur 1 sind Infrarotstrahler, vorzugsweise Infrarotstrahler 5 im fernen Infrarot, nur am Einlaß der Vorheizzone P angeordnet. Es ist jedoch möglich, zusätzliche Infrarotstrahler oder Fern-Infrarotstrahler 5 zwischen den plattenförmigen Gebläsen 10 der Vorheizzone P oder der Hauptheizzone R anzuordnen, um einen Abfall der Temperatur zu verhindern, wenn eine gedruckte Schaltungsplatine Gebiete durchläuft, in denen keine Heißgasströmung der plattenförmigen Gebläse 10 vorhanden ist.
In der vorliegenden Erfindung kann irgendein Typ plattenförmiger Gebläse verwendet werden, der in der Lage ist, Heißgas auf eine gedruckte Schaltungsplatine aufzublasen, sofern die Auslaßöffnungen 13 der gegenüberliegenden plattenförmigen Gebläse 10 einander in Längsrichtung des Ofens überlappen. Vorzugsweise erzeugen die plattenförmigen Gebläse 10 jedoch gleichzeitig sowohl Heißgas als auch Infrarotstrahlung im fernen Infrarot. Fern-Infrarotstrahlen sind vorteilhaft, weil sie eine schnellere Erhitzung als Heißgas bewirken können, während Heißgas den Vorteil hat, daß es Bauteile erreichen kann, die im Schatten anderer Bauteile liegen.
Figur 2 ist eine detailliertere aufgeschnittene perspektivische Ansicht eines der plattenförmigen Gebläse 10 des Ausführungsbeispiels nach Figur 1. Das plattenförmige Gebläse 10 umfaßt ein kastenförmiges Gehäuse 11 mit einem in seiner oberen Oberfläche gebildeten Gas-Einlaß 12 und einem offenen Boden, der als Auslaßöffnung 13 dient. Der Gas-Einlaß 12 erstreckt sieh quer über die gesamte Breite des Gehäuses 11. Eine poröse Metallplatte 14, durch welche Luft leicht hindurchtreten kann, ist in der Auslaßöffnung 13 angeordnet, und eine poröse Keramikschicht 16, durch die Gas leicht hindurchtreten kann, ist auf der Oberfläche der porösen Platte 14 angeordnet. Beispiele eines geeigneten Materials für die poröse Platte 14 sind dreidimensionale metallische Gitter, die durch Elektroformung hergestellt sind, wie sie etwa von Sumitomo Electric Industries, Ltd. unter dem Namen "Celmet" angeboten werden, oder eine poröse gesinterte Metallplatte, die durch Sintern eines Metallpulvers erhalten wird.
Die poröse Keramikschicht 16 kann nach irgendeinem geeigneten Verfahren auf der porösen Platte 14 gebildet werden, wird jedoch vorzugsweise durch Flammspritzen gebildet, weil Flammspritzen eine starke Bindung zwischen der porösen Platte und der Keramikschicht 16 herstellen kann, ohne daß die Poren der porösen Platte 14 verstopft werden. Die Keramikschicht 16 kann aus irgendeinem Material hergestellt sein, das in der Lage ist, bei Erhitzung Infrarotstrahlung im fernen Infrarot zu erzeugen. Einige Beispiele für geeignete Keramiken sind Oxide von Si, Ti, Zr, Al und dergleichen. Ein elektrisehes Heizelement 15 ist in der Nähe der inneren Oberfläche der porösen Platte 14 angeordnet. Das Heizelement 15 verläuft vorzugsweise entlang einer gewundenen Bahn, damit von der Oberfläche der porösen Platte 14 so viel wie möglich beheizt wird.
Der Einlaß 12 des Gehäuses ist an ein Ende einer Leitung 18 zum Einleiten von Gas in das Gehäuse 11 angeschlossen. Das entgegengesetzte Ende der Leitung 18 dient als ein Einlaß 19. Der Einlaß 19 der Leitung 18 liegt im wesentlichen in derselben Ebene wie die Auslaßöffnung 13 des Gehäuses 11.
Ein Lüfter 17 ist in der Leitung 18 zwischen dem Einlaß 19 der Leitung 18 und dem Einlaß 12 des Gehäuses 11 angeordnet. Der Lüfter 17 wird in einer solchen Richtung gedreht, daß er Gas durch den Einlaß 19 in die Leitung 18 einsaugt. Irgendein Typ des Lüfters 17 oder ein anderer Gebläsemechanismus kann verwendet werden, doch ein zylindriseher Lüfter mit einer Vielzahl parallel zur Achse des Lüfters verlaufender Rippen ist besonders geeignet, da eine angemessene Gasströmung mit einem Lüfter mit kleinem Durchmesser erreicht werden kann. Der Lüfter 17 wird durch einen außerhalb der Leitung 18 angeordneten Motor 20 angetrieben.
Wenn Strom durch das elektrische Heizelement 15 fließt, beheizt das Heizelement 15 das Innere des Gehäuses 11 sowie die poröse Platte 14, die ihrerseits die Keramikschicht 16 erhitzt. Im erhitzten Zustand erzeugt die Keramikschicht 16 Infrarotstrahlen im fernen Infrarot. Die Drehung des Lüfters 17 mit Hilfe des Motors 20 zieht Gas vom Inneren des Tunnels 1 durch den Einlaß 19 und zwingt es durch den Einlaß 12 des Gehäuses 11. Das Gas dringt durch die poröse Platte 14 und wird dabei durch Berührung mit der Platte 14 sowie durch Wärme von dem Heizelement 15 erhitzt. Das erhitzte Gas wird dann durch die poröse Keramikschieht 16 in den Tunnel 1 des Ofens abgegeben.
Das in Figur 2 gezeigte plattenförmige Gebläse 10 kann sowohl heißes Gas wie auch ferne Infrarotstrahlen erzeugen, so daß es sehr zweckmäßig zum Erhitzen von gedruckten Schaltungsplatinen ist, die eine hohe Packungsdichte aufweisen.
Wenn Lötpaste erhitzt wird, so werden Flußmitteldämpfe erzeugt. Die Flußmitteldämpfe haben die Tendenz, an der Innenfläche des Tunnels, an dem Lüfter und der Auslaßöffnung des plattenförmigen Gebläses und an den Händen und der Kleidung einer Bedienungsperson anzuhaften. Außerdem können Flußmitteldämpfe, die sich an den inneren Oberflächen eines Tunnels ansammeln, von dem Tunnel auf eine durch den Tunnel laufende gedruckte Schaltungsplatine tropfen. Das Flußmittel, das auf eine gedruckte Schaltungsplatine tropft, beeinträchtigt nicht nur das Aussehen der gedruckten Schaltungsplatine, sondern kann auch den elektrischen Widerstand der gedruckten Schaltungsplatine verringern, was manchmal zu einer Fehlfunktion der darauf angeordneten elektronischen Einrichtungen führen kann. Die poröse Platte 14 und die Keramikschicht 16 dienen jedoch als ein Katalysator zur Verbrennung einer großen Menge der dort hindurchtretenden Flußmitteldämpfe. Als Ergebnis wird die Menge an Dämpfen, die sieh auf der gedruckten Schaltungsplatine und der Innenfläche des Ofens niederschlagen, beträchtlich verringert. Dies verbessert das Aussehen und die Qualität der gedruckten Schaltungsplatine und vermindert außerdem die von dem Ofen ausgehenden Gerüche, was zu einem gesünderen Arbeitsplatz beiträgt.
Nachfolgend soll das Erhitzen einer gedruckten Schaltungsplatine mit Hilfe des in Figur 1 gezeigten Ausführungsbeispiels erläutert werden.
Wenn eine gedruckte Schaltungsplatine mit Hilfe des Förderers 2 in Richtung des Pfeiles A transportiert wird, so wird die gedruckte Schaltungsplatine zuerst durch die Fern-Infrarotstrahler erhitzt, die in der Nähe des Einlasses des Ofens angeordnet sind. Die gedruckte Schaltungsplatine wird allmählich durch ferne Infrarotstrahlen der Fern-Infrarotstrahler erhitzt. Da ferne Infrarotstrahlen sich geradlinig ausbreiten, werden diejenigen Teile der gedruckten Schaltungsplatine, die in den Schatten von auf der gedruckten Schaltungsplatine montierten Bauelementen liegen, nicht durch die fernen Infrarotstrahlen erhitzt, so daß die Temperatur dieser Teile kleiner ist als die anderer Teile der gedruckten Schaltungsplatine.
Wenn die gedruckte Schaltungsplatine zwischen das erste Paar der plattenförmigen Gebläse 10 eintritt, werden diejenigen Teile der gedruckten Schaltungsplatine, die durch die Fern-Infrarotstrahler nicht erhitzt wurden, durch die zirkulierende Strömung heißen Gases zwischen den plattenförmigen Gebläsen 10 erhitzt, so daß die gedruckte Schaltungsplatine gleichförmig aufgeheizt wird.
Im einzelnen, wenn eine gedruckte Schaltungsplatine zwischen einem Paar plattenförmiger Gebläse 10 durchläuft, tritt sie erst in eine Zone X mit Aufwärtsströmung ein. Hier wird die untere Oberfläche der gedruckten Schaltungsplatine durch Infrarotstrahlen oder ferne Infrarotstrahlen und heißes Gas erhitzt, das von einem unteren plattenförmigen Gebläse 10 abgegeben wird. Wenn die gedruckte Schaltungsplatine etwas weiter in Richtung des Pfeiles A in Figur 1 transportiert wird, tritt sie in eine Heißgas-Prallzone Y ein, und die oberen und unteren Oberflächen der gedruckten Schaltungsplatine werden gleichzeitig durch ferne Infrarotstrahlen und Heißgas aus oberen und unteren plattenförmigen Gebläsen 10 erhitzt. Wenn sie weiter in Richtung des Pfeiles A transportiert wird, tritt sie in eine Zone Z mit Abwärtsströmung ein, wo nur die obere Oberfläche der gedruckten Schaltungsplatine durch ferne Infrarotstrahlen und Heißgas von dem oberen plattenförmigen Gebläse 10 erhitzt wird. Wenn eine gedruckte Schaltungsplatine zwischen einem Paar plattenförmiger Gebläse 10 hindurchläuft, wird somit erst nur die untere Oberfläche der gedruckten Schaltungsplatine erhitzt, dann sowohl die obere als auch die untere Oberfläche und dann nur die obere Oberfläche. Wenn jedoch der Grad der Überlappung groß ist, d.h., wenn die Auslaßöffnung lang genug ist, d.h., sich in Längsrichtung im wesentlichen über die gesamte Länge jedes Gebläses erstreckt und die Gas-Einlässe begrenzt sind, werden die oberen und unteren Oberflächen der gedruckten Schaltungsplatine im wesentlichen gleichzeitig erhitzt.
In dem Ausführungsbeispiel nach Figur 1 ist die Gas-Auslaßöffnung 13 des unteren plattenförmigen Gebläses 10 jedes Paares stromaufwärts der Gas-Auslaßöffnung 13 des oberen plattenförmigen Gebläses angeordnet. Die Reihenfolge der Anordnung des Einlasses und der Auslaßöffnung des plattenförmigen Gebläses ist jedoch nicht kritisch, und die Einlässe 19 und Auslaßöffnungen 13 der plattenförmigen Gebläse 10 können so angeordnet werden, daß die obere Oberfläche einer gedruckten Schaltungsplatine früher erhitzt wird als ihre untere Oberfläche.
Normalerweise erfolgt die Erhitzung durch die plattenförmigen Gebläse 10 schnell, und es besteht die Möglichkeit einer Überhitzung der gedruckten Schaltungsplatinen. Durch geeignete Steuerung der Geschwindigkeit des Förderers 2 kann jedoch die Zeitdauer, während derer eine gedruckte Schaltungsplatine zwischen den plattenförmigen Gebläsen 10 verbleibt, auf eine sehr kurze Periode begrenzt werden, wodurch übermäßige Erhitzung vermieden wird, während immer noch eine gleichförmige Aufheizung der gedruckten Schaltungsplatine erreicht wird. Eine gedruckte Schaltungsplatine, die in der Vorheizzone P vorerhitzt wurde, tritt dann in die Hauptheizzone R ein. Hier wird die Temperatur plötzlich erhöht, und die gesamte Lötpaste auf der gedruckten Schaltungsplatine wird geschmolzen. Die Temperatur der von den plattenförmigen Gebläsen 10 abgegebenen heißen Gase kann gesteuert werden, indem die durch die Heizelemente fließende Strömung eingestellt wird.
In der Vorheizzone P wird eine gedruckte Schaltungsplatine auf etwa 150 ºC aufgeheizt. In der Hauptheizzone R wird die gedruckte Schaltungsplatine in derselben Weise wie in der Vorheizzone P jedoch auf eine höhere Temperatur von etwa 230 ºC erhitzt, um die Lötpaste auf der gedruckten Schaltungsplatine aufzuschmelzen.
Nachdem sie die Hauptheizzone R durchlaufen hat, tritt eine gedruckte Schaltungsplatine in die Kühlzone C ein, wo das geschmolzene Lötmittel durch das von den Kühlmechanismen abgegebene Kühlgas gekühlt und erstarrt wird.

Claims

1. Wiederaufschmelzofen zum Löten elektrischer Bauelemente mit:

einem Tunnel (1),

einem durch den Tunnel verlaufenden Förderer (2) für gedruckte Schaltungsplatinen,

wenigstens einem Paar plattenförmiger Gebläse (10, 10; 30, 30), die in dem Tunnel angeordnet sind, wobei jedes Paar ein oberes plattenförmiges Gebläse (10; 30) und ein unteres plattenförmiges Gebläse (10; 30) aufweist, die auf entgegengesetzten Seiten des Förderers angeordnet sind, wobei jedes der plattenförmigen Gebläse eine Auslaßöffnung (13) und einen Einlaß (19) aufweist, wobei die Auslaßöffnung (13) jedes plattenförmigen Gebläses dem Elnlaß (19) des gegenüberliegenden plattenförmigen Gebläses gegenüberliegt und mit der Auslaßöffnung (13) des gegenüberliegenden plattenförmigen Gebläses in Längsrichtung (A) des Tunnels überlappt,

dadurch gekennzeichnet, daß die Überlappung etwa 25 % bis etwa 75 % beträgt.

2. Wiederaufsehmelzofen nach Anspruch 1, bei dem das plattenförmige Gebläse (10) ein solches ist, das gleichzeitig sowohl heißes Gas als auch Infrarotstrahlen im fernen Infrarot erzeugt.

3, Wiederaufschmelzofen nach Anspruch 1, bei dem der Grad der Überlappung so ist, daß eine Zone (X) mit Aufwärtsströmung, eine Heißgas-Prallzone (Y) und eine Zone (Z) mit Abwärtsströmung zwischen den oberen und unteren plattenförmigen Gebläsen gebildet werden.

4. Wiederaufsehmelzofen nach Anspruch 1, bei dem der Tunnel in eine Vorheizzone (P), eine Hauptheizzone (R) und eine Kühlzone (C) unterteilt ist und wenigstens je ein Paar (10, 10) der plattenförmigen Gebläse in der Vorheizzone und der Hauptheizzone vorgesehen ist.

5. Wiederaufschmelzofen nach Anspruch 1, bei dem jedes der plattenförmigen Gebläse (10) aufweist:

ein Gehäuse (11) mit einem dem Förderer zugewandten und die Auslaßöffnung (13) bildenden Auslaß,

ein poröses Plattenelement (14), das in dem Auslaß angeordnet ist,

ein in der Nähe des porösen Plattenelements angeordnetes Heizelement (15) und

einen Lüfter (17) zum Fördern eines Gases durch den Einlaß (12), durch das poröse Plattenelement (14) und durch die Auslaßöffnung (13).

6. Wiederaufsehmelzofen nach Anspruch 5, bei dem jedes der plattenförmigen Gebläse aufweist:

eine Leitung (18) mit einem ersten Ende mit einem Einlaß (19), der dem Förderer gegenüberliegt, und einem zweiten Ende, das an den Einlaß (12) des Gehäuses (11) angeschlossen ist, wobei der Lüfter (17) zwischen den ersten und zweiten Enden angeordnet ist.

7. Wiederaufschmelzofen nach Anspruch 6, bei dem der Einlaß (19) der Leitung und der Auslaß (13) des Gehäuses dicht beieinander und im wesentlichen in derselben Ebene liegen.

8. Wiederaufschmelzofen nach Anspruch 5, bei dem die Fläche der Auslaßöffnung (13) wenigstens zwei Mal so groß ist wie die Fläche des Einlasses (19) des plattenförmigen Gebläses (10).

9. Wiederaufschmelzofen nach Anspruch 5, bei dem das poröse Plattenelement (14) aus Metall besteht und eine Keramikschicht (16) auf diesem porösen metallischen Plattenelement vorgesehen ist.