DE2739418A1

DE2739418A1 - Verfahren zum herstellen einer kontaktverbindung eines lackisolierten drahtes mit einem kontaktteil eines elektrischen bauteiles durch weichloeten sowie vorrichtung zur ausuebung des verfahrens

Info

Publication number: DE2739418A1
Application number: DE19772739418
Authority: DE
Inventors: Egon Edinger; Friedrich Pedall
Original assignee: Siemens AG
Current assignee: Siemens AG
Priority date: 1977-09-01
Filing date: 1977-09-01
Publication date: 1979-03-08
Also published as: DE2739418C2

Description

Verfahren zum Herstellen einer Kontaktverbindung eines lackiso-
lierten Drahtes mit einem Kontaktteil eines elektrischen Bauteiles durch Weichlöten sowie Vorrichtung zur Ausübung des Verfahrens Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren sowie auf eine Vorrichtung zum Herstellen einer Kontaktverbindung eines lackisolierten Drahtes mit einem Kontakteil eines elektrischen Bauteiles durch Weichlöten unter Verwendung einer portionierten Lotmenge und einer steuerbaren Wärmequelle.
Oft besteht die Notwendigkeit, dünne, z.B. 40 um dicke lackisolierte Spulendrähte mit vergleichsweise eine große Masse aufweisenden Kontaktteilen zu verlöten. Derartige Kontaktteile sind die Anschlußelemente eines elektrischen Bauteiles, z.B. einer Spule od. dgl.. Zur Herstellung einer guten Lötverbindung ist es erforderlich, das Kontaktteil vorzuwärmen; ein Abachrecken" des schmelzflüssigen Lotes und damit AKaltlötstellen" werden so verhindert.
Bedingt durch die vergleichsweise große Masse des Kontaktteiles ist auch eine entsprechend langandauernde Einwirkungszeit der Wärmequelle auf das Kontaktteil erforderlich. Insbesondere beim halb- oder vollautomatischen Lötkontaktieren ist vorteilhaft, mit nur einer Wärmequelle zum Erwärmen des Kontaktteiles sowie zum Aufschmelzen des Lotes zu arbeiten. Es wurde schon vorgeschlagen, zum Lötkontaktieren eine portionierte Lotmenge zu verwenden, welche vor dem Lötprozeß der Lötstelle zugeführt wird. Auch ist es bekannt, beim Lötkontaktieren eines lackisolierten Drahtes mit einem Kontaktteil, die Lackisolation des Drahtes durch das schmelzflüssige Lot abzuschmelzen. Besitzt das Kontaktteil eine vergleichsweise große Masse und ist der zu kontaktierende Kupferdraht recht dfln-, so besteht die Gefahr, daß bei lang andauernder Wärmeeinwirkung der Draht versprödet und/oder mit dem Lot legiert bzw. sich in der Lotschmelze auflöst. Bei geringen Erschütterungen des kontaktierten Bauteiles kann es daher vorkommen, daß der Draht im Bereich seiner Kontaktierungsstelle bricht. Wesentlich ist es daher, daß beim ordnungsgemäßen Lötkontaktieren die Einwirkungszeit der Wärmequelle so kurz wie möglich gehalten wird. Ist das Lot so weit erwärmt, daß es die Lackisolation des Drahtes abschmelzt, so kann davon ausgegangen werden, daß auch das mit dem Lot in Verbindung stehende Kontaktteil hinreichend vorgewärmt ist.
Ausgehend vom eingangs genannten Verfahren, liegt somit der Erfindung die Aufgabe zugrunde, insbesondere beim Lötkontaktieren von vergleichsweise dUnnen lackisolierten Kupferdrähten, die Einwirkungszeit der Wärmequelle auf die Lötstelle auf das unbedingt erforderliche Zeitmaß zu begrenzen. Diese Aufgabe wird gemäß dem erfinderischen Verfahren dadurch gelöst, daß man die portionierte Lotmenge auf das mit dem lackisolierten Draht belegte Kontaktstück bringt, sowie das Kontaktstück am einen - und den Draht am anderen Potential eines elektrischen Steuerstromkreises legt und nunmehr die zu kontaktierenden Teile und das Lot in der Reihenfolge erwärmt, daß zunächst das Kontaktteil und das Lot die Löttemperatur erreichen und mittelbar den durch das Abschmelzen der Lackisolation des Drahtes entstehenden galvanischen Kontakt zum Abschalten der Wärmequelle nutzt.
Durch diese erfinderische Verfahrensweise wird eine genaue zeitliche Begrenzung der Wärmeeinwirkung auf die Lötstelle, insbesondere aber auf den empfindlichen Kupferdraht, bewerkstelligt.
Besonders vorteilhaft ist es, die Lötstelle durch induktive Hochfrequenzenergie zu erwärmen. Die Hochfrequenzenergie erlaubt es, daß bedingt durch die vergleichsweise große Masse zunächst das Kontaktstück und die Lotportion erwärmt werden, hingegen der dünne Kupferdraht nur mittelbar huber das schmelzflüssig werdende Lot durch die Lackschicht eine langsam ansteigende Erwärmung erfährt, bis daß das schmelzflüssige Zinn die Drahtisolation abschmelzt, worauf sodann aber die Wärmequelle sofort abschaltet.
Die zur Ausübung des Verfahrens dienende Vorrichtung besteht gemäß der Erfindung aus a) einem dielektrischen Rohr, welches im Bereich der Rohrmündung von mit einem Hochfrequenzgenerator verbundenen Hochfrequenzspule umgeben ist, b) einer über der anderen Mündung des Rohres angeordneten Lotportioniervorrichtung und c) einem Steuerstromkreis, in dem zwei, den Steuerstromkreis unterbrechende Kontaktelektroden geschaltet sind.
Im Rahmen der Erfindung besteht auch die Möglichkeit, andere exakt steuerbare Wärmequellen, z.B. Halogenlampen, Laserlicht u. dgl. zu verwenden, sofern die Erwärmungsreihenfolge Kontaktteil/Zinn/Drahtisolation/Kupferleiter eingehalten werden.
Weitere erfinderische Einzelheiten sind aus den Unteransprüchen ersichtlich.
Im nachfolgenden wird das erfinderische Verfahren anhand der in den Zeichnungen dargestellten und zur Ausübung des Verfahrens dienenden Vorrichtungen näher erläutert.
Figur 1 zeigt in einer schematischen Ansicht eine zur Ausübung des Verfahrens dienende Vorrichtung. Ein elektrisches Bauteil 1 trägt z.B. eine Spule 5;, auf dem die Spule haltenden Spulenkörper 2 ist ein Kontaktteil 3 angeordnet. Ein Drahtende 4 der Spule ist durch einen Kanal 6 im Spulenkörper geführt und durch eine trichterförmige Einbuchtung 7 gefädelt. Eine als Klemmelektrode ausgebildete Kontaktelektrode 8 greift durch die Kupferisolierung des annähernd 40 /um dicken Kupferdrahtes. Eine andere Kontaktelektrode 9 lastet gegen das Kontaktteil 3. Uber die trichterförmige Einbuchtung 7 befindet sich ein dielektrisches Rohr 10, welches an seinem, dem Kontaktteil zugekehrten Ende eine zur Erzeugung eines Hochfrequenzfeldes dienende Hochfrequenzspule 11 trägt. Von einer hier nicht dargestellten Portioniervorrichtung ist eine Lotportion 12 durch den Kanal 13 des Rohres 10 in die trichterförmige Ausnehmung 7 des Kontaktteiles geführt. Durch Betätigung eines Schalters 14 wird ein Hochfrequenzgenerator 15 eingeschaltet und somit die Hochfrequenzspule erregt. Die beiden Elektroden 8 und 9 unterbrechen den ein Schlltrelais 14 enthaltenden Steuerstromkreis 15, 16, dessen Speisung über einen Trai sformator 17 erfolgt. Durch das Hochfrequenzfeld entstehen im Kontaktteil 3 und in der Lotportion 12 Wirbelströme, so daß sich diese Teile erwärmen.
Bei einer bestimmten Temperatur, z.B. 2400, wird die Lotportion flüssig. Durch die Lotschmelze wird die vergleichsweise dünne Lackisolation des Kupferdrahtes 4 abgeschmolzen. Es entsteht nunmehr ein galvanischer Kontakt zwischen dem über die Kontaktelektrode 9 an einem Potential des Steuerstromkreises liegenden Kontaktstück 3 und dem über die Kontaktelektrode 8 am anderen Potential des Steuerstromkreises liegenden Draht 4. Dies hat zur Folge, daß das Relais 14 anspricht und die Strom:ufuhr zum Hochfrequenzgenerator 15 unterbricht. Der Lötprozeß ist damit beendet. Zur Beschleunigung des Abkühlvorganges ist es empfehlenswert, durch den Rohrkanal 13 einen KUhlluftstrom 18 zu blasen; dadurch wird ein nachträgliches Lösen des Kupferdrahtes im schmelzflüssigen Lot entgegengewirkt.
Figur 2 zeigt eine ähnliche Vorrichtung, wobei Jedoch hier zwei Hochfrequenzspulen 11 und 11' nach Art einer Hochfrequenzschleife gelegt sind. In einem Kunststoffgehäuse 19 befindet sich eine Spule 5', deren beide Drahtenden 4 und 4' durch Jeweils einen Kanal 6 und 6' hindurchgeführt und durch die trichterförmigaiEinbuchtuugen 7 und 7' der Kontaktteile 3 und 3' gelegt sind. Wie ersichtlich, sind die Kontaktteile 3 und 3' voneinander durch den Spulenkörper 19 isoliert. Das Anlöten der Spulenenden an die Kontaktteile erfolgt, wie bei Figur 1 beschrieben. Die Kontaktelektrode 8 steht mit dem in Form eines Tellers gebildeten Kontaktstück 3' und die Kontaktelektrode 9 mit dem in Form eines Ringes gebildeten Kontaktstück 9 in elektrischer Kontaktverbindung. Sobald das schmelzflüssige Lot die Lackisolation an den beiden Lötstellen abgeschmolzen hat, besteht über die Spule 5' eine galvanische Verbindung, so daß der Steuerstromkreis 15, 16 über das Relais 14 (Figur 1) geschlossen ist.
Durch das Abschalten des Hochfrequenzgenerators 15 wird somit die Wärmezufuhr zur Lötstelle augenblicklich unterbrochen.
Figur 3 zeigt den prinzipiellen Aufbau einer Vorrichtung zur Ausübung des Verfahrens. Sie besteht im wesentlichen aus dem Lot- portionierer 20, aus den Wärmequellen 21 und den Kontaktelektroden 8 und 9 des Steuerstromkreises 15, 16 (Figur 1). Im vorliegenden Beispiel besteht der Portionierer aus dem Zustellmechanismus 22, der einen Lötmittel enthaltenden Lotdraht 12' von einer Vorratsrolle 23 in einzelnen Transportschritten abspult. Jeder Transportschritt entspricht der gewünschten Menge der Lotportion.
Ein Portionierungsmesser 24 trennt die bemessene Lotportion vom Lotdraht. Die fallende Lotportion gerät in einen Trichter 2, und von dort durch den Rohrkanal (wie bei Figur 1 angedeutet) auf die Lotstelle des elektrischen Bauteiles 1 bzw. des Kontaktteiles 3. Benutzt man nur einen Portionierer 20 zum Beschicken von mehreren Lötstellen 26', 26, so dient eine Weiche 27 dazu, die Lotportion einmal in den Rohrkanal 13 und darauffolgend in den Rohrkanal 13' der Wärmequellen 21 einzuführen. Die Kontakte 8 und 9 sind in Pfeilrichtung 28 hubbeweglich angeordnet und auf das Jeweilige Kontaktteil (Figur 1 oder Figur 2) steuerbar. Die Wärmequellen 21 sowie die Kontakte 8 und 9 sind in einem Bock 29 gehalten, der in Form einer Brücke gebildet ist und unter dem in einer Führungsschiene 30 die Bauteile 1 sukzessive in die Lötpostion gefahren werden.
7 Patentansprüche 3 Figuren

Claims

Patentansprilche (1.)Verfahren zum Herstellen einer Kontaktverbindung eines lackisolierten Drahtes mit einem Kontaktteil eines elektrischen Bauteiles durch Weichlöten unter Verwendung einer portionierten Lotmenge und einer steuerbaren Wärmequelle, dadurch g e k e n n -z e i c hn e t , daß man die portionierte Lotmenge (12) auf das mit dem lackisolierten Draht (4) belegte Kontaktstück (3) bringt und das Kontaktstück an einem und den Draht am anderen Potential eines elektrischen Steuerstromkreises (15, 16) legt und nunmehr die zu kontaktierenden Teile und das Lot in der Reihenfolge erwärmt, daß zunächst das Kontaktteil und die Lotmenge die Löttemperatur erreichen und mittelbar den durch das Abschmelzen der Lackisolation des Drahtes entstehenden galvanischen Kontakt zum Abschalten der Wärmequelle (11) nutzt.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Erwärmung des Kontaktteiles (3) sowie das Aufschmelzen der Lotportion (12) durch einen von einem elektrischen Hochfrequenzfeld erzeugten elektrischen Wirbelstrom erfolgt.
3. Verfahren nach Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß man unmittelbar nach dem Abschalten der Wärmequelle (11, 21) die Lötstelle (25) mit einem Kühlmittel beaufschlagt.
4. Vorrichtung zur Ausübung des Verfahrens, dadurch gekennzeichnet daß sie eine um ein dielektrisches Mantelrohr (10) liegende Hochfrequenzspule (17) aufweist und daß das Mantelrohr ZufUhrungskanal (13) für die portionierte Lotmenge (12) ist und daß ferner das Mantelrohr mit der Spule über die Lötstelle (25) des Bauteiles (1) angeordnet ist.
5. Vorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß sie zwei Wärmequellen (21) aufweist, die Jeweils eine Hochfrequenzspule (11) besitzen, die in Form einer Hochfrequenzschleife geschaltet sind.
6. Vorrichtung nach Ansprüchen 4 und 5, dadurch gekennzeichnet, daß sie aus a) einem dielektrischen Rohr (10), welches im Bereich der Rohrmündung von mit einem Hochfrequenzgenerator (15) verbundenen Hochfrequenzspule (11) umgeben ist, b) einer über der anderen MUndung des Rohres (10) angeordneten Lotportioniervorrichtung (20) und c) einem Steuerstromkreis (14' bis 17), in dem zwei, den Steuerstromkreis unterbrechende Kontaktelektroden (8, 9) geschaltet sind, besteht.
7. Vorrichtung nach Ansprüchen 4 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß sie eine Weiche (27) zum Zuführen einer Lotportion (12) zu einem ersten Mantelrohr (13') besitzt.