DE2847482A1 - Hand soldering iron with rapidly heated bit - where heater element consists of thin film resistor with positive temp. coefft. of resistance - Google Patents

Abstract

The iron consists of a handle, a bit, and a heater element consisting of a film resistor. The resistor is pref. a thin film of metal with a positive temp. coefft. of resistance of min. 3.85 x 10-3/degrees C., and is esp. Pt 0.1-15 mu m thick. The film resistor is pref. located in the handle shank of the iron, esp. by brazing the ceramic substrate of the film to a metal shaft made of an alloy with a similar coefft. of thermal expansion to that of the ceramic. The film resistor pref. functions both as a heater element and also as a resistor for controlling the temp. of the bit. The invention provides rapid heat transfer from the film resistor to the solder bit, and the film has a long working life.

Description

Schnellaufheizender Lötkolben Fast heating soldering iron

Die Erfindung betrifft einen schnellauiheizenden Lötkolben, der im wesentlichen aus einer Lötspitze, einem Handgriff und einem Heizelement besteht, mit einer besonderen Ausgestaltung des Heizelements.The invention relates to a Schnellauiheizenden soldering iron in the consists essentially of a soldering tip, a handle and a heating element, with a special design of the heating element.

Bekannte Lötkolbenausführungen besitzen Heizpatronen als Heizelement, die normalerweise aus drahtgewickelten Widerständen bestehen. Die Lebensdauer solcher Heizwiderstände ist relativ kurz, da aus Kostengründen im allgemeinen nur unedle Drahtwerkstoffe verwendet werden, so dass die Heizpatronen auswechselbar gestaltet sein müssen. Dies wiederum hat zur Folge, dass die Güte des Wärmeübergangs von der Heizpatrone zum Schaft des Lötkolbens bzw. zur Lötspitze schlecht ist, da wegen der Austauschbarkeit der Heizpatrone keine stoffschlüssige Ankopplung vorhanden sein kann.Well-known soldering iron designs have heating cartridges as heating elements, which usually consist of wire-wound resistors. The lifespan of such Heating resistors are relatively short, as they are generally only base for reasons of cost Wire materials are used so that the heating cartridges are designed to be replaceable must be. This in turn has the consequence that the quality of the heat transfer of the Heating cartridge to the shaft of the soldering iron or to the soldering tip is bad because of Due to the interchangeability of the heating cartridge, there is no cohesive coupling can be.

Ein weiterer Nachteil der bekannten Lötkolbenausführungen besteht darin, dass als Drahtwerkstoff für das elektrische Heizelement oxydationsbeständige Legierungen verwendet werden müssen, deren Temperaturkoeffizient des elektrischen Widerstands - bedingt durch den hohen Anteil an Legierungselementen -klein ist. Das bedeutet, da der Widerstand des Heizelements von der Temperatur nur wenig abhängt, dass der Lötkolben im kalten Zustand (also in der Aufheizphase) praktisch die gleiche Leistung aufnimmt wie im betriebswarmen Zustand, wenn der Kolben ungeregelt mit konstanter Spannung betrieben wird.There is another disadvantage of the known soldering iron designs in that as a wire material for the electrical heating element resistant to oxidation Alloys must be used, their temperature coefficient of electrical Resistance - due to the high proportion of alloy elements - is small. This means that the resistance of the heating element is only slightly dependent on the temperature, that the soldering iron in the cold state (i.e. in the heating phase) is practically the same Power takes up as if it was at operating temperature, when the piston is unregulated constant voltage is operated.

Diese beiden Nachteile handelsüblicher Lötkolben, nämlich ein schlechter Wärmeübergang vom Heizelement zur Lötspitze und der kleine Temperaturkoeffizient des elektrischen Widerstands des Heizdrahtwerkstoffes führen zu einer verhältnismässig langen Aufheizzeit solcher Lötkolben bis zur fletriebsbereitschäft.These two disadvantages of commercially available soldering irons, namely a bad one Heat transfer from the heating element to the soldering tip and the small temperature coefficient of the electrical resistance of the heating wire material lead to a relatively long heat-up time for such soldering irons until they are ready for operation.

Es war daher Aufgabe der vorliegenden Erfindung, einen schnellaufheizenden Lötkolben zu schaffen, im wesentlichen bestehend aus einer Lötspitze, einem Handgriff und einem Heizelement, bei dem durch die besondere Ausgestaltung des Heizelements ein guter Wärmeübergang zwischen Heizelement und Lötspitze und eine kurze Aufheizzeit erreicht werden.It was therefore an object of the present invention to provide a rapidly heating To create soldering iron, essentially consisting of a soldering tip, a handle and a heating element, in which the special design of the heating element a good heat transfer between the heating element and the soldering tip and a short heating-up time can be achieved.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäss dadurch gelöst, dass als Heizelement ein Schichtwiderstand verwendet wird. Vorzugsweise benutzt man einen Dünnschichtwiderstand, bestehend aus einer dünnen Metallschicht auf einem elektrisch isolierenden Träger.According to the invention, this object is achieved in that as a heating element a sheet resistor is used. A thin-film resistor is preferably used, consisting of a thin metal layer on an electrically insulating carrier.

Die Abbildung zeigt schematisch eine beispielhafte Ausführungsform des erfindungsgemässen Lötkolbens.The figure shows schematically an exemplary embodiment of the soldering iron according to the invention.

Als Heizelement (1) dient ein Schichtwiderstand -vorzugsweise ein Platin-Dünnschichtwiderstand -, bestehend aus einer mäanderförmigen dünnen Pt-Leiterbahn (6) auf einem elektrisch isolierenden Keramikplättchen (7), das auf der Unterseite beispielsweise mit einer hartlötfähigen Schicht versehen ist. Wegen der geringen Dicke der Platinschicht, vorteilhafterweise 0,1 bis 15 /um, fallen die Kosten des Platins praktisch nicht ins Gewicht. Das Platin wird in einer solch hohen Reinheit auf den Träger aufgebracht, z.B. durch Sputtern, dass der Temperaturkoeffizient des elektrischen Widerstandes positiv und sehr hoch, vorzugsweise gleich oder höher 3,85 1O 3/grd.lo#3/grd. ist. Der Widerstand des Heizelementes beträgt dementsprechend z.B. bei Raumtemperatur nur etwa die Hälfte des Widerstandes bei einer Temperatur von 3500C, so dass während der Heizphase eine erhöhte Leistungsaufnahme stattfindet, die eine stark verkürzte Aufheizzeit bewirkt. Das Heizelement (1) sitzt dabei an einer Aussparung (2) des metallischen Schafts (3) des Handgriffs (4) und ist wärmeschlüssig mit der Lötspitze (5) verbunden.A sheet resistor - preferably one - is used as the heating element (1) Platinum thin-film resistor -, consisting of a meandering thin Pt conductor track (6) on an electrically insulating ceramic plate (7) on the underside is provided, for example, with a brazeable layer. Because of the low Thickness of the platinum layer, advantageously 0.1 to 15 µm, reduces the cost of the Platinum is practically negligible. The platinum comes in such a high purity applied to the carrier, e.g. by sputtering, that the temperature coefficient the electrical resistance is positive and very high, preferably equal to or higher 3.85 1O 3 / grd.lo # 3 / grd. is. The resistance of the heating element is accordingly e.g. at room temperature only about half the resistance at one temperature of 3500C, so that an increased power consumption takes place during the heating phase, which results in a greatly reduced heating-up time. The heating element (1) is seated a recess (2) of the metallic shaft (3) of the handle (4) and is thermally bonded connected to the soldering tip (5).

Beim Betrieb des Lötkolbens übt der stark positive Temperaturkoeffizient des Widerstandselementes eine temperaturstabilisierende Wirkung aus: entzieht man dem System Wärme, nimmt der Widerstand des Heizelements ab, so dass eine erhöhte Leistungsaufnahme den Wärmeverlust umgehend ausgleicht.When operating the soldering iron, the strongly positive temperature coefficient exerts the resistance element has a temperature-stabilizing effect: one withdraws the system heat, the resistance of the heating element decreases, so that increased Power consumption compensates for the heat loss immediately.

Der Träger (7) der mäanderförmigen Metallschicht (6) besteht aus einem Plättchen aus elektrisch isolierendem Material, vorzugsweise A1203, das auf der dem Maander abgewandten Seite beispielsweise mit einer hartlötfähigen Schicht versehen ist. In den Schaft (3) des Lötkolbens, der vorteilhafterweise aus einer in bezug auf den thermischen Ausdehnungskoeffizienten an das A1203-Trägerplättchen (7) angepassten Legierung - z.B. Fe/Ni 57 ?jo / 43 % - besteht, ist eine flache Aussparung (2) eingefräst, in die das lleizelementplätt chen <7) vorteilhafterweise mit einem Hartlot eingelötet ist. Die Lötung bewirkt eine stoffschlüssige Verbindung zwischen Heizelement (1) und Lötspitze (5) mit optimalem Wärmeübergang. Anstelle einer Hartlötung kann die Ankopplung des Heizelements (1) auch durch Anschmelzen mit einem-Email oder einer Glasurfritte erfolgen.The carrier (7) of the meandering metal layer (6) consists of a Plate made of electrically insulating material, preferably A1203, on the the side facing away from the meander is provided, for example, with a brazeable layer is. In the shaft (3) of the soldering iron, which advantageously consists of a related adapted to the thermal expansion coefficient on the A1203 carrier plate (7) Alloy - e.g. Fe / Ni 57? Jo / 43% - a flat recess (2) is milled, in which the lleizelementplätt chen <7) is advantageously soldered with a hard solder is. The soldering creates an integral connection between the heating element (1) and soldering tip (5) with optimal heat transfer. Instead of brazing, the Coupling of the heating element (1) also by melting it with an enamel or a Glaze frit.

Die Lebensdauer dieser Anordnung ist praktisch unbegrenzt, da die Pt-Schicht nicht korrodiert und wegen der vorzugsweisen Anpassung der thermischen Ausdehnungskoeffizienten von Schaft (3) und Trägerkeramik (7) nur vernachlässigbare mechanische Temperaturwechselbeanspruchungen in der Verbindungszone zwischen Metall schaft und Keramikträger bzw. in der Keramik auftreten.The service life of this arrangement is practically unlimited, since the Pt layer does not corrode and because of the preferred adaptation of the thermal Expansion coefficients of the shaft (3) and carrier ceramic (7) are only negligible mechanical thermal shock loads in the connection zone between metal Shank and ceramic carrier or occur in the ceramic.

Ein weiterer Vorteil des erfindungsgemässen Lötkolbens besteht in der Möglichkeit, das Heizelement in Verbinding mit einer elektronischen Regeleinrichtung auch als Temperaturfühler zu verwenden. Mit bekannten elektronischen Schaltungen kann man das Heizelement gleichzeitig oder auch nacheinander als Temperatur- fühler schalten und das Temperaturmeßsignal zur Aussteuerung der Heizung benutzen. Der erfindungsgemässe Lötkolben ist also ohne Änderung seiner Konstruktion allein durch Änderung der elektrischen Beschaltung auch als geregelter Lötkolben zu betreiben.Another advantage of the soldering iron according to the invention consists in the possibility of the heating element in connection with an electronic control device can also be used as a temperature sensor. With known electronic circuits you can use the heating element at the same time or one after the other as a temperature sensor switch and use the temperature measurement signal to control the heating. Of the The soldering iron according to the invention is therefore by itself without changing its construction Modification of the electrical circuit can also be operated as a regulated soldering iron.

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Claims (9)

Schnellaufheizender Lötkolben.Fast heating soldering iron. PATENTANSPRÜCHE 1. Schnellaufheizender Lötkolben, im wesentlichen bestehend aus einer Lötspitze, einem Handgriff und einem Heizelement, dadurch gekennzeichnet, dass als Heizelement (1) ein Schichtwiderstand verwendet wird. PATENT CLAIMS 1. Fast heating soldering iron, essentially consisting of a soldering tip, a handle and a heating element, characterized in that a sheet resistor is used as the heating element (1). 2. Lötkolben nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass ein Dtinnschichtwiderstand verwendet wird.2. Soldering iron according to claim 1, characterized in that a thin film resistor is used. 3. Lötkolben nach den Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, dass als Widerstandsschicht (6) ein Metall mit einem positiven Temperaturkoeffizienten des elektrischen Widerstands verwendet wird.3. Soldering iron according to claims 1 and 2, characterized in that that the resistance layer (6) is a metal with a positive temperature coefficient of electrical resistance is used. 4. Lötkolben nach den Ansprüchen 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass als Widerstandsschicht (6) Platin in einer Schichtdicke von 0,1 - 15 /um verwendet wird.4. Soldering iron according to claims 1 to 3, characterized in that that platinum in a layer thickness of 0.1-15 μm is used as the resistance layer (6) will. 5. Lötkolben nach den Ansprüchen 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Widerstands schicht -einen Temperaturkoeffizienten des elektrischen Widerstands von zu3,85 ~ 1O 3 grad 1 besitzt.5. Soldering iron according to claims 1 to 4, characterized in that that the resistance layer - a temperature coefficient of electrical resistance of to 3.85 ~ 1O 3 degree 1 possesses. 6. Lötkolben nach den Ansprüchen 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass das Heizelement (1) im Schaft (3)des Handgriffs (4) wärmeschlüssig mit der Lötspitze (5) verbunden ist.6. Soldering iron according to claims 1 to 5, characterized in that that the heating element (1) in the shaft (3) of the handle (4) is thermally bonded to the Soldering tip (5) is connected. 7. Lötkolben nach den Ansprüchen 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass das Heizelement (1) mit dem Schaft (3) hartgelötet verbunden ist.7. Soldering iron according to claims 1 to 6, characterized in that that the heating element (1) is brazed to the shaft (3). 8. Lötkolben nach den Ansprüchen 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass für den Schaft (3) eine Legierung verwendet wird,die im thermischen Ausdehnungskoeffizienten dem Keramikträger (7) des Heizelements (1) angepasst ist.8. Soldering iron according to claims 1 to 7, characterized in that that an alloy is used for the shaft (3), which in the thermal expansion coefficient the ceramic support (7) of the heating element (1) is adapted. 9. Lötkolben nach den Ansprüchen 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass der Schichtwiderstand gleichzeitig als Heizelement und als Messwiderstand zur Temperaturregelung dient.9. Soldering iron according to claims 1 to 8, characterized in that that the sheet resistor is used as a heating element and as a measuring resistor at the same time Temperature control is used.