DE3841438C1 - Method and device for fastening electrical connecting bolts which are inserted into holes in a printed circuit board - Google Patents

Method and device for fastening electrical connecting bolts which are inserted into holes in a printed circuit board

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Abstract

In order to solder electrical connecting bolts into printed circuit boards, the bolts are gripped by a robot, are then inductively heated in an induction furnace and are subsequently inserted into the printed circuit board by the robot, the soldering process being initiated by the intrinsic heat of the connecting bolt melting the soldering paste. In a particularly advantageous embodiment, two induction furnaces are provided in which the bolts are heated alternately in sequence, so that the soldering process takes place without interruption and is automated.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Befestigen von in Bohrungen einer Leiterkarte eingesetzten elektrischen Anschlußbolzen sowie eine Vorrichtung zum Durchführen des Verfahrens.The invention relates to a method for fastening electrical used in holes in a printed circuit board Connection bolts and a device for performing of the procedure.

Während die Verlötung von Bauelementen mit den Leiter­ bahnen gedruckter Schaltungen in der Regel durch ein Tauch-Lötverfahren erfolgt, ist dieses Verfahren beim Befestigen von elektrischen Anschlußbolzen für höhere Stromstärke infolge des, für ein Erreichen der Schmelz­ temperatur des Lötmittels vergleichsweise hohen Wärme­ bedarfs, nicht möglich. Man ist daher gezwungen, die Leiterkarten zum Einlöten der Anschlußbolzen einer gesonderten Behandlung zu unterziehen, die darin besteht, daß auf die in die Bohrungen der Leiterkarte einge­ steckten Kupferbolzen ein Lötkolben aufgesetzt wird, der allmählich den Kupferbolzen erwärmt, bis die um den Bolzen aufgetragene Lötpaste schmilzt und dadurch der Lötvorgang ausgelöst wird.During the soldering of components to the conductor of printed circuits usually by a Dip soldering is carried out, this process is with Attach electrical connection bolts for higher Amperage as a result of reaching the enamel temperature of the solder comparatively high heat needed, not possible. One is therefore forced to PCBs for soldering the connecting bolts one undergo separate treatment, which consists in that on the holes in the circuit board a soldering iron is placed on the copper which gradually warmed the copper bolt until the around the solder paste applied to the bolt melts and thereby the soldering process is triggered.

Anschließend wird der Lötkolben entfernt und das Lötzinn erstarrt, womit die Befestigung sowie die elektrische Verbindung des Anschlußbolzens mit einer entsprechenden Leiterbahn auf der Leiterkarte hergestellt ist. Der An­ schlußbolzen ist mit einer Durchgangsbohrung zur Aufnahme eines Schraubbolzens versehen, um einen Kabelschuh zu befestigen oder die Anschlußbolzen mit einer anderen Leiterkarte zu verbinden.Then the soldering iron is removed and the solder solidifies, with which the fastening as well as the electrical Connection of the connecting bolt with a corresponding one Conductor is made on the circuit board. The An  locking bolt is with a through hole for receiving a screw bolt to a cable lug fasten or the connecting bolts with another To connect circuit board.

Dieses Verfahren ist zeitraubend und bedarf einer ständi­ gen Überwachung von Seiten der Bedienung.This process is time consuming and requires constant monitoring by the operator.

Aufgabe der Erfindung ist es deshalb, den Vorgang zum Einlöten solcher Anschlußbolzen in Leiterkarten zu auto­ matisieren.The object of the invention is therefore to the process To solder such connection bolts in circuit boards to auto matify.

Die Aufgabe ist erfindungsgemäß durch die Verfahrens­ merkmale im Anspruch 1 bzw. durch die Vorrichtungsmerkmale in den Vorrichtungsansprüchen gelöst.The object of the invention is through the method Features in claim 1 or by the device features solved in the device claims.

Erfindungsgemäß erfolgt somit das Erwärmen der Anschluß­ bolzen auf induktivem Wege und wird durch die Eigenwärme des in die Lötpaste gesetzten Bolzens der Lötvorgang ausgelöst. Das Erwärmen der Bolzen erfolgt außerordent­ lich rasch in wenigen Sekunden. Demnach hat es sich als besonders vorteilhaft erwiesen, das Erhitzen der Bolzen der Reihe nach abwechselnd in zwei Induktionsöfen durch­ zuführen. Während der eine Bolzen erwärmt wird, wird der andere bereits erhitzte Bolzen aus dem Ofen herausgenom­ men und in die Leiterkante eingesetzt, worauf ein noch kalter Bolzen in den freigewordenen Ofen eingesetzt wird. Während dieser Zeit ist der im anderen Ofen befindliche Bolzen erhitzt worden, so daß sich nun der Vorgang wieder­ holen kann, ohne daß Zeitverluste entstehen.According to the invention, the connection is thus heated Bolt inductively and is generated by the natural heat of the bolt placed in the solder paste the soldering process triggered. The bolts are heated extremely quickly in a few seconds. So it turned out to be proven particularly advantageous, the heating of the bolt alternately in two induction furnaces respectively. While one bolt is being heated, the other already heated bolts removed from the furnace men and inserted into the conductor edge, whereupon one more cold bolt is inserted into the oven that has become free. During this time, the one in the other oven is Bolt has been heated so that the process is now again can fetch without wasting time.

Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen gekennzeichnet. Dabei ist hervorzuheben, daß nach dem Fixieren und Unterstützen der Leiterkarte zunächst auf alle Lötstellen Lötpaste aufgebracht wird, worauf zwei Bolzen in die Öfen eingesetzt werden und dann das obenstehende Arbeitsspiel beginnt.
Advantageous developments of the invention are characterized in the subclaims. It should be emphasized that after fixing and supporting the circuit board, solder paste is first applied to all soldering points, whereupon two bolts are inserted into the ovens and then the above-mentioned work cycle begins.

Die Erfindung ist nachstehend an Hand der Zeichnung näher erläutert. Es zeigt:The invention is described below with reference to the drawing explained. It shows:

Fig. 1 einen Schnitt durch einen Anschlußbolzen, Fig. 1 shows a section through a terminal pin,

Fig. 2 einen Teilschnitt durch eine Leiterkarte und Fig. 2 shows a partial section through a circuit board and

Fig. 3 eine Draufsicht auf eine Vorrichtung zum Durchführen des Verfahrens. Fig. 3 is a plan view of an apparatus for performing the method.

Der in Fig. 1 dargestellte Anschlußbolzen 1 aus Kupfer ist mit einer Schulter 2 und einem Schaft 3 mit ver­ ringertem Durchmesser versehen und weist eine Durch­ gangsbohrung 4 zur Aufnahme einer Befestigungsschraube für einen Kabelschuh od. dgl. auf. Solche Bolzen sind für Strömstärken von mehreren Hundert Amper geeignet.The terminal bolt shown in FIG. 1 1 made of copper is provided with a shaft 3 with ver ringertem diameter with a shoulder and 2, and has an OD through hole 4 for receiving a fastening screw for cable shoes. The like. On. Such bolts are suitable for currents of several hundred amperes.

Die in Fig. 2 dargestellte Leiterkarte 6 ist mit Öffnungen 7 zum Einstecken von Bolzen 1 versehen. Im Bereich 8 der Bohrungen 7 ist die Leiterkarte 6 metallisiert. Beim Ein­ stecken der Bolzen 1 ruht die Schulter 2 auf dem Belag 8. Die Leiterbahnen auf der Karte 6 sind nicht dargestellt.The circuit card 6 shown in FIG. 2 is provided with openings 7 for inserting bolts 1 . The circuit board 6 is metallized in the area 8 of the bores 7 . When the bolt 1 is inserted, the shoulder 2 rests on the covering 8 . The conductor tracks on the map 6 are not shown.

In Fig. 3 sind im Arbeitsbereich eines Roboters 10 mit zwei gelenkigen Armen zwei Induktionsöfen 11 und 12 mit je einer Einsetzöffnung 14, 15, je eine sich gegenüberlie­ gende Zuführstation 16, 17 für Anschlußbolzen aus ent­ sprechenden Magazinen 18 und eine Auflage 20 für jeweils eine Leiterkarte angeordnet, die auf einer Förderein­ richtung 21 transportiert wird.In Fig. 3 are in the work area of a robot 10 with two articulated arms, two induction furnaces 11 and 12 , each with an insertion opening 14 , 15 , one each opposite supply station 16 , 17 for connecting bolts from appropriate magazines 18 and a support 20 for each Printed circuit board arranged, which is transported on a conveyor 21 .

Der Arbeitsvorgang ist folgender: Der Roboter erkennt eine mit den Anschlußbolzen zu bestückende Leiterkarte durch ein Signal, das vom Betriebssystem ausgegeben wird. Darauf setzt der Roboter mit einem Greifer Fixierstifte und Unterstützungsdorne in ihre Position in der Auflage 20. Nach dem Einlauf der Leiterkarte in die Aufnahme 20 wird die Leiterkarte von den Fixierstiften arretiert und ruht auf Unterstützungsdornen, um ein Durchbiegen der Leiterkarte zu vermeiden. Anschließend bringt der Roboter die Lötpaste auf die Leiterkarte im Bereich der zu be­ stückenden Bohrungen auf.The procedure is as follows: The robot recognizes a circuit card to be fitted with the connecting bolts by a signal that is output by the operating system. The robot then uses a gripper to place locating pins and support mandrels in their position at level 20 . After the circuit card has entered the receptacle 20 , the circuit card is locked in place by the fixing pins and rests on support pins in order to prevent the circuit card from bending. The robot then applies the solder paste to the circuit board in the area of the holes to be populated.

Dann wird ein erster Bolzen aus einer Zuführstation 16 oder 17 entnommen und in die Öffnung 14 des ersten Induktionsofens 11 gesetzt. Anschließend wird vom Roboter ein zweiter Bolzen aus der Zuführstation geholt und in die Öffnung 15 des zweiten Induktionsofens 12 gesetzt. Das Erhitzen der Bolzen erfolgt durch eine den Bolzen umgebende, von niederfrequentem Strom durch­ flossene Induktionsspule. Die Erwärmung erfolgt innerhalb weniger Sekunden auf etwa 250°C, ohne daß Verluste durch Wärmeabstrahlung entstehen, da die Erhitzung durch Wirbel­ ströme im Bolzen selbst erfolgt. Ferner kann beim induk­ tiven Erhitzen der Kupferbolzen nicht oxidieren.Then a first bolt is removed from a feed station 16 or 17 and placed in the opening 14 of the first induction furnace 11 . The robot then pulls a second bolt from the feed station and places it in the opening 15 of the second induction furnace 12 . The bolts are heated by an induction coil surrounding the bolt and of low-frequency current through flowing induction coils. The heating takes place within a few seconds to about 250 ° C, without losses due to heat radiation, since the heating is caused by eddy currents in the bolt itself. Furthermore, the induction heating of the copper bolts cannot oxidize.

Es wird dann zunächst der Bolzen aus der Öffnung 14 ent­ nommen und in eine mit Lötpaste versehene Bohrung der Leiterkarte eingesetzt. Vorzugsweise gelangt dabei der Bolzen selbst in Berührung mit der Lötpaste. Der Löt­ vorgang wird durch die Eigenwärme des Bolzens ausgelöst und erfolgt innerhalb weniger Sekunden. Ein Druck auf den Kupferbolzen wird nicht ausgeübt. Vielmehr wird sofort nach dem Einsetzen der nächste Bolzen aus einer Zuführstation 16 oder 17 geholt, in den Ofen eingesetzt und darauf der zweite Bolzen aus der Öffnung 16 geholt und verlötet, worauf die Öffnung 15 wiederum mit einem neuen Bolzen versehen wird.The bolt is then first removed from the opening 14 and inserted into a hole in the printed circuit board provided with solder paste. Preferably, the bolt itself comes into contact with the solder paste. The soldering process is triggered by the stud's own heat and takes place within a few seconds. There is no pressure on the copper bolt. Rather, immediately after insertion, the next bolt is fetched from a feed station 16 or 17 , inserted into the furnace, and then the second bolt is fetched from the opening 16 and soldered, whereupon the opening 15 is again provided with a new bolt.

Das Arbeitsspiel ist vorzugsweise so eingerichtet, daß während des Herausholens eines Bolzens aus dem einen Ofen, Einstecken in die Leiterkarte und Einsetzen eines neuen Bolzens in den Ofen der im anderen Ofen befindliche Bolzen auf die gewünschte Temperatur erwärmt wird, so daß das Arbeitsspiel ohne Unterbrechung in der geschil­ derten Reihenfolge durchgeführt wird.The work cycle is preferably set up so that while pulling a bolt out of one Oven, insert it into the circuit board and insert one new bolt in the furnace the one in the other furnace Bolt is heated to the desired temperature, so that the work cycle in the schil  order is carried out.

Claims (4)

1. Verfahren zum Befestigen von in Bohrungen einer Leiterkarte eingesetzten elektrischen Anschluß­ bolzen durch Löten mit auf die Leiterkarte auf­ getragener Lötpaste, dadurch gekennzeichnet, daß die Bolzen der Reihe nach induktiv erwärmt und im erhitzten Zustand in die Bohrungen mit der aufgebrachten Lötpaste eingesetzt werden, wobei der Lötvorgang durch die Eigenwärme der Bolzen ausgelöst wird.1. A method for attaching electrical connector bolts used in holes in a printed circuit board by soldering with solder paste applied to the printed circuit card, characterized in that the bolts are inductively heated one after the other and inserted into the holes with the applied solder paste in the heated state, whereby the soldering process is triggered by the natural heat of the bolts. 2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Bolzen im erhitzten Zustand in die aufge­ brachte Lötpaste eingesetzt werden.2. The method according to claim 1, characterized in that that the bolts in the heated up in the brought solder paste to be used. 3. Vorrichtung mit einem Roboter zum Manipulieren der Bolzen zwischen einer Zuführstation, einer Station zum Erhitzen und zum Auftragen von Lötpaste auf die Leiterkarte, dadurch gekennzeichnet, daß zwei Induktionsöfen (11, 12) vorgesehen sind und jeweils ein Bolzen in einem der beiden Induktionsöfen erhitzt wird, während der Roboter jeweils einen aus dem anderen Induktionsofen entnommenen und in die Leiterkarte eingesetzten Bolzen durch einen aus der Zuführstation entnommenen Bolzen ersetzt.3. Device with a robot for manipulating the bolts between a feed station, a station for heating and for applying solder paste to the circuit board, characterized in that two induction furnaces ( 11 , 12 ) are provided and one bolt is heated in one of the two induction furnaces is replaced, while the robot, a bolt removed from the other induction furnace and inserted into the printed circuit board is replaced by a bolt removed from the feed station. 4. Vorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Roboter vor dem Einlauf jeder Leiterkarte entsprechende Fixierstifte zum Arretieren der Leiterkarte und Dorne zum Abstützen der Leiterkarte in einer Aufnahmestation (20) setzt, nach dem Einlauf der Leiterkarte die Lötpaste aufbringt und zwei Bolzen nacheinander in die Induktionsöfen (11, 12) setzt.4. The device according to claim 3, characterized in that the robot sets corresponding fixing pins for locking the printed circuit board and mandrels for supporting the printed circuit board in a receiving station ( 20 ) before the inlet of the printed circuit board, applies the solder paste after the printed circuit board has been inserted and two bolts in succession in the induction furnaces ( 11 , 12 ).
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Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
NICHTS ERMITTELT *

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