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Lötdraht und Verfahren zum Herstellen dieses Drahtes
Die Erfindung bezieht sich auf einen Lötdraht, mit dem beiderseits eines isolierenden Trägers liegende Teile elektrisch und mechanisch miteinander verbunden werden sollen, wobei der Draht In einer Öffnung im Träger liegt, und die Verbindung an mindestens einem der Teile durch Löten mit einer zuvor genau bestimmten Lotmenge erfolgt, insbesondere für gedruckte Bedrahtung, welcher Draht im Querschnitt aus mehreren Teilen besteht, wobei ein Teil aus Lotmaterial gebildet ist, während der andere Teil aus einem Material gebildet ist, das eine höhere Erweichungstemperatur aufweist als das Lot. Die Erfindung bezieht sich auch auf ein Verfahren zum Herstellen dieses Drahtes.
Zumal wenn einer der Teile nur eine kleine Lötoberfläche aufweist oder eine bestimmte Selbstinduktion oder Kapazität aufweisen muss, ist es sehr wichtig, die Lotmenge zuvor genau zu bestimmen. Dies kann dadurch erfolgen, dass eine bestimmte, beispielsweise abgewogene Lotmenge in Form eines Körpers an die Lötstelle gebracht wird, jedoch ist dies In der Praxis mit Schwierigkeiten verbunden und eignet sich nicht für Massenfertigung. Ferner wird häufig die Anforderung gestellt, dass der Verbindungsdraht an sich die Lage wenigstens eines der zu verbindenden Teile bestimmt, und deshalb darf dieser Draht praktisch kein Spiel in der Öffnung aufweisen.
Für Lötstreifen ist es bereits bekannt geworden, diesen mit mehreren Längsnuten zur Aufnahme von Lötmasse auszubilden, wobei Lötmasse und Flussmittel in mehreren Seitenflächen untergebracht sind.
Der bekannte Streifen ist aber massiv. Das bedeutet, dass sehr komplizierte und dadurch sehr teuere Ziehsteine notwendig sind, um den Körper anzufertigen und es ist selbstverständlich unmöglich, für dünne Lötstreifen von dieser komplizierten Form Diamanten zu verwenden. Zweitens aber ist es unmöglich, den Kern z. B. aus Silber und Eisen oder Kupfer und Eisen anzufertigen. Bisweilen ist es jedoch notwendig, eine feste Verbindung zu bekommen, welche aber für den elektrischen Strom gut leitend ist. Bei dem Verbindungsdraht nach der Erfindung ist es erstens möglich, einen runden Draht zu verwenden, welcher einfach anzufertigen ist und zwei oder mehrere dieser Drähte zu kombinieren.
Nachher kann der kombinierte und mit Lot versehene Draht immer noch durch einen Ziehstein gezogen werden, wodurch der Durchmesser verringert wird, die Lötmasse aber immer noch mit einem Kern verbunden bleibt. Zweitens können Kerndrähte von verschiedenen Materialien verwendet werden.
Der Verbindungsdraht nach der Erfindung weist mindestens zwei einander berührende, sich in Längsrichtung erstreckende Körper auf, wobei der übrige Teil des Drahtquerschnittes vom Lot eingenommen wird und mindestens einer der Körper aus einem Material mit guter elektrischer Leitfähigkeit besteht und die Querschnittsform der Körper eine stabile Stapelung auch nach dem Schmelzen des Lotes gewihrleistet. Unter einer stabilen Stapelung ist hiebei zu verstehen, dass die gegenseitige Lage der Körper nach dem Verschwinden des Lotes unter der Einwirkung von allseitig ringsum annähernd nach dem Mittelpunkt
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te Lotmenge, so dass ein weiterer Zusatz dieses Lotes nicht nötig ist, und enthält anderseits eine genügende Lotmenge, um die Verbindung zu ermöglichen.
Nach der Entfernung des Lotes liegt der Draht fest in der Öffnung des eingangs erwähnten isolierenden Trägers, wodurch Bewegungen der zu verbindenden Teile nicht möglich sind.
Gemäss einer Ausführungsform der Erfindung bestehen die Körper aus drei vorzugsweise einander gleichen Kupferdrähten. Auch kann ein Draht aus Kupfer und die andern aus einem andern Metall, beispiels-
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weise Stahl oder Aluminium bestehen, doch bereitet dann das Löten manchmal Schwierigkeiten. Soll die
Verbindung sehr hohe Anforderungen hinsichtlich der elektrischen Leitfähigkeit erfüllen, so kann minde- stens einer der Drähte aus Silber bestehen. Für normale Fälle ist Kupfer befriedigend.
Gemäss einer andern Ausführungsform der Erfindung besteht mindestens ein Körper aus einem mit Flussmittel gefüllten Rohr. Dann ist die weitere Zufuhr von Flussmittel auch überflüssig. Es ist dabei vor- zuziehen, gemäss einer'weiteren Ausführungsform der Erfindung drei kupferne Körper mit vorzugsweise gleichem Aussenumfang zu wählen. von denen mindestens einer ein mit Flussmittel gefülltes Rohr ist.
Durch passende Wahl des Innendurchmessers des Rohres kann dafür gesorgt werden, dass die richtige Fluss- mitte1menge vorhanden ist.
Gemäss einer weiteren Ausfühningsform der Erfindung weist der Draht das Merkmal auf. dass die Querschnitte der Körper an der Aussenseite des Drahtes einen Krümmungshalbmesser besitzen, der annähernd gleich dem Krümmungshalbmesser des Umfanges des Drahtquerschnittes im betrachteten Punkt ist. Dadurch wird ein gutes Anliegen des Drahtes an den Wänden der Öffnung erzielt, während der Draht in der Öffnung eine hohe Steifigkeit aufweist.
Gemäss einer weiteren Ausführungsform der Erfindung kann der Draht vor seiner Anbringung in Form eines Befestigungsorgans, vorzugsweise eines Nietes, gestaltet werden, und dies hat den Vorteil, dass der Draht beim Löten nicht festgehalten zu werden braucht.
Es ist bekannt, einen Lötdraht herzustellen, wobei der eventuell erst verzinnt Draht erst durch ein Bad mit flüssigem Lot hindurchgeführt wird und weiter durch ein Bad mit flüssigem Flussmittel, wobei das Flussmittel am Draht haftet.
Ein Verfahren zum Herstellen des erwähnten Drahtes ist gemäss der Erfindung dadurch gekennzeich- net. dass mindestens zwei blanke Körper, von denen mindestens einer aus einem Material mit guter elektrischer Leitfähigkeit hergestellt ist, zusammen und gegebenenfalls nach Oberflächenteinigung durch ein Bad mit flüssigem Lot hindurchgeführt werden, wonach das Gebilde von Körpern und an ihnen haftendem Lot durch Ziehsteine auf das erwünschte Mass gezogen wird. Durch das Ziehen wird ein völlig gleichmä- ssiger Querschnitt auf der ganzen Länge des Drahtes erzielt, während ausserdem das Lötmaterial möglichst gleichmässig über den Querschnitt des Drahtes verteilt wird.
Um die Menge des an den Drähten haftenden Lötmaterials möglichst genau zu bestimmen, ist es vorteilhaft, gemäss einer weiteren Ausführungsform der Erfindung am Bad mit flüssigem Lot ein unter dem Lotspiegel mündendes Abfuhrrohr anzubringen, durch das der Draht beim Verlassen des Bades hindurchgeführt wird und dessen Innendurchmesser gleich der erwünschten äusseren Form des Drahtes vor dem Ziehvorgang ist, wobei. die Länge des Rohres im Verhältnis zur Form der Drähte, der Badtemperatur und der Durchführungsgeschwindigkeit derart gewählt ist, dass das Lötmaterial auf dem Draht beim Verlassen des Rohres erstarrt ist.
Ein Verfahren zum Herstellen einer elektrischen Verbindung mit einem Draht nach der Erfindung, dessen Durchmesser gleich dem Innendurchmesser der Öffnung eines Trägers ist, an dessen beiden Seiten die mittels des durch die Öffnung hindurchgesteckten Drahtes zu verbindenden Bauteile angeordnet sind, ist dadurch gekennzeichnet, dass der Draht in der erforderlichen Länge abgeschnitten und in die Öffnung eingebracht wird, wonach er beiderseits axial zusammengepresst und dann wenigstens auf einer Seite erhitzt wird, bis das Lot fliesst. Nach einer Ausführungsform der Erfindung kann jetzt einerseits das Zusammenpressen und Erhitzen zugleich mit dem gleichen Werkzeug durchgeführt werden, anderseits kann jedoch auch das abgeschnittene Drahtstück vor seiner Anordnung In der Öffnung mit einem Kopf versehen und zu einem Niet verformt werden.
Nach einer andern Ausführungsform der Erfindung wird das gegebenenfalls verformte Drahtstück vertikal in der Öffnung angeordnet und auf der Unterseite des Trägers erhitzt, wobei die Lötstelle, die mit einer zuvor genau bestimmten Lotmenge versehen werden muss, sich auf der Oberseite des Trägers befindet. Durch die Kapillarität wird das Lot zum grössten Teil nach oben befördert und kommt an Ort und Stelle. so dass es nicht nötig ist, den obenliegenden Teil, der manchmal nur wenig erhitzt werden darf, zu erhitzen.
Das Verfahren nach der Erfindung eignet sich besonders für gedruckte Bedrahtung, besonders dann, wenn einer der zu verbindenden Teile gleichfalls auf den Träger gedruckt ist. In diesem Falle ist der zum Anbringen des Lotes verfügbare Raum meist sehr gering, während nur wenig erhitzt werden darf und ausserdem die elektrischen Werte der gedruckten Teile sich infolge der Lotmenge nicht oder nur wenig ändern dürfen.
Die Erfindung wird nachstehend an Hand der Zeichnung näher erläutert. die Ausführungsbeispiele der Erfindung darstellt.
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Fig. 1 zeigt vergrössert einen Querschnitt eines Verbindungsdrahtes, der aus zwei Kupferdrähten und an ihnen anhaftendem Weichlot besteht. Fig. 2 gleichfalls einen Querschnitt eines Verbindungsdrahtes mit drei kupfernen Körpern und an ihnen anhaftendem Weichlot, Fig. 3 einen Querschnitt durch einen Verbindungsdraht nach Fig. 2, wobei jedoch zwei der Drähte rohrförmig sind, Fig. 4 einen Schnitt durch einen Verbindungsdraht, bevor dieser in die richtige Form gezogen worden ist, Fig. 5 eine Tauch- und Ziehvorrichtung für einen Draht, Fig. 6 eine Draufsicht auf einen Träger mit auf die Oberseite gedruckter Bedrahtung und einem an der Unterseite zu befestigenden Teil, Fig. 7 eine Seitenansicht des Tragers nach Fig. 6 und Fig.
8 eine Vorrichtung, mit deren Hilfe eine Verbindung zwischen Träger und Teil erzielt wird.
Fig. 1 zeigt einen Schnitt durch einen Draht, der eine elektrische und mechanische Verbindung zwi-
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in einer Öffnung im Träger und zwischen den zu verbindenden Teilen liegen muss. Der Schnitt zeigt zwei
Kupferdrähte 1 und 2, während der übrige Teil des Querschnittes durch mit 3 bezeichnetes Weichlot aus- gefüllt ist. Einen ähnlichen Draht zeigt Fig. 2 ; bei diesem sind jedoch drei Kupferdrähte 4,5, 6 vorge- sehen, während der übrige Teil des Drahtquerschnittes wiederum durch Weichlot 7 ausgefüllt ist. Fig. 3 zeigt einen Schnitt durch einen Draht, bei dem jedoch bloss ein Kupferdraht 8 massiv ist, während wei- tere zwei Kupferrohre 9 und 10 vorhanden sind, die mit einem Flussmittel 11 gefüllt sind. Der übrige Teil des Querschnittes ist wiederum mit Weichlot 12 ausgefüllt.
Aus den Querschnitten geht hervor, dass auch nach dem Schmelzen des Lotes die Stapelung der unterschiedlichen Drähte bei jedem Querschnitt stabil ist, d. h. dass die gegenseitige Lage der verschiedenen Drähte auch nach dem Verschwinden des Lotes unter der Einwirkung allseitig ringsum annähernd nach dem Mittelpunkt des ganzen Drahtes gerichteter Kräfte stabil ist. Infolgedessen liegt der Draht nach der Entfernung des Lotes fest in der Öffnung und kann sich somit nicht in radialer Richtung verschieben. Dadurch liegen die vom Draht verbundenen Teile auch fest, so dass der Draht nicht nur eine elektrische, sondern auch eine mechanische Aufgabe erfüllt. Es ist gleichfalls ersichtlich, dass die im Draht enthaltene Lotmenge je Längeneinheit genau bestimmt ist ; die maximale Lotmenge, die auf die Lötstelle gelangen kann, ist somit gleichfalls bestimmt.
Das Flussmit- tel11 kann in Form eines Pulvers oder einer Paste in den Rohren 9 und 10 vorgesehen sein. An Stelle der erwähnten kupfernen Drähte oder Rohre können selbstverständlich auch andere Metalle Anwendung finden.
Es kann beispielsweise einer der Drähte oder eines der Rohre aus Silber bestehen, wenn eine besonders gute Leitfähigkeit erwünscht ist. Wenn grosse Axialkräfte auf die Verbindung wirken, können mindestens ein Draht oder Rohr aus Stahl hergestellt sein. Auch ist es nicht notwendig, dass nur zwei oder drei Drähte und bzw. oder Rohre vorhanden sind.
Ein Draht, wie er in Fig. 2 oder 3 dargestellt ist, ist wie folgt herstellbar. In Fig. 5 bezeichnet 13 eine Vorratsspule, auf die drei Kupferdrähte oder ein massiver Kupferdraht und zwei mit Flussmittel. gefüllte Rohre gewickelt sind. Die drei Körper werden gemeinsam über eine Rolle 14 und dann durch ein Organ 17 geführt, das dafür sorgt, dass die drei Korper die richtige gegenseitige Lage einnehmen. Dann gehen die drei Körper durch ein Bad 15 hindurch, das mit flüssigem Weichlot 16 gefüllt ist.
Das Bad 15 hat ein Abflussrohr 18, durch das das Gebilde aus Drähten und bzw. oder Rohren hindurchgeführt wird, und das einen Innendurchmesser aufweist, der gleich der erwünschten äusseren Form des Drahtes ist, während die Länge des Rohres im Verhältnis, zur Drahtform, der Badtemperatur und der Durchfuhrmgsge- schwindigkeit so gewählt ist. dass das von den Drähten oder Rohren mitgenommeneLotmaterial beim Verlassen des Rohres 18 erstarrt Ist. Dann wird. das so zu einer Einheit vereinigte Gebilde 19 über eine Fish-. rungsroUe 22 und durch einen Ziehstein 23 hindurchgezogen, wonach der Draht schliesslich auf eine Spule 24 aufgewickelt wird.
Der Draht 19 Ist in Fig. 4 abermals dargestellt, jedoch bevor er durch den Zieh-
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Draht 21 vorgesehen, während der Querschnitt weiter mit Weichlot 12 ausgefüllt ist. Es ist nicht notwendig, dass die Drähte oder Rohre, von denen ausgegangen wird, eine runde Gestalt besitzen ; sie können auch einen ändern Querschnitt aufweisen. Auch ist es nicht nötig, dass der Ziehstein 23 eine runde Öffnung hat diese Öffnung kann gewünschtenfalls auch rechteckig oder elliptisch sein oder eine unregelmä- ssige Form aufweisen.
In Fig. 6 ist mit 25 ein Träger aus Isoliermaterial bezeichnet, auf den eine Spule 26 gedruckt ist.
Ein Ende 27 dieser Spule muss mit einem Teil 28 verbunden werden, der, wie aus Fig. 7 ersichtlich ist, an der Unterseite des Trägers 25 liegt. Zu diesem Zweck wird ein Stück 30 von dem Draht, der nach Fig. 5 hergestellt ist, abgeschnitten und durch eine Öffnung 29 hindurchgesteckt. Eine derartige Öffnung befindet sich auch im Teil 28. Danach werden, wie Fig. 8 zeigt, die beiden Enden des Drahtstückes 30 durch Stempel 31 zusammengepresst, so dass sich eine Nietverbindung ergibt, und dann wird diese Niet-
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verbindung beispielsweise durch einen Lötkolben erhitzt. Das Lot kommt zum Fliessen und infolge des im Draht vorgesehenen Flussmittels wird eine feste Verbindung zwischen dem Ende 27 der Spule 26 und dem Teil 28 hergestellt.
Es dürfte einleuchten, dass auf das Ende 2'1 der Spule nur eine genau bestimmte Lotmenge gelangt, so dass die Selbstinduktion und Kapazität der Spule sich entweder gar nicht oder um soviel ändern, dass dieser Veränderung beim Entwurf und bei der Berechnung der Spule genau Rechnung getragen werden kann. Ferner liegt der Draht auch nach dem Schmelzen des Lotes fest in der Öffnung, so dass der Teil 28 auch festliegt und sich nicht bewegen kann. Der Draht braucht kein Flussmittel zu enthalten ; dies kann auch gesondert zugeführt werden. Auch ist es nicht notwendig, dass das Zusammenpressen und Erhitzen in zwei Stufen erfolgt ; ein oder beide Körper 31 können erhitzt sein, wodurch das Zusammenpressen und das Erhitzen zu gleicher Zeit erfolgt.
Für einige Zwecke ist es sogar vorzuziehen, nur das untere Ende des Drahtes 30 zu erhitzen ; infolge der Kapillarität steigt dann eine bestimmte Lotmenge herauf.
Auch ist es nicht notwendig, auf beiden Seiten zusammenzupressen ; die Verbindung kann auch durch Falzen mit einem rotierenden Falzwerkzeug hergestellt werden.
Es ist auch möglich, den nach dem in Fig. 5 dargestellten Verfahren hergestellten Draht in Stücke zu schneiden und aus diesen auf bekannte Weise Niete oder andere mit einem Kopf versehene Befestigungsmittel herzustellen ; dann muss nur auf einer Seite zusammengepresst oder gefalzt werden. In diesem Falle ist es sogar möglich, bloss zu erhitzen, um eine Verbindung herzustellen, während das Pressen oder Falzen wegfällt.
PATENTANSPRÜCHE :
1. Lötdraht zur elektrischen und mechanischen Verbindung von beiderseits eines iso srenden Trägers liegenden Teilen, wobei der Draht in einer Öffnung im Träger liegt und die Verbindung an mindestens einem der Teile durch Löten mit einer zuvor genau bestimmten Lotmenge erfolgt, insbesondere für gegedruckte Bedrahtung, welcher Draht im Querschnitt aus mehreren Teilen besteht, wobei ein Teil aus Lotmaterial gebildet ist, während der andere Teil aus einem Material besteht, das eine höhere Erweichungstemperatur aufweist als das Lot, dadurch gekennzeichnet, dass der Draht mindestens zwei einander berührende, sich in Längsrichtung erstreckende Körper aufweist und der übrige Teil desDrahtquerschnittes vom Lot eingenommen wird,
wobei mindestens einer der Körper aus einem Material mit guter elektrischer Leitfähigkeit besteht und die Querschnittsform der Körper eine stabile Stapelung auch nach dem Schmelzen des Lotes gewährleistet.