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Verfahren und Vorrichtung zum Anlöten von elektrischen Bauelementen
an ein auf einer Platte vorgesehenes Leitersystem Elektrische Bauelemente wie Widerstände,
Kondensatoren, Röhren u. dgl. werden normalerweise auf der Rückseite einer aus Isoliermaterial
bestehenden Platte mit einem auf diese aufgebrachten Leitersystem dadurch verbunden,
daß die Kontaktstifte der Bauelemente durch entsprechend angeordnete Löcher der
Platte hindurchgesteckt werden. Die Stifte müssen dann mit dem Leitersystem verlötet
werden, damit eine gute elektrische Verbindung gewährleistet ist.
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Dies geschieht bisher in der Weise, daß man die Vorderseite der Platte,
d. h. die Seite, auf die das Leitersystem aufgebracht ist, mit einem Löt-Flußmittel
überzieht, vorzugsweise mit einem auf Kunstharzbasis hergestellten Flußmittel, und
sie dann in ein Bad aus flüssigem Lot taucht. Diese Arbeitsweise hat jedoch den
Nachteil, daß, wenn sich das Flußmittel um die Verbindungsstellen so ansammelt,
daß der Zutritt des Lotes zu ihnen erschwert wird, keine ausreichende elektrische
Verbindung zustande kommt. Ein weiterer Nachteil besteht darin, daß sich die Oberfläche
des Lotes mit einem Oxydhäutchen überzieht, das ein wirksames Verlöten der zu verbindenden
Teile beeinträchtigt. Es muß daher jedesmal vor dem Eintauchen einer Platte entfernt
werden, was die Arbeit erschwert und Verluste an Lot mit sich bringt.
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Die Erfindung schlägt ein Lötverfahren vor, das sich von dem bekannten
dadurch unterscheidet, daß eine Relativbewegung zwischen der Platte und einem Strom
aus geschmolzenem Lot, der gegen die Platte gerichtet ist, hervorgerufen wird. Das
flüssige Lot kann infolgedessen Flußmittel,- das, in die Löcher der Platte eingedrungen
ist, auswaschen, so daß _eine gute Lötverbindung zwischen den Kontaktstiften und
dem Leitersystem erzielt wird. Das Verfahren bewirkt eine winkelige Berührung zwischen
der mit Lot zu überziehenden Fläche und dem Lot. Dies ermöglicht es dem Lot, das
Flußmittel leicht zu verdrängen, so daß das Lot vollständig und ungehindert zu den
zu lötenden Stellen gelangen kann.
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Außerdem ist, da die Platte mit einem Strom aus flüssigem Lot in Berührung
kommt, die Kühlwirkung der Platte auf das Lot vernachlässigbar klein, der Wärmeübergang
wesentlich erhöht, und infolgedessen braucht jeder Teil der Platte nur für kürzere
Zeit mit dem flüssigen Lot in Berührung zu kommen als beim flachen Eintauchen, damit
eine gute elektrische Verbindung hergestellt wird. Ein weiterer Vorteil besteht
darin, daß der Strom des flüssigen Lotes stets frei von Oxyden oder sonstigen Beimischungen
ist, weil er von unterhalb der Oberfläche des Bades in die Düse gepumpt wird.
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Der Strom flüssigen Lotes wird vorzugsweise senkrecht nach oben gegen
die nach unten gerichtete; mit einem Flußmittel überzogene Vorderseite der Platte
gerichtet, obwohl diese Anordnung nicht unbedingt notwendig ist. Es empfiehlt sich,
die Düse, durch die das Lot austritt, so lang zu machen, daß sie über die gesamte
Breite der Platte reicht, wobei dann die Platte in Längsrichtung über die Düse hinweggeführt
wird, bis sämtliche Lötstellen bestrichen worden sind.
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Die Vorrichtung zur Durchführung des beschriebenenVerfahrens besteht
aus einem beheizbaren Tank für das flüssige Lot, einer - schmalen rechteckigen Düse,
deren Mündung waagerecht oberhalb der Oberfläche des flüssigen Lotes angeordnet
ist und die durch ein in dem flüssigen Lot liegendes Rohr mittels -einer in dem
Rohr angeordneten Pumpe mit dem Lot gespeist wird, so daß dieses in einer Welle
mit waagerechtem Kamm aus der Düse austritt. Über dem Tank sind quer zur Längsrichtung
der Düse Schienen angeordnet, auf denen ein die Platte tragender Wagen verschiebbar
ist. Zwecks Änderung der Höhe der aus der Düse austretenden Welle ist für den Antrieb
der
Pumpe ein drehzahlregelbarer Elektromotor vorgesehen. Damit der Kamm der Welle waagerecht
ist, was zur Erzielung einer über die ganze Breite erfolgenden gleichmäßigen Bespülung
der Platte von Bedeutung ist, sind in dem Rohr Einrichtungen zur Verhinderung von
Wirbelbildung vorgesehen.
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In der Zeichnung ist ein Ausführungsbeispiel gemäß der Erfindung dargestellt,
und zwar zeigt Fig. 1 einen lotrechten Schnitt durch die Vorrichtung, Fig. 2 einen
Schnitt nach der Linie II-II in Fig. 1, Fig. 3 einen Schnitt nach der Linie III-III
in Fig. 1 in größerem Maßstab und Fig.4 eine perspektivische Ansicht der teilweise
aufgeschnittenen Düse.
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Das Leitersystem, mit dem die elektrischen Bauelemente verlötet werden
sollen, wird auf irgendeine übliche Weise hergestellt, z. B. durch Aufbringen eines
Überzuges aus Kupfer auf eine Platte aus Isoliermaterial, Aufbringen eines dem Leitersystem
entsprechenden Musters aus säurefestem Stoff auf den Metallüberzug, Wegätzen des
von dem Stoff nicht überzogenen Metalls und Entfernen des Stoffes. Anschließend
werden Löcher an den Stellen in die Platte gebohrt, an denen Bauelemente angeschlossen
werden sollen. Die Bauelemente werden dann auf der Rückseite der Platte dadurch
angebracht, daß ihre Kontaktstifte durch die Löcher gesteckt werden. Schließlich
wird ein Flußmittel, z. B. durch Aufsprühen, auf die Vorderseite der Platte aufgebracht.
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In der Zeichnung ist die Platte mit 10 bezeichnet. Die auf der Platte
anzuordnenden Bauelemente 11 ragen mit ihren Kontaktstiften 12 durch die Platte
hindurch. Die Platte liegt mit ihrer mit einem Flußmittel überzogenen Vorderseite
nach unten auf einem Wagen 13, der mittels seiner Räder 14 auf waagerecht verlegten
Schienen 15 verschoben werden kann.
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Die Schienen 15 befinden sich oberhalb eines Behälters 16, der geschmolzenes
Lot 17 enthält, das entweder durch einen Tauchsieder oder einen außen angeordneten
Gaserhitzer beheizt wird. In dem Behälter befindet sich ein Rohr 18, dessen eines
Ende unterhalb des Lotspiegels ausmündet und dessen anderes Ende in eine Düse 19
übergeht, die eine längliche rechteckige Mündung 20 aufweist und sich mit dieser
waagerecht über den Lotspiegel erhebt und quer zur Richtung der Schienen 15 angeordnet
ist.
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In dem Rohr 18 befindet sich eine durch einen Propeller 21 gebildete
Pumpe. Der Antrieb des Propellers erfolgt durch einen in seiner Drehzahl regelbaren
Elektromotor 22 über einen Riementrieb 23. Diese Pumpe bewirkt, daß das flilssige
Lot durch die Düse 19 derart nach oben austritt,- daß sich über der Düsenmündung
20 eine Welle aufbaut, die bis an die Platte 10 heranreicht und dann zu beiden Seiten
der Düse wieder in den Behälter zur,:kfällt, wie dies in Fig. 2 dargestellt ist.
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Es ist wichtig, daß der Kamm dieser Welle über die gesamte Breite
der Düse gleich hoch ist. Die Düse ist zu diesem Zweck so ausgebildet, daß von ihrem
unteren Ende bis zur Mündung keine Vergrößerung des Querschnitts vorhanden ist.
Infolgedessen können sich in ihr keine Wirbel bilden. In dem dargestellten Ausführungsbeispiel
beträgt der Querschnitt des Rohres 58 cm2, und der Querschnitt der Düse vermindert
sich nach und nach auf 26 cm2 an der Mündung 20, die 200 mm lang und 13 mm breit
ist. Die Düse 19 ist so ausgebildet, daß die Strömungsgeschwindigkeit des flüssigen
Lotes in ihr über jede Ouerschnittsfläche gleichmäßig ist. Um zu vermeiden, daß
der Pumpenpropeller 21 Wirbel hervorruft, sind an der Einlaßöffnung des Rohres 18
Leitschaufeln 24 vorgesehen. Zur Unterstützung einer gleichmäßigen Strömung ist
in dem Rohr 18 kurz vor der Düse 19 ein Gleichrichter 25 eingebaut, der aus einem
Führungsgitter besteht.
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Die Höhe der aus der Düse 19 austretenden Welle wird durch Veränderung
der Drehzahl des Motors 22 geregelt. Sie soll die Unterseite der Platte 10 berühren,
aber nicht zur Oberseite der Platte Kochspritzen. Wenn die Kontaktstifte 12 durch
die Platte 10 nach unten vorstehen, muß die Welle etwa eine Höhe von 10 bis 15 mm
haben. Sind die Stifte aber an die Unterseite der Platte heran umgebogen, so kann
man die Platte niedriger anordnen, wodurch die Wellenhöhe erheblich vermindert werden
kann.
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Durch richtige Dimensionierung des Rohres 18 und der Düse 19 sowie
durch Anordnung der Leitschaufeln 24 am Eingang und des Gleichrichters 25 am Ausgang
des Rohres 18 läßt sich eine Überflußwelle erzielen, deren Kamm eben und die frei
von Wirbeln ist. Die Schienen 15 werden in solcher Höhe angeordnet, daß die mit
einem Flußmittel überzogene Unterseite der Platte 10 mit der aus der Düse 19 austretenden
- Welle aus flüssigem Lot in Berührung kommt, ohne daß die Kontaktstifte 12 den
Mündungsrand der Düse berühren. Der Wagen 13 kann mechanisch über die Schienen 15
bewegt werden.
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Das flüssige Lot verbindet die Stifte 12 wirksam reit dem auf die
Platte aufgebrachten Leitersystem und verbleibt als Überzug auf den Metallteilen
des Leitersystems. Da es an der Isolierunterlage nicht haftenbleibt, erhalten die
zwischen dem aufgebrachten Leitersystem befindlichen Teile der Oberfläche der Platte
keinen Überzug aus Lot. Ein nicht korrodierender, elektrisch isolierender Flußmittelniederschlag
kann auf diesen Teilen der Platte verbleiben.