DE102011000995A1

DE102011000995A1 - Lotdrahtapplikator, Verfahren zum Zuführen von Lotdraht und Flussmittel an eine Lötstelle sowie Lotdraht dafür

Info

Publication number: DE102011000995A1
Application number: DE201110000995
Authority: DE
Inventors: Myrjam Brinkschulte
Original assignee: NE METALLE BRINKSCHULTE GmbH; NE-Metalle Brinkschulte GmbH
Current assignee: BRINKSCHULTE, MYRJAM, DE
Priority date: 2011-03-01
Filing date: 2011-03-01
Publication date: 2012-09-06
Also published as: WO2012116898A1

Abstract

Ein Lotdrahtapplikator 1 dient zum Zuführen von Lotdraht 3, insbesondere aus Weichlot und Flussmittel 4 an eine Lötstelle. Der Lotdrahtapplikator 1 umfasst einen Drahtkanal 2, eine Fördereinrichtung 4 zum Fördern von Lotdraht 3 durch den Drahtkanal 2, eine in den Drahtkanal eingeschaltete Benetzungsstelle 18 zum Benetzen des Lotdrahtes 3 mit einem Flussmittel von fließfähiger Viskosität sowie einen in Förderrichtung des Lotdrahtes 3 der Benetzungsstelle 18 nachgeschalteten Abstreifer 19. Der Lotdrahtapplikator 1 verfügt zudem über eine der Benetzungsstelle 18 in Förderrichtung des Lotdrahtes 3 vorgeschaltete Einrichtung 6, 7 zum Einbringen von zur Aufnahme von Flussmittel F geeigneten, voneinander beabstandeten und in einer der Längserstreckung des Lotdrahtes 3 folgenden Reihe angeordneten Vertiefungen 24 als Flussmitteldepots in die Mantelfläche des Lotdrahtes 3. Beschrieben ist ferner ein Verfahren zum Zuführen von Lotdraht 3 und Flussmittel F an eine Lötstelle mittels eines Applikators 1. Bei diesem Verfahren wird der Lotdraht 3 durch den Lotdrahtapplikator 1 hindurchgeführt, wobei im Zuge des Durchführens des Lotdrahtes 3 durch den Applikator 1 die Mantelfläche desselben mit Flussmittel F von fließfähiger Viskosität benetzt wird. Die Benetzung der Mantelfläche des Lotdrahtes 3 erfolgt erst unmittelbar vor Applizieren des Lotdrahtes 3 an der Lötstelle. Zum Zwecke der Ausrüstung des Lotdrahtes 3 mit dem Flussmittel F wird ein Lotdraht 3 dem Benetzungsprozess zugeführt, der in Bezug auf seine Längserstreckung voneinander beabstandete Vertiefungen 24 als Flussmitteldepots aufweist. Beschrieben ist ferner ein flussmittelfreier Lotdraht, der seiner Längserstreckung folgend mit längsaxialem Abstand zueinander angeordnete Vertiefungen 24 aufweist, wobei dieser insbesondere für die Anwendung des vorstehenden Verfahrens verwendet wird.

Description

Die Erfindung betrifft einen Lotdrahtapplikator zum Zuführen von Lotdraht, insbesondere aus Weichlot und Flussmittel an eine Lötstelle mit einem Drahtkanal, mit einer Fördereinrichtung zum Fördern von Lotdraht durch den Drahtkanal, mit einer in den Drahtkanal eingeschalteten Benetzungsstelle zum Benetzen des Lotdrahtes mit einem Flussmittel von fließfähiger Viskosität, an der der Lotdraht zum Zwecke seiner Benetzung mit dem Flussmittel vorbei geführt oder hindurchgeführt wird, und mit einem in Förderrichtung des Lotdrahtes der Benetzungsstelle nachgeschalteten Abstreifer. Ferner betrifft die Erfindung ein Verfahren zum Zuführen von Lotdraht und Flussmittel an eine Lötstelle mittels eines Applikators, durch den der Lotdraht hindurchgeführt wird, wobei im Zuge des Durchführens des Lotdrahtes durch den Applikator die Mantelfläche des Lotdrahtes mit Flussmittel von fließfähiger Viskosität benetzt wird, wobei die Benetzung der Mantelfläche des Lotdrahtes erst unmittelbar vor Applizieren des Lotdrahtes an der Lötstelle erfolgt. Des Weiteren betrifft die Erfindung einen flussmittelfreier Lotdraht.
Beim Löten handelt es sich um ein thermisches Verfahren zum stoffschlüssigen Fügen von Werkstoffen. Die Werkstoffe als solche werden bei diesem Fügeverfahren nicht über ihre Liquidustemperatur erwärmt. Zum Herstellen der gewünschten stoffschlüssigen Verbindung wird daher Lot als Zusatzstoff zugeführt. Die Schmelztemperatur des Zusatzstoffes liegt deutlich unter derjenigen der zu verbindenden Werkstoffe. Durch Zuführen des aufgeschmolzenen Lotes an die beiden zu verbindenden Metallwerkstücke wird eine intermetallische Verbindung zwischen dem Lot und jedem der zu verbindenden Werkstücke hergestellt. Damit sich die gewünschte intermetallische Verbindung einstellen kann, müssen die Metalloberflächen der zu verbindenden Werkstücke frei von Verschmutzungen und Oxiden sein. Bei Löten unter Umgebungsluft führt in vielen Fällen der vorhandene Sauerstoff bereits beim Erwärmen der Lötstelle zu einer Oxidation der Oberflächen, was das Einstellen der gewünschten intermetallischen Verbindung gefährdet. Um dieses zu vermeiden, werden Flussmittel verwendet, die die Eigenschaft besitzen, die Oberfläche der zu verbindenden Metallwerkstücke für den Vorgang des Lötens vor einer Oxidbildung zu schützen. Darüber hinaus dienen Flussmittel dazu, die Oberflächenspannung des flüssigen Lotes zu verringern.
Um den Lötprozess zu vereinfachen sind Lötdrähte entwickelt worden, die bereits mit Flussmittel ausgerüstet sind. Diese Lötdrähte sind üblicherweise als Hohlkanaldrähte mit dem in dem Hohlkanal des Lötdrahtes befindlichen Flussmittel gefertigt. Damit das Flussmittel nicht aus dem Hohlkanal heraustritt, weist dieses typischer Weise eine nicht fließfähige Konsistenz auf. Für die Kalibrierung bzw. das Einstellen des Durchmessers derartiger Lötdrähte werden diese, nach dem ein Lotdrahtrohling mit Flussmittel ausgerüstet worden ist, im Wege eines üblichen Drahtziehprozesses gezogen. Hierbei kann es jedoch vorkommen, dass sich innerhalb des Hohlkanals Einschnürungen einstellen. Sodann sind Stellen oder Abschnitte in einem solchen Lotdraht enthalten, in denen kein oder nur eine zu geringe Flussmittelmenge vorhanden ist. Dieses führt zu kalten Lötstellen – Lötstellen, bei denen keine stoffschlüssige Verbindung zwischen dem Lot und dem Werkstück hergestellt werden konnte. Problematisch ist bei diesen kalten Lötstellen, dass diese oftmals nur schwer zu erkennen sind. Nachteilig bei derartigen Lötdrähten ist auch, dass bei dem Vorgang des Lötens in Folge der Erwärmung das in dem Hohlkanal befindliche Flussmittel explosionsartig verdampfen kann, was wiederum die Lötstelle und deren Umgebung verunreinigt.
Damit bei einem solchen Lötdraht das Flussmittel in die zur Bevorratung des Lötdrahtes notwendige Konsistenz gelangt, sind in das Flussmittel unterschiedliche Bindemittel eingearbeitet, beispielsweise Harze oder dergleichen. Rückstände verbleiben an der Lötstelle, weshalb diese je nach Anwendung nach dem Lötprozess gereinigt werden müssen.
Neben Lötdrähten, wie vorbeschrieben mit einem Hohlkanal zur Aufnahme des Flussmittels sind auch Lötdrähte mit einem äußeren Flussmittelmantel bekannt geworden. Ein solcher Lötdraht ist aus DE 20 2007 002 140 U1 bekannt. Bekannt sind auch Lötdrähte mit über in ihre äußere Mantelfläche eingebrachte, der Längserstreckung des Drahtes folgenden Taschen, verfüllt mit einem Flussmittel, bekannt etwa aus DE 396 759 A . Diese Lötdrahte lassen sich im Unterschied zu denjenigen mit Hohlkanälen nur mit einem erheblichen Mehraufwand kalibrieren und in dünne Formen bringen. Allerdings besteht bei diesen Lötdrähten nicht die Gefahr eines plötzlichen explosionsartigen Verdampfens eines Flussmittelanteils. Gleichwohl verbleiben an der Lötstelle bei Verwendung eines derartigen Lötdrahtes dieselben Lötreste wie bei einem Hohlkammerlötdraht. Problematisch ist bei den Lötdrähten mit außenliegendem Flussmittel, dass dieses hygroskopisch ist. Sind in dem Flussmittel Wasseranteile enthalten, wirkt sich dieses nachteilig auf den Lötprozess aus. Es ist daher erforderlich, derartigen Lötdraht luftdicht zu verpacken und nach Öffnen der Verpackung diesen trocken zu lagern.
Aus DE 10 2006 012 064 A1 ist eine Zuführungseinrichtung für einen Zusatzwerkwerkstoff sowie ein Verfahren zu dessen Zuführung in einem Lötprozess beschrieben. Bei dem aus diesem Dokument bekannten Verfahren wird unmittelbar vor der Zuführung des Lotdrahtes an die Lötstelle dieser außenseitig mit einem Flussmittel benetzt. Dies ist erfolgt beim Durchführen des als Zusatzwerkstoff vorgesehenen Lotdrahtes durch die Zuführungseinrichtung. Diese verfügt über eine Querbohrung zu einem Drahtkanal, in die eine mit dem fließfähigen Flussmittel beaufschlagte Zuführungsleitung mündet. Somit wird bei dieser vorbekannten Ausgestaltung das Flussmittel erst unmittelbar vor dem Applizieren des Lotdrahtes an der Lötstelle auf die äußere Mantelfläche des Lotdrahtes aufgebracht.
Es hat sich jedoch gezeigt, dass infolge der durch den Lötprozess entstehenden Wärme und des damit einhergehenden Verdampfungsprozesses des im Flussmittel enthaltenen Lösungsmittels Flussmittel mitgerissen und von der Lötstelle weggeführt wird. Die Folge ist, dass die Lötung nicht immer bestimmungsgemäß ausgeführt werden kann.
Ausgehend von diesem diskutierten Stand der Technik liegt der Erfindung daher die Aufgabe zugrunde, einen Lotdrahtapplikator sowie ein Verfahren zum Zuführen von Lotdraht und Flussmittel an eine Lötstelle vorzuschlagen, bei denen trotz Benetzens der Mantelfläche des Lotdrahtes mit einem Flussmittel fließfähiger Konsistenz, appliziert unmittelbar vor dem Zuführen des Lotdrahtes an eine Lotstelle die Gefahr des Erstellens mangelhafter Lötungen wegen unzureichender Flussmittelzuführung vermieden oder zumindest nicht unerheblich reduziert ist.
Gelöst wird diese Aufgabe erfindungsgemäß durch einen eingangs genannten, gattungsgemäßen Lotdrahtapplikator, der über eine der Benetzungsstelle in Förderrichtung des Lotdrahtes vorgeschaltete Einrichtung zum Einbringen von zur Aufnahme von Flussmittel geeigneten, voneinander beabstandeten und in einer der Längserstreckung des Lotdrahtes folgenden Reihe angeordneten Vertiefungen als Flussmitteldepots in die Mantelfläche des Lotdrahtes verfügt.
Die verfahrensbezogene Aufgabe wird gelöst durch ein Verfahren mit den eingangs genannten Merkmalen, bei dem für die Ausrüstung des Lotdrahtes mit dem Flussmittel ein Lotdraht dem Benetzungsprozess zugeführt wird, der in Bezug auf seine Längserstreckung voneinander beabstandete Vertiefungen als Flussmitteldepots aufweist.
Das beanspruchte Verfahren – gleiches gilt grundsätzlich auch für den beanspruchten Lotdrahtapplikator – geht von einer Benetzung des Lotdrahtes und damit seiner äußeren Mantelfläche mit Flussmittel unmittelbar vor dem Zuführen und Verwenden des Lotdrahtes an einer Lötstelle aus. Der mit dem Flussmittel zu benetzende Lotdraht verfügt über in Längserstreckung desselben voneinander beabstandete Vertiefungen als Flussmitteldepots, die auch als Flussmittelfallen fungieren, wobei diese Vertiefungen der Längserstreckung des Lotdrahtes folgend eine Reihe ausbilden. Mithin erstrecken sich die Vertiefungen entlang einer oder mehrerer der Längserstreckung des Lotdrahtes folgender Mantelflächenstreifen. Hinsichtlich ihrer Querschnittsgeometrie sind die Vertiefungen ausgeführt, damit diese im Übergang von der Mantelfläche zur Vertiefung in Richtung der Längserstreckung des Lotdrahtes als Abrisskante ausgebildet sind. Der Abstand der Vertiefungen voneinander und das Fassungsvermögen derselben ist auf die Lotdrahtmetallmenge abgestimmt, und zwar dahingehend, dass der Lötstelle Flussmittel im gewünschten Umfange zugeführt wird.
Bei dem Gegenstand dieser Erfindung wird der Umstand des Erwärmens des Lotdrahtes im Zuge der Lötung und das damit verbundene Verdampfen des das Flussmittel in seiner fließfähigen Konsistenz zunächst haltenden Lösungsmittels ausgenutzt, um die Vertiefungen mit zumindest weitestgehend lösungsmittelfreiem Flussmittel zu füllen. Ausgenutzt wird der von der Lötstelle weggerichtete Lösungsmittelverdampfungsstrom, mit dem an der Mantelfläche befindliches Flussmittel mitgerissen wird, um dieses in die Vertiefungen einzubringen. Diese fungieren somit als Flussmittelfallen, in denen sich durch den beschriebenen Vorgang das im Zuge des Erwärmungsprozesses zurücktransportierte Flussmittel sammelt. Dieser Prozess wird durch die vorbeschriebene Ausbildung des Überganges von der Mantelfläche in eine Vertiefung begünstigt. Der Lötung wird sodann ein Lotdraht mit außen liegendem Flussmittel zugeführt, das zumindest in etwa einem solchen entspricht, das herkömmlich mit dem beim Herstellungsprozess des Lotdrahtes appliziert wurde, ohne jedoch die diesbezüglichen und eingangs angesprochenen Nachteile hinnehmen zu müssen. Die als Flussmitteldepots bzw. Flussmittelfallen dienenden Vertiefungen brauchen keine besonders große Tiefe aufzuweisen, da ein Flussmittelverlust zwischen dem Applizieren desselben und der Lötstelle infolge einer Handhabung nicht eintritt bzw. nicht zu befürchten ist. Daher ist es möglich, den Lotdraht nur mit einem Minimum an Flussmittel auszurüsten und dementsprechend der Lötstelle Flussmittel nur in einer solchen Menge zuzuführen, wie diese tatsächlich benötigt wird. Infolge dessen können Verunreinigungen der Lötstelle durch überflüssiges Flussmittel vermieden werden. Es ist möglich, den Flussmittelanteil des der Lötstelle zugeführten Lotdrahtes auf 0,3 Gew.-% des Metalls (Lotdrahtes) zu reduzieren und dennoch eine bestimmungsgemäße Lötung zu gewährleisten. Dieses ist, verglichen mit herkömmlichen Flussmittelanteilen von 2,2 Gew.-% des Metalls erkennbar gering.
Bevorzugt werden die Vertiefungen in den Lotdraht beim Hindurchführen desselben durch den Applikator erstellt, und zwar vorzugsweise durch einen Prägevorgang. Möglich ist dieses beispielsweise mit einem Formrades, das an seiner Umfangsfläche, die sich auf der Mantelfläche des daran vorbei transportierten Lotdrahtes abstützt, Formkörper trägt. Diese werden in den daran vorbei transportierten Lotdraht eingedrückt, während das Formrad auf der Mantelfläche des Lotdrahtes abrollt. Um dieses erreichen zu können, ist ein Widerlager erforderlich, welches sich an der dem Formrad in Bezug auf den Lotdraht gegenüberliegenden Seite befindet. Dieses Widerlager kann ein zweites Rad sein, auch als zweites Formrad ausgebildet. Auch kann als Widerlager eine Gleitplatte dienen. Ein solches Formrad ist gemäß einer bevorzugten Ausgestaltung gleichzeitig Teil einer Fördereinrichtung oder stellt diese dar, mit der der Lotdraht durch den Applikator hindurchgefördert wird. Damit dient ein solches Formrad gleichzeitig als Antriebs- bzw. Förderrad. Dieses kann manuell betätigt werden oder auch motorisch angetrieben sein.
Die in Längserstreckung des Lotdrahtes voneinander beabstandeten Vertiefungen können unterschiedlicher Kontur sein. Bevorzugt ist jedoch eine Kontur, die in Querrichtung zur Längserstreckung des Lotdrahtes eine größere Erstreckung aufweist als in Längserstreckung desselben. Durch diese Maßnahme wird verhindert, dass infolge des beschriebenen Lösungsmittelverdampfungsprozesses aus der Vertiefung sogbedingt bereits darin abgelagertes Flussmittel wieder herausgezogen wird. Typischerweise handelt es sich bei den Vertiefungen um im Querschnitt V-förmige Einprägungen. Zum Einbringen derartiger Vertiefungen kann beispielsweise ein an sich bekanntes Rändelrad verwendet werden. Bei einer manuellen Betätigung bietet ein solches Rändelrad durch seine Rändelung gleichfalls eine besonders griffige Umfangsfläche, um durch Drehen des Rändelrades den Lotdraht durch den Applikator hindurchzufördern. Es versteht sich, dass bei einer solchen Ausgestaltung die Vertiefungen in den Lotdraht eingebracht werden, bevor die Mantelfläche des Lotdrahtes mit Flussmittel benetzt wird.
Weitere Vorteile und Ausgestaltungen der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung eines Ausführungsbeispiels unter Bezugnahme auf die beiliegenden Figuren. Es zeigen:
1: Einen Längsschnitt durch einen Lotdrahtapplikator,
1a: Einen vergrößerten Ausschnitt aus einem Teil des Applikators der 1,
1b: Eine Ansicht des Formrades als Teil des Applikators der 1,
2: Eine vergrößerte Darstellung des Bereiches der Spitze des Applikators der 1 und
3a, 3b: Eine Draufsicht auf einen Lotdrahtabschnitt nach Passieren des Prägespaltes des Applikators (3a) sowie eine Seitenansicht des Lotdrahtabschnittes der 3a (3b) und
4a–4e: Schematisierte Darstellungen von Formrad-Widerlageranordnungen zum Einprägen von Vertiefungen in die Mantelfläche eines Lotdrahtes.
Ein Lotdrahtapplikator 1 dient zum Zuführen von mantelseitig mit Flussmittel ausgerüstetem Lotdraht an eine Lötstelle. Der Lotdrahtapplikator 1 ist für eine manuelle Lotdrahtzuführung konzipiert. Der Lotdrahtapplikator 1 verfügt über einen zentralen Durchgangskanal, der im Rahmen dieser Ausführungen als Drahtkanal 2 angesprochen ist. Bei der Darstellung der 1 ist innerhalb des Drahtkanals 2 ein Lotdraht 3 aus Weichlot angeordnet. Die Förderrichtung des Lotdrahtes 3 durch den Drahtkanal 2 ist mit Blockpfeilen kenntlich gemacht. Der Lotdraht 3 wird typischerweise von einer Lotdrahtspule (nicht dargestellt) abgewickelt, die in geeigneter Weise an den Lotdrahtapplikator 1 angeschlossen ist. Zu diesem Zweck verfügt der Lotdrahtapplikator 1 zweckmäßigerweise über einen Spulenhalter (in den Figuren nicht dargestellt).
Der Lotdrahtapplikator 1 verfügt über eine Fördereinrichtung 4, mit der der Lotdraht 3 durch den Lotdrahtapplikator 1 hindurchgeführt wird. Die Fördereinrichtung 4 ist angeschlossen an einen Handhabungsschaft 5, an dessen rückwärtigen und in 1 nicht gezeigten Ende sich beispielsweise der Spulenhalter befinden kann. Die Fördereinrichtung 4 verfügt über zwei einander bezüglich der Längsachse des Drahtkanals 2 diametral gegenüberliegende Räder 6, 7. Bei dem Rad 7 handelt es sich um ein Widerlagerrad, ausgeführt als Zylinderscheibe, dessen Umfangsfläche einen Gummimantel 8 aufweist. Das Rad 6 ist als Antriebs- und Formrad ausgeführt und verfügt umfänglich über eine Vielzahl von unmittelbar aneinandergrenzender Stege 9 (siehe 1a). Mithin handelt es sich bei dem Formrad 6 um ein Rändelrad aus Metall. Die Mantelflächenausgestaltung des Formrades 6 mit seinen Stegen 9 ist auch aus der Ansicht der 1b erkennbar. Die Stege 9 sind, wie aus der vergrößerten Ausschnittsdarstellung der 1a erkennbar, mit geneigten Flanken ausgebildet, die in einer Stegkante zusammengeführt sind. Der durch die Stegflanken eingeschlossene Winkel des dargestellten Ausführungsbeispiels beträgt weniger als 90°, insbesondere etwa 80°. Der Abstand der die Stege 9 einfassenden Mantelfläche des Rades 6 von der Mantelfläche des Widerlagerrades 7 ist kleiner als der Durchmesser des Lotdrahtes 3. Infolgedessen werden bei dem Hindurchführen des Lotdrahtes 3 durch den zwischen den Rädern 6, 7 befindlichen Prägespalt an der Seite der Mantelfläche des Lotdrahtes 3 Vertiefungen entsprechend der Rändelung des Rades 6 eingebracht. Der Prägevorgang wird ausgeführt, damit eine Querschnittsgeometrieänderung bezüglich der Mantelfläche des Lotdrahtes 3 nur minimal erfolgt. Aus diesem Grunde ist zwar der Abstand der die Stegkanten einfassenden Mantelfläche von der Mantelfläche des Widerlagerrades 7 kleiner als der Durchmesser des Lotdrahtes 3, jedoch ist der Abstand der die zwischen zwei Stegen 9 befindlichen Vertiefungen verbindenden Mantelfläche von der Mantelfläche des Widerlagerrades 7 größer als der Durchmesser des Lotdrahtes 3. Durch das Einbringen der Vertriefungen in die Mantelfläche des Lotdrahtes 3 ist zudem eine formschlüssige Mitnahme und damit die Förderung des Lotdrahtes 3 durch den Drahtkanal gegeben. Die Drehachsen der Räder 6, 7 sind quer zur Längserstreckung des Drahtkanals 3 und, wie aus 1 ersichtlich, benachbart zu dem Lotdraht 3 angeordnet.
Die Fördereinrichtung 4 verfügt über eine Führungshülsenaufnahme 10, in die eine Führungshülse 11 eingesetzt ist. Die Führungshülse 11 verfügt über einen inneren Führungskanal 12, der nur um ein notwendiges Spiel größer als der Durchmesser des Lotdrahtes 3 ist. Der Lotdraht 3 des dargestellten Ausführungsbeispiels weist eine kreisrunde Querschnittsfläche auf. Dementsprechend ist auch der Führungskanal 12 mit einer solchen Querschnittsgeometrie ausgestattet. Zum erleichterten Einfädeln eines Lotdrahtes weist die Führungshülse 11 an ihrer zu den Rädern 6, 7 weisenden Seite eine trichterförmige Erweiterung auf. Die Führungshülse 11 setzt sich fort in ein Führungsrohr 13, welches sich in Förderrichtung des Lotdrahtes 3 an die Führungshülse 11 anschließt und mit dieser eine gegenständliche Einheit bildet.
Das Führungsrohr 13 erstreckt sich durch ein durch ein hülsenartiges Gehäuse 14 eingefasstes Flussmittelreservoir 15 zum Bevorraten von Flussmittel von fließfähiger Viskosität. Das Gehäuse 14 ist nach Art einer Patrone ausgeführt und lösbar unter Verwendung eines Kupplungsstückes 6 mit der Fördereinrichtung 4 verbunden. Bei dem dargestellten Ausführungsbeispiel ist das Kupplungsstück 16 mit der Fördereinrichtung 4 dauerhaft verbunden. Das Gehäuse 14 ist mit dem Kupplungsstück 16 lösbar verschraubt.
An das der Fördereinrchtung 4 gegenüberliegende Ende des Gehäuses 14 ist eine Düseneinheit 17 angeschraubt. Die Düseneinheit 17 verfügt über einen Benetzungsraum 18, der mit dem Flussmittelreservoir 15 in Flüssigkeitsverbindung steht. Daher kann aus dem Flussmittelreservoir 15 Flussmittel in den Benetzungsraum 18 einfließen. Die Viskosität des Flussmittels ist hinreichend gering, damit ein Zufluss aus dem Flussmittelreservoir 15 in den Benetzungsraum 18 gewährleistet ist, zumindest wenn der Lotdrahtapplikator mit seiner die Spitze bildenden Düseneinheit 17 nach unten geneigt gehalten wird. Um das Flussmittel in dieser Konsistenz zu halten, ist diesem ein Lösungsmittel beigesetzt. Das Führungsrohr 13 greift in den Benetzungsraum 18 ein, so dass der durch den Drahtkanal 2 geführte Lotdraht 3 in dem übrigen Bereich des Benetzungsraumes 18 mit seiner Mantelfläche in Kontakt mit dem Flussmittel steht und im Zuge seiner Förderung durch den Drahtkanal 2 durch dieses hindurchgezogen wird, in welchem Zuge die Mantelfläche jenes Lotdrahtes 3 mit Flussmittel benetzt wird. Der Benetzungsraum 18 bildet bei diesem Ausführungsbeispiel also eine Benetzungsstelle zum mantelseitigen Benetzen des Lotdrahtes 3.
Die Düseneinheit 17 verfügt ausgangsseitig über einen Abstreifer 19, durch den die lichte Weite des Benetzungsraumes 18 auf dasjenige Maß reduziert wird, welches dem Maß des Lotdrahtes 3 mit seiner Flussmittelummantelung entspricht. Somit wird am Ausgang 20 des Lotdrahtapplikators 1 bei Betätigung des Transport- und Formrades 6 entsprechend der in dem Rad 6 gezeigten Pfeilrichtung Lotdraht 3 heraus geschoben, dessen Mantelfläche mit dem in dem Flussmittelreservoir 15 bevorrateten Flussmittel beschichtet ist.
Der mit dem Flussmittel mantelseitig benetzte Lotdraht 3 trägt dieses nicht nur auf seiner Mantelfläche. Vielmehr ist dieses durch den Abstreifer 19 zudem, soweit nicht bereits vorher durch den Benetzungsprozess geschehen, in die durch das Formrad 6 in den Lotdraht 3 eingebrachte Vertiefungen eingedrückt worden.
2 zeigt ein weiteres Ausführungsbeispiel eines Abstreifers 19.1. Der Abstreifer 19.1 des Ausführungsbeispiels der 2 ist im Unterschied zu dem Abstreifer 19 zweifach gestuft ausgebildet, und zwar derart, dass die in 1 erkennbare konische Verjüngung 21 sich noch nicht bis zu dem gewünschten Endmaß, welches durch den Abstreifer 19.1 bereitgestellt werden soll, verjüngt, sondern zunächst in einen weiteren Ringraum 22 führt. In Richtung zum Ausgang 20.1 hin versetzt ist eine weitere Verjüngung 23 vorgesehen, durch die letztendlich die Benetzungsstärke der Flussmittelbenetzung eingestellt wird. Schematisiert ist in 2 ausgangsseitig bezüglich des Lotdrahtapplikators der Lotdraht 3 mit seinem Flussmittelmantel F gezeigt.
3a, 3b zeigen in einem Abschnitt den Lotdraht 3 nach Passieren der Fördereinrichtung 4, und zwar nach Einprägen der durch das Formrad 7 in einen Streifen seiner Mantelfläche eingebrachten Vertiefungen 24. Aufgrund der kreisförmigen Querschnittsgeometrie des Lotdrahtes 3 verjüngen sich die Vertiefungen 24 in Querrichtung zur Längsachse des Lotdrahtes 3. Die maximale Tiefe erreichen die Vertiefungen 24 im Bereich des Scheitels des Lotdrahtes 3. Die Vertiefungen 24 sind aufgrund der Geometrie der Stege 9 V-förmig ausgebildet und zeigen einen Öffnungswinkel, der im Wesentlichen dem Winkel, dem durch die Flanken der Stege eingeschlossenen Winkel entspricht.
4a–4e zeigen unterschiedliche Ausgestaltungen des Prägespaltes eines Lotdrahtapplikators in schematisierten, quer zur Längserstreckung des Lotdrahtes 3 dargestellten Abbildungen. 4a zeigt die Ausgestaltung des Prägespaltes des Lötdrahtapplikators 1 der 1. Bei dieser Ausgestaltung ist dem Form- und Transportrad 6 mit seiner umfangsseitigen Rändelung das mit seiner Gummierung umfangsseitig beschichtete Rad 7 als Widerlager gegenübergestellt. 4b zeigt eine alternative Ausgestaltung, bei der zur besseren Führung des Lotdrahtes 3 das Widerlagerrad 7.1 eine umlaufende Kehle 25 aufweist. Der Radius der Kehle 25 entspricht dem Radius des Lotdrahtes 3. 4c zeigt eine weitere Ausgestaltung, bei der das Formrad 6.1 eine Auskehlung 26 zur Führung des Lotdrahtes 3 zeigt. Das Widerlagerrad entspricht demjenigen des Ausführungsbeispiels der 1. Bei der Darstellung der 4d weisen beide Räder – Formrad 6.2 und Widerlagerrad 7.3 – jeweils eine für die Zwecke der Drahtführung vorgesehene Auskehlung auf. 4e zeigt eine Ausgestaltung mit drei mit gleichem Winkelabstand zueinander angeordneten Formrädern 6.3, die ebenso wie das Formrad 6 als Rändelräder ausgebildet sind. Es versteht sich, dass bei der Ausbildung eines Prägespaltes, wie in 4d und 4e gezeigt, der Lotdraht 3 im Bereich von zwei bzw. drei, der Längserstreckung desselben folgenden Mantelstreifen Vertiefungen als Flussmitteldepots eingebracht werden. Bei den Ausgestaltungen, bei denen das Formrad 6.1 eine Auskehlung 26 aufweist, versteht es sich, dass sich die damit erzeugten Vertiefungen in Umfangsrichtung weiter um den Lotdraht 3 erstrecken, als dieses, gezeigt anhand der 3a und 3b, der Fall ist.
Der Flussmittel-benetzte Lotdraht 3 wird mittels der Fördereinrichtung 4 gefördert und aus dem Applikator 1 zum Zuführen desselben an eine Lotstelle herausgeführt. Beim Zuführen des Lotdrahtes 3 an eine Lötstelle verdampft das Lösungsmittel, durch welches das Flussmittel zuvor in seiner fließfähigen Viskosität gehalten wird, und zwar entlang des Lotdrahtes 3 in Richtung von der Lötstelle weg. Im Zuge dieses Prozesses sammelt sich, wie dieses vorstehend bereits beschrieben, in den Vertiefungen 24 sodann Flussmittel an. Dieses ist, wenn in den Vertiefungen 24 angesammelt, lösungsmittelfrei oder zumindest weitestgehend lösungsmittelfrei. Es wird daher verständlich, dass die in den Mantel des Lotdrahtes 3 eingebrachten Vertiefungen 24 als Flussmittelfallen und für die Zwecke der Lötung als Flussmitteldepots dienen. Dabei ist der in dem dargestellten Ausführungsbeispiel, in Längserstreckung des Lotdrahtes 3 gesehen, aus den Figuren erkennbare mehr oder weniger scharfkantige Übergang von der Mantelfläche in eine solche Vertiefung 24 für das Auffangen des Flussmittels günstig, da diese Kante als Abrisskante wirkt. Günstig ist gleichfalls die in Längserstreckung des Lotdrahtes 3 kurze Erstreckung der Vertiefungen. Mithin dient die durch die Rändelung entlang eines Mantelflächenstreifens aufgebrachte Riffelung besonders wirksam zum Verhindern des Zurücklaufens des unmittelbar zuvor in fließfähiger Form auf die Mantelfläche des Lotdrahtes aufgebrachten Flussmittels beim Verdampfen des Lösungsmittels.
In den Figuren ist als Ausführungsbeispiel ein manuell betätigbarer Lötmittelapplikator beschrieben. Ebenso gut kann ein Antrieb und damit eine Förderung des Lotdrahtes 3 motorisch erfolgen. Beispielsweise kann das in dem Ausführungsbeispiel als Transportrad beschriebene Rad 6 motorisch angetrieben sein, beispielsweise direkt auf der Antriebswelle eines Schrittmotors sitzend. Gleichermaßen kann ein Antrieb unter Zwischenschaltung eines Getriebes, beispielsweise eines Schneckengetriebes, erfolgen.
Die Erfindung ist anhand von Ausführungsbeispielen beschrieben worden. Ohne den Umfang der geltenden Ansprüche zu verlassen, ergeben sich für einen Fachmann zahlreiche weitere Ausgestaltungen, die Erfindung verwirklichen zu können, ohne dass dieses im Rahmen dieser Ausführungen näher ausgeführt werden müsste. Gleichwohl zählen auch diese Ausgestaltungen zum Offenbarungsgehalt dieser Ausführungen.
Bezugszeichenliste

1: Lötdrahtapplikator
2: Drahtkanal
3: Lotdraht
4: Fördereinrichtung
5: Handhabungsschaft
6, 6.1, 6.2, 6.3: Rad
7, 7.1, 7.2, 7.3: Rad
8: Gummimantel
9: Steg
10: Führungshülsenaufnahme
11: Führungshülse
12: Führungskanal
13: Führungsrohr
14: Gehäuse
15: Flussmittelreservoir
16: Kupplungsstück
17: Düseneinheit
18: Benetzungsraum
19, 19.1: Abstreifer
20, 20.1: Ausgang
21: Verjüngung
22: Ringraum
23: Verjüngung
24: Vertiefung
25: Kehle
26: Auskehlung
F: Flussmittelmantel

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

DE 202007002140 U1 [0005]
DE 396759 A [0005]
DE 102006012064 A1 [0006]

Claims

Lotdrahtapplikator zum Zuführen von Lotdraht (3), insbesondere aus Weichlot und Flussmittel (F) an eine Lötstelle mit einem Drahtkanal (2), mit einer Fördereinrichtung (4) zum Fördern von Lotdraht (3) durch den Drahtkanal (2), mit einer in den Drahtkanal (2) eingeschalteten Benetzungsstelle (18) zum Benetzen des Lotdrahtes (3) mit einem Flussmittel von fließfähiger Viskosität, an der der Lotdraht (3) zum Zwecke seiner Benetzung mit dem Flussmittel (F) vorbeigeführt oder hindurchgeführt wird, und mit einem in Förderrichtung des Lotdrahtes (3) der Benetzungsstelle (18) nachgeschalteten Abstreifer (19, 19.1), dadurch gekennzeichnet, dass der Lotdrahtapplikator (1) über eine der Benetzungsstelle (18) in Förderrichtung des Lotdrahtes (3) vorgeschaltete Einrichtung (6, 7) zum Einbringen von zur Aufnahme von Flussmittel (F) geeigneten, voneinander beabstandeten und in einer der Längserstreckung des Lotdrahtes (3) folgenden Reihe angeordneten Vertiefungen (24) als Flussmitteldepots in die Mantelfläche des Lotdrahtes (3) verfügt.
Lotdrahtapplikator nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Einrichtung (6, 7) zum Einbringen der Vertiefungen ausgebildet ist, dass die von dieser erzeugten Vertiefungen (24) in Querrichtung zur Lotdrahtlängsrichtung eine größere Erstreckung aufweisen als in Lotdrahtlängsrichtung.
Lotdrahtapplikator nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Einrichtung (6, 7) zum Einbringen der Vertiefungen (24) ein Formrad (6) mit Formkörpern (9) zum Ausbilden der Vertiefungen (24) an seiner Umfangsfläche und ein dem Formrad (6) in Bezug auf den an diesem vorbeigeführten Lotdraht (3) gegenüberliegendes Widerlager (7) umfasst, wobei die Drehachse des Formrades (6) quer zur Längserstreckung des Drahtkanals (2) und mit Abstand zu dem an dem Formrad (6) vorbei transportierten Lotdraht (3) angeordnet ist und wobei der lichte Abstand zwischen der die Formkörper (9) einfassenden Mantelfläche des Formrades (6) und dem Widerlager (7) kleiner ist als der Durchmesser des Lotdrahtes (3).
Lotdrahtapplikator nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Formkörper (6) als quer zur Umfangsrichtung des Formrades verlaufende Stege (9) ausgeführt sind.
Lotdrahtapplikator nach Anspruch 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Höhe der Formkörper (9) weniger als 1 mm beträgt.
Lotdrahtapplikator nach Anspruch 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Stege (9) durch geneigt zueinander angeordnete Stegflanken unter Ausbildung einer Stegkante gebildet sind, damit die durch diese Formkörper (9) in die Lotdrahtmantelfläche eingebrachten Vertiefungen (24) eine V-förmige oder eine etwa V-förmige Querschnittsgeometerie aufweisen und der Öffnungswinkel der Vertiefungen (24) weniger als 100° beträgt, insbesondere kleiner als 90° ist.
Lotdrahtapplikator nach einem der Ansprüche 3 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass das dem Formrad (6) gegenüberliegende Widerlager ein Rad (7) ist.
Lotdrahtapplikator nach einem der Ansprüche 3 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass das Widerlager zu dem Formrad als Gleitplatte ausgeführt ist.
Verfahren zum Zuführen von Lotdraht (3) und Flussmittel (F) an eine Lötstelle mittels eines Applikators (1), durch den der Lotdraht (3) hindurchgeführt wird, wobei im Zuge des Durchführens des Lotdrahtes (3) durch den Applikator (1) die Mantelfläche des Lotdrahtes (3) mit Flussmittel (F) von fließfähiger Viskosität benetzt wird, wobei die Benetzung der Mantelfläche des Lotdrahtes (3) erst unmittelbar vor Applizieren des Lotdrahtes (3) an der Lötstelle erfolgt, dadurch gekennzeichnet, dass für die Ausrüstung des Lotdrahtes (3) mit dem Flussmittel (F) ein Lotdraht (3) dem Benetzungsprozess zugeführt wird, der in Bezug auf seine Längserstreckung voneinander beabstandete Vertiefungen (24) als Flussmitteldepots aufweist.
Verfahren nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass im Zuge des Hindurchführens des Lotdrahtes (3) durch den Applikator (1) vor der Benetzung des Lotdrahtes (3) mit Flussmittel (F) in die Mantelfläche des Lotdrahtes (3) die Vertiefungen (24) als Flussmitteldepots eingebracht werden.
Verfahren nach Anspruch 9 oder 10, dadurch gekennzeichnet, dass die Vertiefungen (24) miteinander in Längserstreckung des Lotdrahtes (3) fluchtend und beschränkt auf einen oder mehrere Mantelflächestreifen des Lotdrahtes (3) eingebracht werden.
Verfahren nach einem der Ansprüche 9 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass die Vertiefungen (24) mittels eines oder mehrerer sich auf der Mantelfläche des Lotdrahtes (3) abstützenden Formräder (6) in die Mantelfläche des Lotdrahtes (3) eingedrückt werden.
Verfahren nach einem der Ansprüche 9 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass der Prozess des Einbringens der Vertiefungen (24) als Prägevorgang ausgeführt wird.
Flussmittelfreier Lotdraht, dadurch gekennzeichnet, dass dieser seiner Längserstreckung folgend mit längsaxialem Abstand zueinander angeordnete Vertiefungen (24) aufweist, wobei der Lotdraht (3) insbesondere für die Anwendung des Verfahrens nach Anspruch 9 verwendet wird.
Lotdraht nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, dass die Erstreckung der Vertiefungen (24) quer zur Lotdrahtlängsrichtung größer ist als in Lotdrahtlängsrichtung.
Lotdraht nach Anspruch 14 oder 15, dadurch gekennzeichnet, dass die Vertiefungen (24) eine V-förmige oder eine etwa V-förmige Querschnittsgeometrie aufweisen und der Öffnungswinkel der Vertiefungen weniger als 110° beträgt, insbesondere kleiner als 90° ist.