DE10241658B4

DE10241658B4 - Verfahren zur Verzinnung von abisolierten Bereichen der Adern eines Flachkabels

Info

Publication number: DE10241658B4
Application number: DE10241658A
Authority: DE
Inventors: Ludwig Dr. Brabetz; Michael Klohr; Stefan Hedemann
Original assignee: Sumitomo Electric Bordnetze GmbH
Current assignee: Sumitomo Electric Bordnetze GmbH
Priority date: 2002-09-05
Filing date: 2002-09-05
Publication date: 2007-08-30
Anticipated expiration: 2022-09-06
Also published as: DE10241658A1

Abstract

Verfahren zur Verzinnung von abisolierten Bereichen der Adern eines Flachkabels mit folgenden Schritten:
a) das Flachkabel wird von einer Transportrolle (1) abgerollt;
b) während des Abrollens oder zwischen Intervallen des Abrollens werden die abisolierten Bereiche (7) der Adern (3) induktiv erwärmt;
c) den erwärmten Bereichen (7) wird nach Erreichen einer Temperatur, bei der ein Lötzinn schmilzt, eine definierte Lötzinn- und Flussmittelmenge zugeführt.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Verzinnung von abisolierten Bereichen der Adern eines Flachkabels.

Um der Forderung nach verringertem Platzbedarf, hoher Flexibilität und Gewichtsersparnis gerecht zu werden, kommen bei der Verdrahtung elektronischer Baugruppen, so auch bei der Bordnetzverdrahtung von Kraftfahrzeugen, Flachkabel zur Anwendung. In Abhängigkeit davon, ob nun die Adern der Flachkabel mit den Lötfahnen von Leiterplatten leitend verbunden werden oder mit den Adern eines oder mehrerer Zuschnitte weiterer Flachkabel, ist bei der leitenden Verbindung stets darauf zu achten, um beispielsweise ein störungsfreies Arbeiten der Schaltkreise von Leiterplatten zu gewährleisten, dass die leitenden Verbindungen eine Kontaktierung hoher Qualität besitzen müssen. Damit dieses erreicht wird, ist es allgemein bekannt – beispielsweise aus US 6,020,559 –, Flachkabel bereitzustellen, deren Adern unter Berücksichtigung ihres jeweiligen Verwendungszweckes in der elektrischen oder elektronischen Anlage partiell verzinnt werden, so dass sie mit den als Lötfahnen dienenden Fahnenabschnitten, beispielsweise von Leiterplatten, oder aber auch mit den Adern eines oder mehrerer Zuschnitte weiterer Flachkabel leitend verbunden werden können.

Gemäß der JP 07171677 A ist eine Lötvorrichtung für elektrische Leiter bekannt, durch die ebenfalls zur Herstellung von Lötverbindungen die Voraussetzungen dafür geschaffen werden, dass eine Kontaktierung hoher Qualität bei der leitenden Verbindung von elektrischen Leitern ermöglicht wird. Dabei geht es im Wesentlichen aber auch darum, dass das Verlöten der elektrischen Leiter und damit die Herstellung von Lötverbindungen bei kleinstem zur Verfügung stehenden Raum ermöglicht werden soll. Um dieses zu erreichen, erfolgt die Erwärmung durch magnetische Induktion und es erfolgt eine Kühlung der hergestellten Lötverbindung durch Beblasung.

Nachteilig bei dieser Lötvorrichtung ist jedoch, dass die durch sie erzielten Wirkungen nur durch ein relativ aufwendiges Verfahren und somit durch eine aufwendige Vorrichtung erreicht werden. Die unterschiedlichen Bedingungen von bereitzustellenden Flachkabeln, deren Adern partiell zu verzinnen sind, wobei die Bedingungen sich aus dem jeweiligen sehr unterschiedlichen Verwendungszweck der Flachkabel in der jeweiligen elektrischen oder elektronischen Anlage ergeben und daher beim Verlöten zu beachten sind, berücksichtigt diese Lötvorrichtung jedoch nicht.

Aus EP 1 090 706 A1 ist ferner bekannt, Flachkabel mittels einer induktiven Erhitzung miteinander zu verbinden. Aus DE 37 27 454 A1 ist darüber hinaus ein Verfahren zur Herstellung von Rippenrohren bekannt, bei dem an zu verlötenden Bereichen eine Lotpaste an bereits auf Löttemperatur erwärmte Stellen aufgebracht wird. Schließlich zeigt JP 05261526 A ein Verfahren zum induktiven Erwärmen von Aluminiumstücken. Aus DE 195 30 353 C2 ist schließlich ein Verfahren zum Lötverbinden der Leiterbahnen einer flexiblen gedruckten Leitung mit zugeordneten Anschlussflächen einer Leiterplatte bekannt, bei der während des Lötvorganges ein zusätzlicher Druck aufgebaut wird. Aus DE 199 58 240 A1 ist schließlich ein Verfahren bekannt, bei dem mittels Laserlichtbestrahlung Kontaktierungsaussparungen in Abdeckungen von Leiterbahnen eingebracht werden.

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zur Verzinnung von abisolierten Bereichen der Adern eines Flachkabels zu schaffen, durch das mit geringem Aufwand zu seiner Durchführung die unterschiedlichsten Bedingungen, die sich beispielsweise aus der Herstellung von Lötverbindungen mit den Lötfahnen von Leiterplatten oder aber mit den Adern von Zuschnitten weiterer Flachkabel und sich somit aus dem jeweiligen unterschiedlichen Verwendungszweck der Flachkabel in der jeweiligen elektrischen oder elektronischen Anlage ergeben, bei der Bereitstellung von Flachkabeln mit partiell verzinnten Adern berücksichtigt werden.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch ein Verfahren mit den im Anspruch 1 genannten Merkmalen gelöst.

Das Verfahren wird mit den folgenden Schritten durchgeführt:

a) das Flachkabel wird von einer Transportrolle abgerollt;
b) während des Abrollens oder zwischen Intervallen des Abrollens werden die abisolierten Bereiche der Adern induktiv erwärmt;
c) den erwärmten Bereichen wird nach Erreichen einer Temperatur, bei der ein Lötzinn schmilzt, eine definierte Lötzinn- und Flussmittelmenge zugeführt.

Dadurch wird erreicht, dass die unterschiedlichsten Bedingungen, die sich beispielsweise aus der Herstellung von Lötverbindungen zwischen den Adern des Flachkabels und den Lötfahnen einer Leiterplatte oder aber den Adern von Zuschnitten weiterer Flachkabel ergeben, bei der Bereitstellung von Flachkabeln mit partiell verzinnten Adern berücksichtigt werden können.

Weitere bevorzugte Ausgestaltungen ergeben sich aus den übrigen, in den Unteransprüchen genannten Merkmalen. Danach wird die Erwärmung des für die Verzinnung jeweils vorgesehenen abisolierten Bereiches der Adern des Flachkabels durch eine Induktionsspule, die vorteilhaft eine Helmholtz-Doppelspule sein sollte, vorgenommen, indem das Flachkabel bei seinem Abrollen von der Transportrolle entweder durch die Induktionsspule oder unmittelbar an dieser vorbei geführt wird und zwar unter Einhaltung eines kleinen Abstandes zwischen der Induktionsspule und den Adern des Flachkabels. Da der kleine Abstand zu einem kleinen Luftspalt zwischen der Induktionsspule und den Adern des Flachkabels führt, wird erreicht, dass ein homogenes Magnetfeld bei der Erwärmung der Adern des Flachkabels gegeben ist, so dass mit einem hohen Wirkungsgrad die partielle Verzinnung durchgeführt werden kann.

Erfordert bei der Durchführung des Verfahrens nach der Erfindung der Querschnitt der Adern des Flachkabels das Aufbringen einer größeren Lötzinnmenge, das kann auch dann notwendig sein, wenn von der auf die Adern aufzubringenden Lötzinnmenge eine größere Dicke gefordert wird, so wird der aus dem Abrollen des Flachkabels von der Transportrolle resultierende Vorschub des Flachkabels kurzzeitig gestoppt, so dass auch dann durch das aus der induktiven Erwärmung herbeigeführte Schmelzen des Lötzinns die Herstellung einer partiellen Verzinnung hoher Qualität der Adern des Flachkabels erreicht wird.

Das Aufbringen einer größeren Lötzinnmenge auf die Adern des Flachkabels kann nach einem weiteren Merkmal der Erfindung beispielsweise dann erforderlich sein, wenn bei der partiellen Verzinnung der Adern des Flachkabels im Bereich ihrer jeweiligen Abisolierung auf die Adern in diesem Bereich ein Lötzinndepot aufgebracht werden soll, über das die Kontaktierung mit den Adern des oder der Zuschnitte weiterer Flachkabel erfolgen soll.

Um zu gewährleisten, dass bei der Durchführung des Verfahrens stets eine Anpassung an den jeweiligen Querschnitt der Adern des Flachkabels bei der partiellen Verzinnung ermöglicht wird, wird die den abisolierten Bereichen der Adern des Flachkabels eine definierte Lötzinn und Flussmittelmenge zuführende Einrichtung in ihrer Position veränderbar angeordnet. Dabei wird diese Einrichtung gleichzeitig im Bereich der Induktionsspule aus einem nichtmetallischen Material hergestellt, so dass die Einrichtung bei der Zuführung der definierten Lötzinn- und Flussmittelmenge durch das magnetische Wechselfeld der Induktionsspule nicht beeinflusst wird. Vorteilhaft sollte dabei die Einrichtung zumindest im Bereich der Induktionsspule aus PTFE oder ähnlichem bestehen.

Die durch das erfindungsgemäße Verfahren vorgenommene partielle Verzinnung von durch Induktion erwärmten Leitern in ihren abisolierten Bereichen, insbesondere der Adern eines Flachkabels, kann auch unmittelbar nach einem Extrudier- oder Laminierprozess vorgenommen werden. Darüber hinaus kann diese partielle Verzinnung auch an den Adern der Zuschnitte von Flachkabeln nach Abisolierung im jeweiligen Bereich erfolgen.

Die Erfindung wird nachfolgend an einem Ausführungsbeispiel anhand der zugehörigen Zeichnung, die ein von einer Transportrolle abgerolltes Flachkabel, dessen Adern zur Vornahme einer partiellen Verzinnung mit einer Einrichtung in Wirkverbindung stehen, die im Wesentlichen aus einer Induktionsspule und einer eine definierte Lötzinn- und Flussmittelmenge zuführenden Einrichtung besteht, zeigt, näher erläutert.
Die Zeichnung zeigt ein von einer Transportrolle 1 abgerolltes Flachkabel 2, dessen Adern 3 zur Vornahme einer partiellen Verzinnung mit einer Einrichtung 4 in Wirkverbindung stehen, die im Wesentlichen aus einer Induktionsspule 5 und einer eine definierte Lötzinn- und Flussmittelmenge zuführenden Einrichtung 6 besteht. Bevor die partielle Verzinnung vorgenommen werden kann, werden die Bereiche 7 der Adern 3, die partiell zu verzinnen sind, abisoliert. Dabei können die zur Vorbereitung der partiellen Verzinnung abisolierten Bereiche 7 an sehr unterschiedlichen Stellen entlang der Adern 3 liegen, was im Wesentlichen vom Einsatzzweck aber auch vom Einsatzort des Flachkabels 2 in einer elektrischen oder elektronischen Anlage abhängig ist.
In der Zeichnung stehen die versetzt zueinander vorgesehenen abisolierten Bereiche 7 von zwei Adern 3 des Flachkabels 2 im Bereich des durch die Induktionsspule 5 erzeugten magnetischen Wechselfeldes, so dass diese abisolierten Bereiche 7 der Adern 3 durch das magnetische Wechselfeld durchdrungen werden und durch die daraus resultierenden Wirbelströme erwärmt werden. Hat die Erwärmung der Adern 3 zu einer Temperatur geführt, bei der Lötzinn schmilzt, so wird den im Wirkungsfeld der Induktionsspule 5 liegenden abisolierten Bereichen 7 eine definierte Lötzinn- und Flussmittelmenge durch die Einrichtung 6 automatisch zur Vornahme der partiellen Verzinnung zugeführt. Dabei kann, was jedoch nicht weiter dargestellt ist, bei der Vornahme der partiellen Verzinnung auf die Adern 3 in ihren abisolierten Bereichen 7 gleichzeitig auch ein Lötzinndepot aufgebracht werden, über das dann die Adern 3 mit den Adern des oder der Zuschnitte weiterer Flachkabel kontaktiert werden. Wird ein Lötzinndepot bei der Vornahme der partiellen Verzinnung auf die abisolierten Bereiche 7 der Adern 3 aufgebracht, so wird der aus dem Abrollen des Flachkabels 2 von der Transportrolle 1 resultierende Vorschub 8 kurzzeitig gestoppt. Die nach ihrer Abisolierung durch die Einrichtung 4 bereits verzinnten Be reiche 9 der Adern 3 sind durch die partielle Verzinnung bereits vorbereitet, um eine Kontaktierung hoher Qualität bei der leitenden Verbindung, beispielsweise mit den Lötfahnen einer Leiterplatte, zu ermöglichen.
Damit ein homogenes Magnetfeld bei der Erwärmung der Adern 3 des Flachkabels 2 zur Verfügung gestellt werden kann, so dass die partielle Verzinnung mit einem hohen Wirkungsgrad durchgeführt werden kann, ist der zwischen der Induktionsspule 5 und den Adern 3 gebildete Luftspalt 10 klein gehalten. Wichtig ist eine Spulengeometrie, die ein im Arbeitsbereich möglichst homogenes Magnetfeld erzeugt, damit der Prozess stabil und robust ist. Wichtig ist auch, dass der Flachleiter möglichst genau im vorgesehenen Arbeitsbereich geführt ist, damit auch hier ein stabiler, robuster und reproduzierbarer Prozess realisiert wird.
Die den Adern 3 des Flachkabels 2 in ihren abisolierten Bereichen 7 eine definierte Lötzinn- und Flussmittelmenge zuführende Einrichtung 6 ist in ihrer Position 11 veränderbar angeordnet, so dass diese an den jeweiligen Querschnitt der Adern 3 des Flachkabels 2 bei der partiellen Verzinnung anpassbar ist und nicht ausgewechselt werden muss. Unabhängig davon besteht die Einrichtung 6 im Bereich der Induktionsspule 5 aus PTFE oder ähnlichem, so dass diese durch das magnetische Wechselfeld der Induktionsspule 5 nicht beeinflusst wird.
Obwohl gemäß der Vorrichtung nach dieser Zeichnung eine partielle Verzinnung von durch Induktion erwärmten Adern 3 eines Flachkabels 2 erfolgt, kann die partielle Verzinnung durch die Einrichtung 4 auch bei Koaxialkabeln vorgenommen werden, wobei die durch das erfindungsgemäße Verfahren beabsichtigten Wirkungen ebenfalls erreicht werden.

Claims

Verfahren zur Verzinnung von abisolierten Bereichen der Adern eines Flachkabels mit folgenden Schritten: a) das Flachkabel wird von einer Transportrolle (1) abgerollt; b) während des Abrollens oder zwischen Intervallen des Abrollens werden die abisolierten Bereiche (7) der Adern (3) induktiv erwärmt; c) den erwärmten Bereichen (7) wird nach Erreichen einer Temperatur, bei der ein Lötzinn schmilzt, eine definierte Lötzinn- und Flussmittelmenge zugeführt.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Erwärmung des für die Verzinnung jeweils vorgesehenen, abisolierten Bereiches (7) der Adern (3) des Flachkabels (2) durch eine Induktionsspule (5), insbesondere eine Helmholtz-Doppelspule, vorgenommen wird, indem das Flachkabel (2) bei seinem Abrollen von der Transportrolle (1) entweder durch die Induktionsspule (5) oder unmittelbar an dieser vorbei geführt wird und zwar unter Einhaltung eines kleinen Abstandes zwischen der Induktionsspule (5) und den Adern (3) des Flachkabels (2).
Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass der aus dem Abrollen des Flachkabels (2) von der Transportrolle (1) resultierende Vorschub (8) kurzzeitig gestoppt wird, wenn dieses das aus der induktiven Erwärmung herbeigeführte Schmelzen des Lötzinns zur Herstellung einer Verzinnung hoher Qualität erfordert.
Verfahren nach Anspruch 2 und 3, dadurch gekennzeichnet, dass bei der partiellen Verzinnung der Adern (3) des Flachkabels (2) im Bereich (7) ihrer jeweiligen Abisolierung auf die Adern (3) in diesem Bereich (7) ein Lötzinndepot aufgebracht wird, über das die Kontaktierung mit den Adern des oder der Zuschnitte weiterer Flachkabel erfolgt.
Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass die den abisolierten Bereichen (7) der Adern (3) des Flachkabels (2) eine definierte Lötzinn- und Flussmittelmenge zuführende Einrichtung (6) in ihrer Position (11) veränderbar ist.
Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass die den abisolierten Bereichen (7) der Adern (3) des Flachkabels (2) eine definierte Lötzinn- und Flussmittelmenge zuführende Einrichtung (6) im Bereich der Induktionsspule (5) aus einem nichtmetallischen Material hergestellt wird.
Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Einrichtung (6) zumindest im Bereich der In duktionsspule (5) aus PTFE oder ähnlichem hergestellt wird.
Verfahren nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass die partielle Verzinnung der Adern (3) des Flachkabels (2) in ihrem abisolierten Bereich (7) unmittelbar nach einem Extrudier- oder Laminierprozess vorgenommen wird/vorgenommen werden kann.